BIOLOGIJA

SKRIPTA ZA DRŽAVNU MATURU

Marko Galić

Kristina Kučanda

2

Autori:

Marko Galić

marko.gspn@gmail.com

Kristina Kučanda

streberica.gimnazijalka@yahoo.com

prema:

Ispitni katalog

za državnu maturu

u šk. god. 2011/2012.,

Biologija,

NCVVO

www.ncvvo.hr

Objavljeno na:

www.drzavna–matura.com

Kontakt : info@drzavna–matura.com

Skripta se može koristiti samo za individualne potrebe korisnika uz poštivanje svih autorskih i

vlasničkih prava. Zabranjeno je mijenjati, distribuirati, prodavati, licencirati ili koristiti sadržaj

u komercijalne ili bilo koje druge svrhe bez dozvole autora. Skripta se koristi na vlastitu

odgovornost i autori se ne mogu smatrati odgovornima za bilo kakvu štetu koja na bilo koji

način može nastati korištenjem.

Zagreb, 2011.

PAŽNJA: Skripta se kontinuirano usavršava i dorađuje. Najnoviju verziju i

prateće materijale možete pronaći na drzavna-matura.com.

3

Sadržaj

Uvod ...........................................................................................................................................7

1 BIOLOGIJA STANICE ................................................................................................................. 8

a. Definicija biologije ............................................................................................................... 8

b. Etape i metode istraživanja u biologiji ............................................................................... 9

c. Značenje bioloških otkrića za život čovjeka ..................................................................... 13

d. Uloge osoba koje su značajno doprinijele razvoju biologije ........................................... 13

e. Organizacijske razine živog svijeta ................................................................................... 15

f. Kemijski sastav živih bića te struktura i uloga organskih i anorganskih spojeva u njima

16

g. Prokariotska i eukariotska stanica, građa i uloga njihovih glavnih organela i struktura

32

h. Stanične diobe (mitoza i mejoza) i njihova uloga u višestaničnom organizmu ............. 44

i. Procesi fotosinteze, staničnoga disanja i vrenja.............................................................. 52

j. Osnovne etape i procesi razvitka te strukturna i funkcionalna organizacija

višestaničnoga organizma ........................................................................................................ 54

2 MIKROBIOLOGIJA .................................................................................................................. 57

a. Razlike između virusa i živih bića, mehanizam umnožavanja virusa u živim stanicama

57

b. Biološka raznolikost i sistematska podjela živog svijeta ................................................. 59

c. Glavni dijelovi prokariotske stanice, njihove uloge i razmnožavanje prokariota.......... 61

d. Uloga prokariota (bakerija) u biosferi i u životu čovjeka ................................................ 68

e. Načini suzbijanja bolesti uzrokovanih bakterijama i virusima........................................ 70

3 PROTOKTISTA I GLJIVE........................................................................................................... 73

a. Osobine glavnih skupina heterotrofnih i autotrofnih protoktista i njihova uloga u

biosferi ....................................................................................................................................... 73

4

b. Osobine gljiva i njihova ulogu u biosferi .......................................................................... 86

c. Osobine i značenje lišaja ................................................................................................... 90

d. Značenje protoktista i gljiva za čovjeka; mjere za suzbijanje bolesti uzrokovanih

parazitskim protoktistima i gljivicama ..................................................................................... 91

4 BOTANIKA .............................................................................................................................. 93

a. Zajedničke osobine biljaka i osnovna organizacija biljnoga tijela .................................. 93

b. Glavne skupine biljaka i njihovi predstavnici, usavršavanje njihove građe i uloge s

prilagođavanjem životu na kopnu ........................................................................................... 95

c. Razlike u životnim ciklusima različitih skupina biljaka .................................................. 100

d. Značenje biljaka u biosferi i životu čovjeka.................................................................... 105

e. Raznolikost flore i vegetacije Hrvatske .......................................................................... 106

f. Osnovni procesi vezani uz promet vode u biljkama ...................................................... 108

g. Značenje procesa vezanih uz izmjenu tvari i energije u biljci te utjecaj ekoloških

čimbenika na te procese......................................................................................................... 111

h. Osnovne etape i procesi na kojima se temelji razvitak biljaka te utjecaj vanjskih i

unutarnjih čimbenika na te procese ...................................................................................... 119

i. Gibanja biljaka.................................................................................................................. 123

5 ZOOLOGIJA ........................................................................................................................... 125

a. Zajedničke osobine životinja, osobitosti glavnih skupina ............................................. 125

b. Razvrstati općepoznate životinjske vrste u pripadajuće glavne skupine..................... 126

6 BIOLOGIJA ČOVJEKA ............................................................................................................ 130

a. Kemijski sastav tijela čovjeka, uloga glavnih anorganskih i organskih spojeva ........... 130

b. Sastav tjelesnih tekućina, sastav i uloge krvi ................................................................. 130

c. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada srca i krvožilnoga sustava ........................ 134

d. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada dišnog sustava .......................................... 138

e. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada imunološkog sustava................................ 142

f. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada probavnog sustava ................................... 145

5

g. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada metaboličkog sustava .............................. 150

h. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada sustava za regulaciju sastava tjelesnih

tekućina ................................................................................................................................... 153

i. Smještaj u tijelu građa, uloga i način rada sustava organa za kretanje ....................... 158

j. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada endokrinog sustava .................................. 165

k. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada spolnog sustava ........................................ 169

l. Smještaj u tijelu, građa,uloga i način rada osjetilnog i živčanog sustava .................... 176

m. Značenje pojedinih organa i organskih sustava u održavanju homeostaze organizma

188

n. Glavni poremećaji i bolesti organa i organskih sustava čovjeka; čimbenici koji

unaprjeđuju ili narušavaju zdravlje čovjeka .......................................................................... 190

7 GENETIKA ............................................................................................................................. 201

a. Osnovni genetički pojmovi i njihovi međuodnosi ......................................................... 201

b. Kemijska građa i mehanizam djelovanja gena............................................................... 203

c. Građa i organizacija nasljedne tvari virusa, prokariota i eukariota ............................. 205

d. Značenje mejoze i križanja za nasljeđivanje .................................................................. 208

e. Vrste promjena genotipa, uzroci i posljedice ................................................................ 219

f. Primjena genetike na različitim podružjima ljudske djelatnosti .................................. 222

8 EVOLUCIJA............................................................................................................................ 227

a. Osnovni pojmovi i etape kemijske i biološke evolucije................................................. 227

b. Dokazi evolucije ............................................................................................................... 229

c. Osnovne postavke Darwinove selekcijske teorije evolucije te glavne pokretačke sile

evolucijskog procesa ............................................................................................................... 236

d. Evolucija čovjeka .............................................................................................................. 241

9 EKOLOGIJA ........................................................................................................................... 243

a. Osnovni ekološki pojmovi i njihovi međuodnosi ........................................................... 243

b. Odnosi između živih bića i abiotičkih čimbenika okoliša .............................................. 246

6

c. Odnosi između živih bića u biocenozi (biotički čimbenici) ........................................... 248

d. Glavne osobine biocenoza i ekosustava ........................................................................ 251

e. Odnosi ishrane u biocenozi, kruženje tvari i protjecanje energije u ekosustavu........ 253

f. Štetni utjecaji čovjeka na biosferu i mjere kojima se štetni utjecaji mogu smanjiti

(održivi razvoj u Republici Hrvatskoj i u svijetu) ................................................................... 257

10 NEKI PREPORUČENI POKUSI ............................................................................................... 264

a. Dokazivanje prisutnosti škroba....................................................................................... 264

b. Dokazivanje koagulacije bjelančevina ............................................................................ 265

c. Mikroskopsko promatranje plastida .............................................................................. 266

Mikroskopsko promatranje leukoplasta .................................................................................. 266

Mikroskopsko promatranje kromoplasta ................................................................................. 268

Mikroskopsko promatranje kloroplasta ................................................................................... 270

d. Dokazi osmoze u biljnoj stanici ....................................................................................... 273

7

Uvod

Namjena je ove skripte ukratko obuhvatiti gradivo navedeno u Ispitnom katalogu za državnu

maturu iz biologije, podjelom i redoslijedom kako je ono u tom katalogu navedeno (uz neka

manja odstupanja kako bi se smanjilo rascjepkavanje sadržajno povezanog gradiva). Boja

teksta i stupanj osjenčanosti upućuje na težinu gradiva, u pravilu istim sistemom kako je ono

podijeljeno u ispitnom katalogu: zelenom je napisano ono što je u katalogu navedeno kao

"nužno" (za pozitivnu ocjenu), narančastom ono što je navedeno kao "važno" (za više ocjene

bilo bi dobro poznavati i to), a tamnocrvenom "vrijedno" (za odličnu ocjenu bilo bi dobro

poznavati i to). Ljubičasto su napisani neki sadržaji koji se neće ispitivati, ali pristupnicima

mogu biti korisni za razumijevanje sadržaja koji će se ispitivati ili u daljnjem školovanju, i/ili

su bili navedeni u ranijim verzijama Ispitnog kataloga. Pristupnicima, osobito onima koji nisu

imali prikladnu nastavu biologije u srednjoj školi, preporuča se uz ovu skriptu koristiti i druge

izvore, kao što su od MZOŠ odobreni gimnazijski udžbenici.

Napomena: Ovom prvom izdanju skripte nedostaje najveći dio cjeline 5) Zoologija, kao i opisi

nekih od pokusa preporučenih u Ispitnom katalogu.

O autorima

Marko Galić autor je najvećeg dijela skripte. Kristina Kučanda autorica je prvobitne

nedovršene skripte za državnu maturu 2010. na temelju koje je ova skripta djelomično

rađena, autorica je poglavlja Ekologija i mikroskopskih crteža u pokusima u ovoj skripti te je

ovu skriptu pregledala i uredila.

8

1 BIOLOGIJA STANICE

a. Definicija biologije

Biologija (grč. bios = život, logos = govor, riječ) → znanost koja proučava život (živa bića i

životne procese). Biologija kao znanost o životu osnova je razumijevanja prirode koja nas

okružuje, procesa koji se u njoj događaju, poimanja sebe kao organizma i kao dijela prirode.

Zajedničke osobine živih bića:

• Sva živa bića izgrađena su od stanica

• Kretanje (pokretljivost)

• Podražljivost (iritabilnost)

• Prilagodljivost (adaptacija)

• Metabolizam (izmjena tvari)

• Rast i razvitak

• Razmnožavanje

• Nasljeđivanje

• Starenje i umiranje

• Jedinstvenost

• Evolucija

Osnovne grane biologije

GRANA PROUČAVA:

zoologija životinje

botanika biljke

mikrobiologija mikroorganizme (organizme presitne da bi se

promatrali golim okom)

citologija stanice

fiziologija funkcije životnih procesa u pojedinim

tkivima, organima, sustavima organa i

organzimima

9

genetika nasljeđivanje

evolucija postanak i razvoj života i pojedinih vrsta

organizama

molekularna biologija životne procese u stanicama na molekularnoj,

biokemijskoj razini

biokemija (grana i kemije i biologije) kemijske reakcije u živim organizmima

odnosno među tvarima koje se obično nalaze

u živim organizmima

ekologija odnose među živim organizmima te između

živih organizama i njihovog okoliša

anatomija građu tijela čovjeka

morfologija oblik i građu organizama

sistematika svrstava žive organizme u skupine

(kategorije) prema sličnosti i razlikama

odnosno srodnosti (vrsta i kategorije više i

niže od vrste)

b. Etape i metode istraživanja u biologiji

Etape istraživanja u biologiji (osnovni koraci u znanstvenom istraživanju):

Znanstvena metoda → način stjecanja informacija o svijetu predlaganjem mogućih

rješenja unutar istraživačke problematike. Neke znanstvene metode u biologiji:

• Opažanje

10

• Mikroskopiranje

• Seciranje

• Stanično frakcioniranje

• Kultura stanica

• Obilježavanje radioizotopima

• Protočna citometrija

• Upotreba računala

Opis znanstvenih metoda u istraživanju

Mikroskopiranje – vidi dalje

StaničnoStaničnoStaničnoStanično frakcioniranjefrakcioniranjefrakcioniranjefrakcioniranje – postupak rastavljanja stanica na sastavne dijelove, izdvajanje

pojedinih staničnih organela ili još manjih staničnih dijelova u homogene frakcije.

Stanice se u postupku frakcioniranja kidaju, a manje stanične komponente, na osnovi

različite gustoće, odvajaju se CENTRIFUGIRANJEM. Centrifuga je uređaj u kojem se

kružnom vrtnjom velikom brzinom organela razdvajaju na temelju brzine njihova

taloženja. Prvim se centrifugiranjem istalože najveći djelovi stanice, sljedećim

centrifugiranjem (na većoj brzini) istalože se nešto manji itd. Najteže se istalože

ribosomi budući da su najmanji, najlakši.

Autoradiografija (obilježavanje radioizotopima)Autoradiografija (obilježavanje radioizotopima)Autoradiografija (obilježavanje radioizotopima)Autoradiografija (obilježavanje radioizotopima) – radioizotopi su izotopi elemenata

koji imaju nestabilne jezgre, koje se raspadaju uz pojavu ionizirajućeg zračenja.

Ugradnjom radioizotopa u neku molekulu može se pratiti, na osnovi zračenja, njegov

put po stanici (npr. možemo pratiti put hrane od korijena do lista, ovom je metodom

utvrđeno da se DNA replicira u jezgri, ugradnja CO2 iz zraka u molekulu šećera...)

Kultura stanica – uzgoj stanica u posudama, izvan organizma. Posuda s hranjivom

podlogom (tvar koja podržava rast i reprodukciju kulture) mora biti sterilna kako

mikroorganizmi ne bi uništili kulturu (primjena: proizvodnji cjepiva, antitijela, enzima,

hormona, suvremena poljoprivreda, biotehnologija...)

11

Protočna citometrijaProtočna citometrijaProtočna citometrijaProtočna citometrija – metoda pomoću koje se određuje broj, veličina i oblik stanica,

prisutnost staničnih pigmenata ili različite faze staničnog ciklusa. Zasniva se na protoku

pojedinačnih stanica u odgovarajućoj otopini kroz tanku kapilaru uz koje su

postavljeni izvor laserske zrake i detektor. Ova metoda ne uništava stanice i

omogućuje njihovu daljnu uporabu

Računala – koriste se u mikroskopiji i kod mnogih medicinskih dijagnostičkih

metoda. Pomoću računala znanstvenici obrađuju i objavljuju istraživanja

Građa svjetlosnog mikroskopa i uloga dijelova

Mikroskop → instrument za promatranje predmeta koji su previše mali da bi se mogli vidjeti

golim okom.

Dijelovi mikroskopa:

a - podloga

b - nepomični dio stalka

c - pomični dio stalka

d - tubus

d1 - prostor za prizmu

e - stolić

f - "revolver" za objektive

MIKROSKOP

Svjetlosni

mikroskop

Elektronski

mikroskop

stalak

12

g - objektiv

h - okular

i - veliki ili makrometarski vijak

j - mali ili mikrometarski vijak

k - zrcalo (ili drugi izvor svjetla)

l - kondenzor

m - vijak za vertikalno pomicanje kondenzora

n - iris-zaslon

o - okvir za filtere

p - vijak za horizontalno pomicanje kondenzora

Mikroskopi imaju stalak koji se nalazi na čvrstom podnožju. Jednostavniji mikroskopi imaju

zrcalo pomoću kojega usmjeravamo snop svjetlosti na predmet promatranja. Noviji imaju

ugrađenu rasvjetu. Na stalku se nalazi stolić mikroskopa → na njega postavljamo predmet

promatranja. Ispod stolića je kondenzor → sustav leća s ulogom boljeg osvjetljenja. Pomoću

iris-zaslona prilagođavamo jačinu osvjetljenja. Objektivi (stvara povećanu sliku predmeta) su

pričvršćeni na nosaču objektiva ili revolveru. Gornji dio mikroskopa je tubus, na čijem se

kraju nalazi okular → dodatno povećava sliku predmeta. Pomoću makrovijka možemo

grublje, a pomoću mikrovijka finije izoštriti sliku

Osnovna pravila mikroskopiranja

1. Pomicanjem zrcala treba pronaći dobro osvjetljenje.

2. Kondenzor pri većim povećanjima podignuti, a pri manjim spustiti.

3. Stavi preparat na mikroskop.

4. Okreni revolver mikroskopa s objektivima na najmanje povećanje.

5. Gledajući sa strane, objektiv pažljivo spusti makrovijkom tako da gotovo dodiruje

preparat.

6. Ako nosiš naočale, skini ih i odloži.

7. Lijevim okom ako si dešnjak, a desnim ako si lijevak, gledaj u okular i traži sliku

okretanjem makrovijka u smjeru podizanja tubusa.

8. Sliku izoštri mikrovijkom.

13

9. Preparat premještaj palcima po stoliću mikroskopa → traži najbolje vidljiv dio

preparata.

10. Okreni revolver na srednje povećanje i mikrovijkom izoštri sliku.

11. Po završetku mikroskopiranja, okreni revolver na najmanje povećanje, skini preparat

sa stolića, pažljivo očisti i spremi mikroskop.

ELEKTRONSKI MIKROSKOP → umjesto vidljive svjetlosti i optičkih leća koristi zraku

elektrona koju usmjerava fokusirajući elektromagnetko polje (transmisijski elektronski

mikroskop – TEM, skenirajući elektronski mikroskop – SEM)

Usporedba građe i rada elektronskog mikroskopa sa svjetlosnim mikroskopom

Elektronski mikroskop ima daleko veće povećanje od svjetlosnog. Elektronski mikroskop

umjesto vidljive svjetlosti i optičkih leća koristi zraku elektrona. Elektronski mikroskop ima

oko 1000 puta veću moć razlučivanja (sposobnost mikroskopa da dvije bliske točke prikaže

odvojeno). Elektronskim je mikroskopom moguće vidjeti mnogo više detalja u građi stanice.

c. Značenje bioloških otkrića za život čovjeka

Značaj biologije pri proizvodnji hrane i kontroliranju bolesti:

Kultura stanica se koristi u proizvodnji cjepiva, lijekova, antitijela, enzima, hormona.

Kultura biljnog tkiva nalazi primjenu u poljoprivredu i biotehnologiji za oplemenjivanje

biljaka, za dobivanje biljnih sadnica bez virusnih bolesti te za dobivanje genetski

preinačenih biljaka. Stanično frakcioniranje omogućuje detaljnije istraživanje građe i

funkcije stanice. Protočna citometrija koristi se pri dijagnostici raznih bolesti, pri tipizaciji

tkiva, u mljekarskoj industriji za utvr đivanje ukupnog broja bakterija u sirovom

mlijeku i dr.

d. Uloge osoba koje su značajno doprinijele razvoju biologije

OSOBA DOPRINOS U RAZVOJU BIOLOGIJE

Robert HOOK (17. st.)

promatrao tanke prereze pluta (stijenke mrtvih

stanica) pomoću vrlo primitivnoga mikroskopa; prvi

14

uporabio naziv cellula = lat. STANICA

Antony van

LEEUWENHOEK (1632. –

1723.)

„otac mikroskopa” – usavršio mikroskop i dobio

povećanje ~270×; prvi promatrao živi jednostanični

organizam (mikroorganizme iz usne šupljine,

spermije, krvne stanice…)

Carl LINNÉ (1707. – 1778.) binarna nomenklatura, osnivač taksonomije ili

sistematike

Matthias SCHLEIDEN

(botaničar) i Theodor

SCHWANN (zoolog) (18. st.)

STANIČNA TEORIJA – sva su živa bića građena od

stanica

Charles DARWIN (1809. –

1882.)

teorija evolucije: razvijeniji organizmi razvili su se iz

jednostavnijih

Louis PASTEUR (1822. –

1895.)

dokazao je da mikroorganizmi nastaju iz već

postojećih mikroorganizama i da su uzročnici

zaraznih bolesti i vrenja, razvio i razjasnio cijepljenje

(protiv kokošje kolere, bedrenice, bjesnoće…);

osmislio i razvio PASTERIZACIJU

Gregor Johann MENDEL

(1822. – 1884.)

osnivač znanstvene genetike: postavio zakone

nasljeđivanja

Ernest HAECKEL (19. st.) utemeljio ekologiju

Robert KOCH (1843. – 1910.) otkrio uzročnika tuberkuloze i kolere, usavršio

hranjive podloge za uzgoj bakterija i tehnike

mikroskopiranja bakterija

Alexander FLEMING (1881.

– 1955.)

otkrio prvi antibiotik (penicilin)

Dragutin GORJANOVI Ć –

KRAMBERGER (1856. –

1927.)

otkrio ostatke neandertalaca (krapinskoga pračovjeka)

na Hušnjakovu brdu pored Krapine

A. OPARIN (1938.) ruski biokemičar; pretpostavio da su prve organske

molekule mogle nastati od plinova u praatmosferi;

iznio ideju kemijske evolucije (proces spontane

sinteze složenijih organskih molekula iz

15

jednostavnih)

Stanly MILLER (1953.)

pokusom dokazao da su male organske molekule

mogle nastati abiotički

J. WATSON i F. CRICK

(1953.)

otkrili strukturu i načelo replikacije DNA

Thomas Hunt MORGAN (20.

st.)

radio istraživanja na vinskim mušicama; povezao

genetiku i citologiju i razvio kromosomsku teoriju

nasljeđivanja (= morganizam)

Milislav DEMEREC (20. st.) doprinio masovnoj proizvodnji antibiotika (penicilin),

primjenio genetičke metode u tehnologiji (uzgoj

korisnih mikroorganizama)

e. Organizacijske razine živog svijeta

16

f. Kemijski sastav živih bića te struktura i uloga organskih i anorganskih

spojeva u njima

Biogeni elementi

Sva živa bića izgrađena su od biogenih kemijskih elemenata. U prirodi su otkrivena 92

kemijska elementa od kojih je 60 biogenih elemenata koji izgrađuju živa bića.

Kemijski

element

Simbol

kemijskog

elementa

% u ljudskom % u ljudskom % u ljudskom % u ljudskom

tijelutijelutijelutijelu

Biološka

važnost ili

funkcija

kisik O 65 Potreban za

dobivanje

energije,

sastojak vode i

organskih

molekula

ugljik C 18.5 Sastojak svih

organskih

molekula

vodik H 9.5 Nosač

elektrona,

sastojak vode i

organskih

molekula

dušik N 3.3 Sastojak

proteina i

nukleinskih

kiselina

kalcij Ca 1.5 Izgrađuje kosti

17

i zube, potreba

za stezanje

mišića

fosfor P 1.0 Sastojak

nukleinskih

kiselina, važan

u prijenosu

energije

kalij K 0.4 Važan za

funkciju živaca

sumpor S 0.3 Sastojak nekih

proteina

klor Cl 0.2 Glavni

negativni ion u

izvastaničnoj

tekućini

natrij Na 0.2 Glavni

pozitivni ion u

izvanstaničnoj

tekućini, važan

za funkciju

živaca

magnezij Mg 0.1 Važan dio

enzima u

prijenosu

energije,

sastojak

klorofila

željezo Fe 0.05 Sastojak

hemoglobina

18

Gotovo 95% mase većine organizama čine ugljik, kisik, vodik i dušik

Razlika u zastupljenosti kemijskih elemenata u živoj i neživoj prirodi

� Živi i neživi svijet grade isti kemijski elementi, ali su različito zastupljeni u živoj i

neživoj prirodi

� Najzastupljeniji elementi u neživoj prirodi: O, Si, Al

W/%W/%W/%W/% ŽIVA PRIRODAŽIVA PRIRODAŽIVA PRIRODAŽIVA PRIRODA NEŽIVA PRIRODANEŽIVA PRIRODANEŽIVA PRIRODANEŽIVA PRIRODA

CCCC 20 0.2

OOOO 60 50

HHHH 10 1

NNNN 3.5 0.03

NaNaNaNa 0.2 2.5

Fe Fe Fe Fe 0.1 4

SSSSiiii 0.004 26

Značenje anorganskih soli (minerala) u tjelesnim tekućinama i čvrstim strukturama (zubi,

kosti, ljušture):

Veliko značenje imaju u mehanizmu samoregulacije sastava iona u stanici, tzv.

natrij/kalij crpka - važno za prijenos živčanih impulsa

Kalcij je važan u strukturi kostiju i zubi

Natrij je važanu regulaciji krvnog i osmotskog tlaka tjelesnih tekućina, u mehanizmu

provođenja živčanih impulsa, radu srca, mišićnoj kontrakciji

Ugljik kao središnji atom u organskim molekulama

19

Među biogenim elementima ističe se ugljik – nalazi se u svim organskim

molekulama

Ugljikovi se atomi međusobno vezuju čvrstim kovalentnim vezama u lančaste,

razgranjene ili prstenaste molekule. Na ugljikove atome mogu se vezati različite

kemijske skupine koje određuju fizikalna i kemijska svojstva pojedinih djelova

organske molekule. Ovisno o fizikalno-kemijskim svojstvima, organske

molekule mogu ostvarivati različite tipove veza s drugim molekulama u svom

neposrednom okolišu. Kemijske veze koje se na taj način ostvaruju često su

slabe i povratne. To znači da se lako uspostavljaju, prekidaju i ponovo

uspostavljaju → to je iznimno važno u svim životnim procesima

Razlika između organskih i anorganskih molekula

Organske molekule uvijek sadrže ugljik!

ANORGANSKE TVARI: VODA, SOLI, KISELINE

ORGANSKE TVARI: UGLJIKOHIDRATI, LIPIDI, BJELANČEVINE, NUKLEINSKE KISELINE

Međusobni odnos monomera i polimera

Monomeri izgrađuju polimere. Npr. aminokiseline (monomeri) međusobno se vezuju

peptidnom vezom u bjelančevine (polimeri), nukleotidi→DNA, monosaharidi→polisaharidi

polimer

oligomer

monomer

Polimerizacija

20

MAKROMOLEKULA PODJELA I GRAĐA ULOGA PRIMJER

Lipidi trigliceridi (glicerol +

više masne kiseline)

-pohranjivanje

energije

masti, ulja

fosfolipidi (glicerol +

više masne kiseline +

fosfatna skupina)

-izgradnja

membrana

lecitin

Steroidi -sastojak membrana

-hormoni

-kolesterol

-testosteron

Ugljikohidrati monosaharidi

(heksoze – 6

ugljikovih atoma,

pentoze – 5

ugljikovih atoma)

-izvor energije

-gradivni dijelovi

DNA i RNA

-glukoza, fruktoza

-deoksiriboza, riboza

disaharidi šećer u biljaka saharoza

polisaharidi -potpora tijela

-pohranjivanje

energije

-hitin, celuloza

-škrob, glikogen

Proteini polimeri

aminokiselina

(karboksilna skupina

– COOH, amino

skupina –NH2)

-prijenos tvari

-rad mišića

-zgrušavanje krvi

-imunitet

-ubrzavanje

kemijskih reakcija

-hemoglobin

-miozin i aktin

-trombin, fibrin

-antitijela

-enzimi

Nukleinske kiseline polimeri nukleotida

(dušična baza +

pentoza + fosfatna

skupina)

-prijenos genske

upute s roditelja na

potomstvo

-sinteza proteina

-deoksiribonukleinska

kiseline, DNA

- ribonukleinska

kiselina, RNA

21

Zajednička svojstva lipida, netopljivost u vodi

Lipidi uključuju velik broj različitih molekula koje se otapaju u organskim otapalima. Zbog

nepolarnih veza C – C i C – H NISU topivi u vodi. Lipidi se u vodi rasprše u sitne kapljice

stvarajući emulziju.

Osnovne biološke uloge lipida su:

� Pohranjivanje energije

� Izgradnja bioloških membrana

� Prijenos signala među stanicama

Uloga masti, ulja, fosfolipida i steroida

MASTI i ULJA su po kemijskom sastavu TRIGLICERIDI, a glavna im je uloga

pohranjivanje energije

FOSFOLIPIDI – izgrađuju stanične membrane svih živih bića

STEROIDI – stanične membrane životinjskih stanica i stanica čovjeka sadrže steroid

KOLESTEROL → ishodišna molekula za sintezu spolnih hormona (estrogena,

progesterona i testosterona), hormona nadbubrežnih žlijezda (kortizola i aldosterona)

i vitamina A, D i E

Značenje zasićenih i nezasićenih masnih kiselina

Masne kiseline sastoje se od dugačkih molekula (16-20 C-atoma) koje najednom kraju imaju

kiselinsku skupinu –COOH. Razlikujemo zasićene i nezasićene masne kiseline. Zasićene

masne kiseline (palmitinska, stearinska) → veze između C – atoma jednostruke, a nezasićene

masne kiseline (oleinska) imaju jednu dvostruku vezu. U mastima su zasićene, a u uljima

nezasićene masne kiseline. Maslinovo ulje ima nezasićene masne kiseline (linolnu i oleinsku),

zato je lako probavljivo i ima veliku prehrambenu vrijednost. Razgradnjom masnih kiselina

22

oslobađa se dvostruko više energije nego razgradnjom jednake mase glukoze, zato masne

kiseline spadaju u glavne spremišne molekule stanice

Steroidi – primjeri iz svakodnevnog života

Znamo da je kolesterol zapravo steriod. Molekule kolesterola su važne i tijelu moraju stalno

biti na raspolaganju. Unosi se putem hrane, ali ga i sam organizam sintetizira u jetri. Ipak,

suvišan kolesterol je štetan → suvišak tijelo ne može iskoristiti te ga zadržava u krvi i taloži

na stijenkama krvnih žila → ATEROSKLEROZA – ovo stanje može dovesti, zbog

začepljenja krvni žila ateromima, do moždanog udara ili koronarnih bolesti srca. Steroidi se

ćesto koriste u bodybuildingu → radi povećanja mišićne mase (moguće posljedice: akne,

razvoj grudi kod muškarca, oštećenja jetre...). Steroidi su ishodišne molekule za sintezu

testosterona, estrogena, progesterona, kortizola, aldosterona.

Podjela ugljikohidrata

� MONOSAHARIDI ili jednostavni šećeri koji mogu biti izgrađeni od tri (trioze), pet

(pentoze) ili šest (heksoze) međusobno povezanih atoma ugljika. Riboza i

deoksiriboza su pentoze. Glukoza, fruktoza i galaktoza su heksoze – imaju istu

kemijsku formulu C6H12O6 , ali su različite strukture pa i različitih svojstava

� OLIGOSAHARIDI ili složeni šećeri koji su izgrađeni od dviju do deset molekula

monosaharida. Najznačajniji oligosaharidi su disaharidi (nastaju spajanjem dviju

molekula monosaharida kovalentnom vezom → GLIKOZIDNA VEZA, a izdvaja se

molekula vode. Disaharidi su saharoza (glukoza + fruktoza), laktoza ili mliječni šećer

(glukoza + galaktoza), MALTOZA (glukoza + glukoza)

� POLISAHARIDI ili složeni šećeri kod kojih je više od deset molekula monosaharida

povezano u duge polimerne lance. Polisaharidi mogu biti STRUKTURNI (hitin,

celuloza) i REZERVNI (glikogen, škrob)

23

Monosaharidi, disaharidi, polisaharidi

MONOSAHARIDI se dijele na PENTOZE (riboza i deoksiriboza → ulaze u sastav

nukelinskih kiselina), HEKSOZE (GLUKOZA → najvažniji izvor energije za živi svijet,

nastaje u biljkama kao produkt fotosinteze, a u životinjskom organizmu nalazi se kao krvni

šećer. Organizmi iz glukoze oslobađaju energiju kroz proces staničnog disanja ili biološke

oksidacije, ima sladak okus, lako topljiva u vodi. FRUKTOZA → vrlo sladak šećer, topljiv u

vodi, nalazi se u voću → voćni šećer. Galaktoza se nalazi u mlijeku sisavaca)

DISAHARIDI nastaju spajanjem dviju molekula monosaharida glikozidnom vezom, a

izdvaja se molekula vode. Npr. SAHAROZA – sastoji se od glukoze i fruktoze, nalazi se

ušećernoj trsci i repi. LAKTOZA – sastoji se od glukoze i galaktoze i nalazi se u mlijeku.

Maltoza se sastoji od dvije molekule glukoze i često se naziva slad

POLISAHARIDI su STRUKTURNI (hitin → strukturni polisaharid, polimer glukoze koji

sadrži aminoskupinu, ne otapa se u vodi, nije probavljiv, glavni je sastojak oklopa

člankonožaca i staničnih stijenki hifa nekih gljiva, ima potpornu i zaštitnu ulogu jer je otporan

na vanjske utjecaje. celuloza→ strukturni polisaharid, polimer glukoze, izgrađuje staničnu

stijenku biljnih stanica i hife nekih gljiva što im daje čvrstoću. Ima široku primjenu u

svakodnevnom životu → pamučna vlakna, drveni namještaj, papir) REZERVNI (škrob →

građen od molekula glukoze koje tvore spiralne lance, ima ulogu pričuvne hrane u

sjemenkama: pšenice, kukuruza, riže.... Velike količine skroba pohranjenog u škrobnim

zrncima nalazi se u gomoljima krumpira, jako važan u prehrani. glikogen →rezervni

polisaharid kod čovjeka i životinja, pohranjuje se u jetri i mišićima. Kada je tijelu potrebna

energije glikogen se razgrađuje do glukoze)

Struktura aminokiselina i peptidna veza

Proteini (bjelančevine) su izgrađene od aminokiselina. Svaka aminokiselina sadrži

karboksilnu skupinu –COOH, aminoskupinu NH2 i R-skupinu ili aminokiselinski

ogranak. R – skupina specifična je za pojedinu aminokiselinu i može biti različite

24

veličine i kemijske strukture (npr. kod glicina ogranak je vodikov atom, a kod alanina

metilna skupina).

Aminokiseline se međusobno vezuju peptidnim vezama u polipeptidne lance. Peptidna

veza nastaje između karboksilne skupine jedne aminokiseline i aminoskupine druge

aminokiseline, a izdvaja se molekula vode.

Značenje enzima za kemijske reakcije u živim bićima

Bez aktivnosti enzima većina kemijskih reakcija u biološkom sustavu ne bi se odvijala,

ili bi bila toliko spora da se ne bi mogla odviti u uvjetima u kojima se odvija život. Za

život stanice potrebno je brzo odvijanje kemijskih reakcija – to je svojstvo enzima:

ubrzavaju kemijske reakcije više od milijun puta, pritom se ne troše niti mijenjaju svoja

kemijska svojstva. Veliku važnosti imaju u razgradnji hrane u probavnom sustavu

(ptijalin, pepsin, polipeptidaza, dipeptidaza), pri replikaciji DNA i dr.

Kako enzimi ubrzavaju kemijske reakcije

ENZIMI ili BIOKATALIZATORI su proteini bez čije se aktivnosti većina kemijskih reakcija u

biološkom sustavu ne bi odvijala dovoljno brzo za postojanje života. Posebnost djelovanja

enzima očituje se u njihovoj specifičnosti, odnosno djeluju samo na određenu vrstu tvari.

Lipaze samo na lipide, amilaze samo na ugljikohidrate, peptidaze na proteine (nazivi enzima

Nastajanje peptidne veze

25

tvore se tako da se korijenu naziva koji govori o njegovu djelovanju doda nastavak –aza).

Tvar na koju enzim djeluje naziva se SUPSTRAT. Mjesto na enzimu na koje se veže supstrat

jest AKTIVNO MJESTO. Međudjelovanje enzima može se objasniti na principu ključ–brava u

kojem supstrat oblikom odgovara obliku aktivnog mjesta na enzimu. Vezivanje supstrata na

aktivno mjesto → PRIJELAZNO RAZDOBLJE.

Enzimi ubrzavaju kemijske reakcije sniženjem energije aktivacije molekula. Energija

aktivacije je količina energije potrebna molekulama za stupanje u kemijske reakcije.

Sniženjem energije aktivacije molekule brže stupaju u kemijske reakcije

Uzroci raznolikosti bjelančevina kao preduvjeta biološke raznolikosti

Sve biološke vrste i jedinke unutar vrsta međusobno se razlikuju upravo po proteinima

Proteini se sastoje od aminiokiselina povezanih peptidnom vezom. Poznato je 20

aminokiselina.

Vrsta bjelačevine ovisi o broju, vrsti i redosljedu aminokiselina. Čim se proteinu doda neka

nova aminokiselina nastaje novi protein. Npr. ako uzmemo 100 aminokiselina broj različitih

proteina koji mogu nastati je 20100 što je ogroman broj. Isto tako polipeptidi lanci se mogu

povezivati i savijati i zauzimati određene prostorne rasporede što donosi nebrojeno mnogo

kombinacija. Zato su proteini nositelji biološke specifičnosti.

Djelovanje ezima

26

Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su složeni polimeri, tj. izgrađeni su od monomernih jedinica

NUKLEOTIDA. Nukleinske kiseline pohranjuju i prenose informacije unutar stanice.

Razlikujemo DNA (deoksiribonukleinska kiselina) i RNA (ribonukleinska

kiselina). Nukleotidi, koji izgrađuju nukleinske kiseline, sadrže: FOSFATNU

SKUPINU, ŠEĆER PENTOZU (deoksiriboza/riboza), DUŠIČNU BAZU

(prstenasta molekula koja sadrži dušik )

NUKLEOTIDI DNA u svom sastavu imaju deoksiribozu i jednu od četiri dušične

baze: ADENIN (A), GVANIN(A), CITOZIN(C), TIMIN(T)

NUKLEOTIDI RNA u svom sastavu imaju šećer ribozu i dušične baze: adenin,

gvanin, citozin, URACIL (U)

Dušične baze:

PIRIMIDINSKE (jedan prsten) PURINSKE (dva prstena)

CITOZIN

ADENIN

TIMIN

GVANIN

27

URACIL

Molekula DNA izgrađena je od dvaju dugačkih lanaca → POLINUKLEOTIDNI LANCI

(taj lanac grade nukleotidi koji se vezuju preko šećera i fosfata). Dva polinukleotidna

lanca međusobno se vezuju VODIKOVIM vezama koje se uspostavljaju između

komplementarnih baza. Komplementarne baze su adenin-timin te gvanin–citozin u

molekuli DNA dok se u molekuli RNA umjesto timina pojavljuje uracil koji je

komplementaran adeninu, dakle adenin-uracil u molekuli RNA.

GVANIN CITOZIN

tri vodikove veze

ADENIN TIMIN

dvije vodikove veze

28

Usporedba DNA i RNA

DNA RNA PURINSKE BAZE A,G A,G PIRIMIDINSKE BAZE T,C U,C MONOSAHARID deoksiriboza riboza BROJ LANACA 2 1

POLOŽAJ U EUKARIOTSKOJ STANICI

jezgra, mitohondriji, kloroplasti

jezgra i citoplazma

VRSTE - mRNA, tRNA, rRNA

Replikacija DNA i njezino značenje

Molekula DNA ima sposobnost samoumnožavanja ili autoreplikacije →

stvaranje vlasitith kopija. Replikacija je semikonzervativna, što znači da jedan

polinukleotidni lanac služi kao „kalup“ za sintezu drugog lanca. Tako nastaju

dvije molekule DNA od kojih svaka ima jedan stari i jedan novi

(novosintetizirani) lanac

Tok replikacije:

1. Kidanje vodikovih veza između dušičnih baza i razdvajanje polinukleotidnih

lanaca

2. Komplementarno spajanje slobodnih nukleotida (A=T, G≡C)

Replikacija se odvija uz prisustvo raznih enzima. Npr. enzim DNA–polimeraza

katalizira komplementarno povezivanje nukleotida novog i roditeljskog (starog)

lanca

29

Razlika DNA i RNA

DNA RNA

dušične baze adenin, gvanin, timin,

citozin

adenin, gvanin, uracil,

citozin

broj lanaca dva jedan

pentoza deoksiriboza riboza

položaj u stanici jezgra jezgra i citoplazma

pravilna zavojitost da ne

Tri tipa RNA

VRSTA RNA Prijenosna ili

transportna (tRNA)

Ribosomska RNA

(rRNA)

Glasnička RNA

(mRNA)

ULOGA

kroz citoplazmu

prenosi

odgovarajuće

aminokisleine do

glasničke RNA na

ribosomu

zajedno s

proteinima

izgrađuje

ribosome

iz jezgre izlazi u

citoplazmu na

ribosome s

uputom za

sintezu proteina

stari lanac DNA

novi lanac DNA

Replikacija DNA

30

Značenje vode za održavanje života (sveukupnog i osobnog)

Voda kao najprisutnija tvar u prirodi velikim udjelom sudjeluje u izgradnji živih

bića. Prvi oblici života na zemlji nastali su u vodi jer je izvrstan medij za

međudjelovanje atoma i molekula. Oko 3 milijarde godina živa bića provela su u

oceanu. Zato vodu nazivamo kolijevkom života

VODA je polarna molekula ili DIPOL (na jednom kraju molekule nalazi se slab

negativan naboja, a na drugom kraju slab pozitivan naboja). Ovakav raspored

naboja uzrokuje međusobno povezivanje molekula vode vodikovim vezama

SVOJSTVA VODE:

o Kohezija–povezivanje istovrsnih molekula

o Adhezija –povezivanje s molekulama drugih tvari

o Kapilarnost – posljedica adhezije i kohezije → kretanje tekućine protiv sile

teže kroz uzak prostor kapilare (npr. kretanje vode kroz kapilarni sustav

provodnih žila biljaka)

o Površinska napetost – na granici sa zrakom molekule vode stvaraju tanku

elsatičnu opnu ili „mrežicu“ koja kukcima omogućuje hodanje po vodenim

površinama ili plutanje lista po površini vode.

o Velik toplinski kapacitet – Toplinski kapacitet je količina topline koje treba

primiti 1 kg tvari da bi mu se tempreatura povisila za 1 °C. Tvari s malim

toplinskim kapacitetom brzo se zagriju već kod kratkog izlaganja toplini, dok

Molekula vode

31

tvari s velikim toplinskim kapacitetom treba dugo izlagati toplini da bi se

temperatura tek malo povisila

o Visoka toplina isparavanja - voda na isparavanje troši mnogo energije, zato

se isparavanjem organizam hladi (drveće putem lišća, čovjek se znoji…)

o Anomalija vode – Ispod 0 °C voda prelazi iz tekućeg u čvrsto stanje – led. U

ledu su molekule vode razmaknute (led je „šupljikav“ i male gustoće). Led je

zato lakši od vode i pliva na njenoj površini→anomalija vode (gustoća vode

najveća je pri 4 °C)

Voda kao otapalo

Voda je vrlo dobro otapalo (za polarne i ionske tvari). Pri otapanju kuhinjske soli (NaCl)

dolazi do disocijacije ili razlaganja kristala natrijeva klorida (natrij i klor međusobno su

povezani ionskom vezom) na ione natrija (Na+) i ione klora (Cl-). Molekule vode okružuju

pozitivno nabijene ione natrija i negativno nabijene ione klora. Vodeni ovoji razdvajaju ione,

što im omogućuje nesmetano kretanje u prostoru i vezivanje s drugim česticama.

Otapanje kuhinjske soli u vodi

kohezija

adhezija

otapalo

kristal NaCl

vodena otopina soli

32

Hidrofilne su tvari koje "vole vodu" – dobro se otapaju u vodi. To su ionske tvari (kao što je

NaCl) i polarne molekule, jer je i voda polarna molekula ("slično se otapa u sličnom").

Hidrofobne su tvari koje "se boje vode" – ne otapaju se dobro u vodi. To su uglavnom

nepolarne molekule (kao što su ugljikovodici).

g. Prokariotska i eukariotska stanica, građa i uloga njihovih glavnih

organela i struktura

Građa stanice prokariota i eukariota

Prokariotske stanice ili protocite nemaju oblikovanu jezgru. Naziv prokariot (grč. pro – prvi,

prije; karyon – jezgra), u prijevodu „prije jezgre“ ili „primitivna jezgra“, a označava izostanak

ovojnice koja odvaja nasljednu tvar od ostatka stanice. Područje stanice u kojemu se nalazi

kružna DNA bez ovojnice zove se nukleoid. Prokariotske stanice nemaju organele (strukture

omeđene ovojnicom). Svaka stanica ujedno je i organizam → nikada ne izgrađuju

mnogostanični organizam

Eukariotske stanice ili eucite (grč. eu – pravi, dobar) imaju jezgru omeđenu ovojnicom. Ima

organele. Znatno je složenija i veća (10-25 puta) od prokariotske stanice. Razlikujemo dva

osnovna tipa eukariotske stanice: BILJNA i ŽIVOTINJSKA

Imaju

kloroplaste i

mogu obavljati

fotosintezu -

autotrofi

Nemaju

kloroplaste i

hrane se

heterotrofno

33

Razlika građe prokariotske i eukariotske stanice

Obilježja/stanice protocita eucita

nukleoid + -

jezgra - +

organeli - +

jednostanični organizmi + +

mnogostanični organizmi - +

bakterije + -

biljne i životinjske stanice - +

Organizacija eukatioske stanice

Eukariotska stanica ima oblikovanu jezgru ovojnicom odvojenu od ostatka stanice –

citoplazme. Citoplazma je obavijena membranom. Unutarnja struktura je složena → u stanici

se nalaze organeli - membranom omeđene strukture koje omogućuju istodobno, usklađeno

i neometano obavljanje različitih biokemijskih procesa. Najveći i najistaknutiji organel je

jezgra, a ostatak čini koloidna citoplazma (citosol) i organeli. Eukariotske stanice sadrže

veliku količinu vode. Mogu sadržavati pohranjene hranjive tvari, minerale i molekule

pigmenta

Sve eukariotske stanice sadrže veliku količinu proteinskih vlakana (mikrofilamenti) i cjevčica

(mikrotubuli) organiziranih u mrežastu strukturu ili citoskelet → stanici daje oblik i drži

organele u određenom prostornom rasporedu, poprilično je promjenjiv i dinamičan sustav –

prilagođava se potrebama stanice

EUCITA

životinjska biljna

34

ŽIVOTINJSKA STANICA:

JEZGRA – nepravilnog, kuglastog oblika, smještena u centru stanice gdje je pridržavaju

dijelovi citoskeleta i najveći je organel u stanici. Nosi upute za životne aktivnosti stanice u

molekulama DNA. Molekule DNA povezane s proteinim čine kromatin koje je smješten u

nukleoplazmi. Kromatin je građen od niti koje se u vrijeme diobe spiraliziraju u kromosome

U jezgri se sintetizitaju svi tipovi RNA. Okrugle strukture u jezgri stanice su jezgrice (može ih

biti jedna, dvije pa i do 100 kod nekih vrsta vodozemaca). Jezgra je obavijena ovojnicom koju

čine dvije membrane. Vanjska membrana je povezana s endomembranskim sustavom.

Površina jezgre hrapava je zbog otvora – jezgrinih pora → ti otvori su okruženi proteinima

koji tvore kanaliće za prolaz tvari. Kroz pore izlaze RNA i podjedinice ribosoma, a ulaze

proteini iz citoplazme.

ENDOMEMBRANSKI SUSTAV

Sustav membrana koje dijele citoplazmu stanice na odjeljke i usmjeravaju prijenostvari u

citoplazmi. Proteže se od jezgrine ovojnice do stanične membrane, a sastoji se od sljedećih

dijelova:

o ENDOPLAZMATSKI RETIKULUM (ER) – povezana je s jezgrinom ovojnicom i sastoji se

od sustava membranskih kanalića, nabor i šupljina. Postoji hrapavi i glatki ER. Hrapavi

ER na površini ima ribosome, tj. sintetizira proteini koji zatim ulaze u šupljine gdje ih

enzimi dorađuju u npr. glikoproteini ili neke druge složene proteine. Glatki ER se

nastavlja na hrapavi ER, a nema ribosoma stoga ne sintetizira proteine, ali sintetizira

fosfolipide, steroide i masne kiseline. Glatki ER može obavljati i druge zadaće što ovisi

o vrsti stanice (npr. u testisima stvara testosteron, u jetri obavlja detoksikaciju –

neutraliziranje otrova). Općenita je zadaća glatkog ER-a stvaranje mjehurića koji

prenose velike molekule u druge djelove stanice

o GOLGIJEVO TIJELO – nakupina membranskih većica u stanici. Jedna se strana

nakupine vezuje uz glatki ER, a druga je smještena uz staničnu membranu. Ovaj

organel prima mjehuriće s glikoproteinima i lipidima koji stižu iz glatkog ER-a i

sakuplja u cisternama (membranske vrećice)→ tu se obrađuju i razvrstavaju pristigle

molekule i opet pakiraju u mjehuriće koji se oslobađaju na rubovima cisterne.

35

Mjehurući ili prenose sadržaj u izvanstanični prostor ili ostaju kao lizosomi ili

peroksisomi

o LIZOSOMI – membranski mjehurići s enzimima (Golgijevi mjehurići – nastaju na

Golgijevom tijelu) – razlažu i uklanjaju stare i oštećene dijelove stanice, mogu

uzrokovat i staničnu smrt – razaraju cijelu stanicu

o PEROKSISOMI – sadrže enzime za oksidaciju malih organskih molekula. Oni sadrže i

vodikov peroksid (H2O2) → toksičan – odmah nakon oslobađanja enzima katalaza

razlaže ga na vodu i kisik. Peroksisome proizvodi Golgijevo tijelo u stanicama jetre i

stanicama kvasca → mogu oksidirati alkohol

1. jezgrina membrana, 2. pora, 3. hrapavi ER, 4. glatki ER, 5. ribosomi na hrapavom ER-

u, 6. makromolekule, 7. transport mjehurića (vezikule), 8. Golgijevo tijelo, 9.cis-strana

Golgijevog tijela, 10. trans-strana Golgijevog tijela, 11. cisterne

Građa stanice

36

MITOHONDRIJI

Valjkasti organeli obavijeni dvostrukom membranom. Vanjaska membrana → glatka i manje

površine od unutarnje membrane (ona je nabrana). Ti nabori su KRISTE → dijele

mitohondrija na dva dijela: MATRIKS i MEĐUMEMBRANSKI PROSTOR. U matriksu → DNA,

RNA i ribosoma (sintetiziraju mali broj proteina)

Uloga mitohondrija: u njima se odvija proces staničnog disanja (biološke oksidacije) – tako

stanica dolazi do potrebne energije

RIBOSOMI

Nemaju membranu, izgrađeni od ribosomske RNA (rRNA) i većeg broja proteina. Imaju veću i

manju podjedinicu. Te se dvije podjedinice spajaju u funkcionalni ribosoma samo kada

prihvaćaju mRNA kod sinteze proteina. Ribosomi mogu biti vezani za ER, slobodni u

citoplazmi ili organizirani u nakupine → POLIRIBOSOME

Struktura mitohondrija

matriks

vanjska membrana

unutarnja membrana

kriste

velika podjedinica mala podjedinica ribosom

Građa ribosoma

37

CENTRIOLI –valjkasta tijela – ima ih samo u životinjskoj stanici. Uvijek su u paru i to

okomito postavljeni jedan na drugog te čine CENTROSOM. ULOGA: sudjeluju u stvaranju

mikrotubula = oblikuju diobeno vreteno, sudjeluju u stvaranju struktura za pokretanje.

kromatin

jezgrica

glikosom

glatki ER

lizosom

mitohondrij

mikrofilamenti

mikrovili

centrioli

egzocitoza

Golgijevo tijelo

ribosomi

hrapavi ER

membrana

jezgra jezgrina

Mikrotubuli

centrosom

Građa životinjske stanice

peroksisomi

citosol

intermedijarni filamenti

mikrotubuli

38

BILJNA STANICA:

Biljne stanice imaju staničnu stijenku izgrađenu od celuloze

STANIČNA STIJENKA → obavija staničnu membranu i daje oblik, čvrstoću i štiti stanicu, ali

ograničava prijenos tvari kroz membranu.

U središtu biljne stanice nalazi se veliki membranom omeđeni organel – VAKUOLA → prostor

vakuole ispunjen je vodenom otopinom u kojoj se nalaze ugljikohidrati, minerali, pigmenti i

toksične tvari. Pigmenti u vakuoli daju različitu obojanost dijelova biljke (npr. pigment

antocijan daje crvenoljubičastu boju cvjetovima, plodovima, listovima i korijenju nekih

biljaka). Toksične tvari u biljci uglavnom štite biljku od biljoljeda. Uloga je vakuole i regulacija

staničnog tlaka - turgora.

Biljne stanice uz mitohondrije posjeduju i kloroplaste → pretvorba svjetlosne energije Sunca

u kemijsku energiju ugljikohidrata što ih stanica koristi kao izvor energije. Kloroplasti su

poprilično veliki (ćesto veći od jezgre, dobro vidljivi svjetlosnim mikroskopom) i obavijeni

dvoslojnom membranom. Unutrašnjost kloroplasta ispunjava stroma (tekućina s enzimima,

ugljikohidratima, DNA, RNA, ribosomima i tilakoidima). Tilakoidi su membranske vrećice na

čijoj se površini nalazi klorofil ili zeleni pigment važan za fotosintezu. Naslage tilakoida čine

strukturu koju zovemo granum.

Uz kloroplaste, biljnoj stanici nalaze se i drugi plastidi, kao što su leukoplasti ili kromoplasti.

Leukoplasti su bez pigmenta, nalazimo ih u stanicama korijena i služe kao spremište škroba.

Amiloplasti su jako veliki leukoplasti s pohranjenim škrobom (amiloza). Kromoplasti imaju

pigmente raznih boja – žute (ksantofil), crvene (likopen), narančaste (karoten) → boja

cvijeća, plodova

Plastidi imaju sposobnost pretvorbe iz jedne u drugu vrstu plastida → npr. sazrijevanje voća i

povrća. Kloroplasti također spadaju u plastide.

39

granum (nakupna

tilakoida)

tilakoidi

stroma

lumen – unutrašnjost tilakoida

unutarnja membrana

vanjska membrana

međumem-branski prostor

lamele

Građa kloroplasta

jezgrina pora

jezgrina membrana

kromatin Golgijevo tijelo

jezgra

ribosomi

vakuola

stanična stijenka

stanična membrana

glatki ER

citoplazma kriste

mitohondriji

lizosomi

citoskelet

granum

kloroplasti

stijenka susjedne stanice

hrapavi ER

mjehurić (s Golgijeva tijela)

naslage škroba plazmodezmije

biljno tkivo

Građa biljne stanice

Građa biljne stanice

40

Građa i uloga stanične membrane

Stanična membrana ili biomembrana je dvosloj fosfolipida. Fosfolipidi su amfipatske

molekule (imaju polarnu hidrofilnu glavu i nepolarne hidrofobne repiće). Stanični i

izvanstanični prostor ispunjeni su vodenom otopinom u kojoj se fosfolipidne molekule

specifično orijentiraju i organiziraju u dvosloj (upravo zbog toga što su amfipatske). Uz

fosfolipide membrane sadrže proteine i ugljikohidrate, glikoproteine, glikolipide

Proteini stanične membrane su veliki i nepravilni. Na jednom dijelu proteini su

uronjeni u fosfolipidni sloj → PERIFERNI PROTEINI (oni mogu biti citoplazmatski

periferni proteini – izviru na unutarnju stranu dvosloja, izvanstanični periferni proteini

– izviru na vanjsku stranu. Neki proteini prolaze kroz dvosloj fosfolipida i izlaze na

obje (i vanjsku i unutarnju) stranu – INTEGRALNI ili TRANSMEMBRANSKI PROTEINI.

ULOGA PROTEINA:

1) Selektivni prijenos kroz membranu - ide kroz proteinske kanale, a uz pomoć

proteinskih prenositelja

2) Enzimska aktivnost membranskih proteina – kataliziraju kemojske reakcije na

površini membrane

3) Primanje i prevođenje kemijskih poruka – obavljaju receptorski proteini →

oblikom odgovaraju „kemijskom glasniku“ (npr. hormonu)

4) Stanično prepoznavanje – obavljaju neki proteini membrane koji imaju

identifikacijske oznake „markere“ (npr. glikoproteine koji služe za

prepoznavanje drugih stanica jer određeni tipovi stanica isto tako imaju te

specifične markere)

5) Međustanično povezivanje – ovu zadaću obavljaju membranski proteini koji

imaju sposobnost vezanja za proteine susjedne stanice i tako tvoriti različite

međustanične spojeve

6) Povezivanje citoskeleta i izvanstaničnog prostora – ovu zadaću obavljaju oni

proteini koji sudjeluju u održavanju oblika stanice i položaja drugih proteina u

membrani,a oni sudjeluju i u prijenosu mehaničkog podražaj između

izvanstanične tekućine i citoplazme

41

7) Membranski proteini imaju važnu ulogu u prepoznavanju stranih stanica kod

imunološke reakcije organizma → membranski proteini prepoznaju patogene

mikroorganizme

Na vanjskoj strani membrane su: UGLJIKOHIDRATI, GLIKOLIPIDI (ugljikohidrati s

mastima), GLIKOPROTEINI (ugljikohidrati s proteinima)

Membranski ugljikohidrati također obavljaju međustanično povezivanje ili vezanje

stanice za neku podlogu. Ugljikohidrati povezani s lipidima imaju ulogu staničnih

markera (omogućuju međusobno prepoznavanje stanica)

Model tekućeg mozaika

Prema tom modelu neki membranski proteini nalaze se na površini, a neki

potpuno ili djelomično uronjeni u fosfolipidni dvosloj. Opisani mozaički

raspored proteina u membrani može se mijenjati ovisno o potrebama stanice.

Membrana je do određene mjere tekuća jer nema jakih veza među molekulama

koje grade membranu što proteinima omogućuje klizanje kroz dvosloj

fosfolipida i promjenu položaja u membrani.

Membrane životnjskih stanica relativno su stabilne i čvrste, upravo zato što

kolesterol na membrani ograničava kretanje fosfolipida.

„Model tekućeg mozaika“

42

Način prolaska tvari kroz staničnu membranu

PASIVNI PRIJENOS → odvija se prema fizikalnom zakonu difuzije → gibanje

molekula s područja veće koncentracije na područje manje koncentracije.

Dva su oblika pasivnog prijenosa kroz membranu: JEDNOSTAVNA DIFUZIJA i

OLAKŠANA DIFUZIJA.

Jednostavna difuzija –tako se prenose tvari male molekulske mase topive u vodi

(O2, CO2, N2, ugljikovodici i alkoholi)

Olakšana difuzija: pomoću prijenosnih proteina → prenose hidrofilne i polarne

molekule. Prijenosni proteini obavljaju selektivan prijenos i specifični su za

vrstu molekula koje prenose – mogu biti oblikovani kao proteinski kanali i

proteinski prenositelji.

Proteinski prenositelji – molekule prenose tako da ih vežu s jedne strane

membrane i prenose ih na drugu (glukoza, galaktoza, aminokiseline se tako

prenose).

Proteinski kanali – primjer su akvaporini ili proteinski kanali → kroz njih

osmozom prolazi voda.

AKTIVNI PRIJENOS → Odvija se uz pomoć proteinskih prenositelja, ali uz

utrošak energije – predstavlja gibanje protiv koncentracijskog gradijenta (s

područja manje koncentracije na područje veće koncentracije). Energije se

dobiva iz fosfatnih veza ATP-a. Ovim načinom stanica održava koncentraciju

molekula unutar stanice različitom od koncentracije izvan stanice. Primjer je

Na/K pumpa → prijenos kalijevih iona iz okoline u stanicu, a natrijevih iz

stanice u okolinu i tako se održava veća koncentracija natrija u izvanstaničnoj

tekućini, a kalija u citoplazmi.

43

Endocitoza i egzocitoza

ENDOCITOZA – Mehanizam ulaska velikih molekula i mikroorganizama u stanicu.

• Fagocitoza – npr. ameba lažnim nožicama obuhvati bakteriju, ovije je

membranom u mjehurić – FAGOSOM → u citoplazmi se spaja s

LIZOSOMOM koji enzimima razgradi bakteriju. Fagocitoza služi kao

obrana organizma od patogenih organizama i starih, oštećenih dijelova

stanice

• Pinocitoza – tim načinom stanica uzima tekućinu i male molekule →

formira se PINOSOM

EGZOCITOZA – Mehanizam izbacivanja nepotrebnih i suvišnih tvari u izvanstanični

prostor.

Endosimbioza

Teorija postanka eukariotske stanice koje je postavila Lynn Margulis. Prema teoriji

mitohondriji i kloroplasti su kao organeli nastali iz bakterija koje su ušle u veću

stanicu s oblikovanom jezgrom. Pretpostavlja se da su mitohondriji nastali iz aerobnih

bakterija (one koje koriste kisik), a kloroplasti iz cijanobakterija ili modrozelenih algi

koje vrše fotosintezu. Stanica je, prihvativši, bakteriju stekla određene prednosti

(iskorištavanje kisika i proizvodnju organske hrane), tj. stvorena je endosimbioza

bakterije i stanice (endo- zato što bakterija živi unutar stanice).

DOKAZI:

• Mitohondriji i kloroplasti veličinom odgovaraju bakterijama

• Mitohondriji i kloroplasti imaju dvostruku membranu (vanjska je nastala

ulaskom bakterije u stanicu – stanica je membranom ovila bakteriju -

endocitoza, a unutarnja je membrana bakterije). Svaka membrana je dvosloj

fosfolipida, dakle ako je membrana dvostruka, tada postoje 2 dvosloja

fosfolipida.

44

• Mitohondrij i kloroplasti sadrže vlastitu DNA koja se dijeli neovisno o genomu

jezgre

• Mitohondriji i kloroplasti imaju vlastite ribosome koje proizvode malu količinu

proteina, ali odgovaraju veličini prokariotskih proteina

h. Stanične diobe (mitoza i mejoza) i njihova uloga u višestaničnom

organizmu

Povezanost građe i uloge DNA s građom kromosoma

DNA je dio strukture komosoma. DNA (eukariotske stanice) pakirana je u kromosome

pomoću proteina. Kompleks DNA i proteina → KROMATIN ili NUKLEOPROTEIN. Kada

počne dioba, DNA se započne jače spiralizirati i pakirati pomoću proteina. Osnovna

jedinica kromatina je nukleosom (dvolančana molekula DNA omotana oko 8 molekula

histona, histon je vrsta bjelančevine u jezgri). Tijekom diobe pakiranje, tj. spiralizacija

sve je jača. Kromosomi su maksimalno spiralizirani u metafazi

DNA

(promjera 2 nm)

oko 145 parova baza

ovija oktamer histona

H1 histon

histoni

Kondenzacija DNA

nukleosomi

45

Broj, građa i oblik kromosoma su stalni te karakteristični za vrstu (npr. vinska mušica ima 8

kromosoma, grašak 14, miš 40, čovjek 46, indijska paprat 1260...)

Životni ciklus stanice

Životni ciklus → postupni razvoj organizma od nastanka do začeća novog istoga organizma ili

smrti. Za jednostanične eukariote životni ciklus ujedno je i stanični ciklus (događaji od

početka jedne do početka druge diobe)

STANIČNI CIKLUS: odvija se u 4 faze; 3 obilježava stanični rast, a 4. znači diobu stanice.

Razdoblje rasta zove se međufaza ili interfaza i sastoji se od 3 faze: G1, S, G2

INTERFAZA + STANIČNA DIOBA

G1 → S → G2 M (mitoza) i C (citokineza)

rast stanice

početak ciklusa

replikacija DNA

priprema za diobu

mitoza

Stanični ciklus

46

Tijek mitoze

Podijeljenja na 4 faze: profaza, metafaza, anafaza, telofaza

PROFAZA: počinje zgušnjavanjem i spiralizacijom kromatina – teži se oblikovanju

zbijenih kromosoma koje će se moći kretati po stanici. Kromatin (DNA upakirana u

nukleosome) skraćuje se još 1000 puta → oblikuje kromosome koji se sastoje od dviju

sestrinskih kromatida spojenih centromerom.

Nestaje jezgrica, a počinje se oblikovati diobeno vreteno (pomoću centrosoma koji

putuju na suprotne polove stanice). Biljna stanica nema centrosoma, već mikrotubuli

oblikuju diobeno vreteno. Profaza završava razgradnjom jezgrine ovojnice

PROMETAFAZA: Kretanje kromosoma između središta i polova stanice

METAFAZA: Počinje vezivanje niti diobenog vretena za centromere kromosoma

→kromosomi se kružno rasporede u sredinu diobenog vretena u metafaznu ploču

ANAFAZA: počinje odvajanjem sestrinskih kromatida (prvo se odvoje u području

centromera, a zatim čitavom dužinom) → SVAKA KROMATIDA POSTAJE SAMOSTALAN

KROMOSOM → skraćuju se niti diobenog vretena i kromosomi putuju na suproten

polove stanice

TELOFAZA: Kromosomi se na suprotnim polovima stanice odmataju i despiraliziraju i

oblikuju kromatin. Od djelova stare jezgrine ovojnice oblikuje se nova ovojnica. Na

završetu telofaze stanica na polovima ima oblikovane dvije jezgre čime je završena

mitoza

NAKON MITOZE SLIJEDI CITOKINEZA (podjela citoplazme)

→ Proces u kojem se dijeli citoplazma. U ljudskim i životinjskim stanicama

pojavljuje se diobena brazda u području metafazne ploče. Brazda se postupno

steže prema unutrašnjosti sve dok se stanice ne podjeli. U biljnih stanica

(membranu okružuje stanična stijenka od celuloze) dioba zahtijeva novu

staničnu stijenku između stanica kćeri → ona se formira u području metafazne

ploče i djeli biljnu stanicu na dvije stanice kćeri

47

Tijek mejoze

Mejoza je dioba kojom nastajuspolne stanice, a sastoji se od dvije diobe: mejoze I i

mejoze II

Mejoza I je redukcijska dioba (reducira se broj kromosoma). Sastoji se od profaze I,

metafaze I, anafaze I i telofaze I

PROFAZA I – nakon spiralizacije i zgušnjavanja kromosoma, koji imaju dvije sestrinske

kromatide, slijedi sljubljivanje (konjugacija) homolognih kromosoma i nastaju

bivalenti ili tetrade (bivalent znači da je to struktura od dva kromosoma, tetrade da

tu strukturu čine 4 kromatide). Sparivanje kromosoma omogućuje krosingover

centrosom

mikrotubuli iz diobenog

vretena vezani za kinetohore

prometafaza

interfaza

mikrotubuli

citokineza

sestrinske kromatide

telofaza anafaza

metafaza

ponovno stvaranje jezgrine

ovojnice

profaza

Tijek mitoze

48

(ujruženje ili prekriženje) → izmjena djelova nesestrinskih kromosoma → kromatide

se prelome i dijelovi se međusobno prespoje. Mjesto ukriženja zove se hijazma i

vidljivo je svjetlosnim mikroskopom. Krosingoverom se stvaraju nove kombinacije

nasljedne tvari i to je jedan od izvora raznolikosti.

METAFAZA I: bivalenti se poredaju u metafaznu ravninu i prihvate za niti diobenog

vretena. Obje kromatide jednog homologa orijentiraju se prema istom polu stanice, a

kromatide drugog homologa zajedno se orijentiraju prema suprotnom polu.

ANAFAZA I: odvajaju se homologni kromosomi i putuju na suprotne polove stanice

(kromosomi su dvostruki, tj. imaju dvije sestrinske kromatide).

TELOFAZA I: na polovima stanice se oblikuju jezgre koje imaju jedan kromosom iz

homolognog para građen od dviju sestrinskih kromatida.

Slijedi citokineza i nastaju dvije stanice s polovičnim (haploidnim brojem

kromosoma).

Nakon kratnog razdoblja interkineze slijedi MEJOZA II koja je identična mitozi pa je

neću ponavljati.

ZAKLJUČAK: Diploidna roditeljska stanica (2n) mejozom stvara 4 haploidne gemete

(n).

49

Temeljne značajke mejoze

1. Redukcija broja kromosoma: iz diploidne roditeljske stanice nastaju haploidne

gamete. Na taj način mejoza osigurava kontinuitet u broju kromosoma neke vrste (2n

→ n).

Stapanjem haploidnih gameta ponovno nastaje diploidna stanica – zigota (n+ n → 2n)

Kada ne bi bilo redukcije broja kromosoma u anafazi I broj bi kromosoma nakon

svake oplodnje bio dvostruko veći, što bi dovelo do ozbiljne genske neravnoteže.

2. Fizička osnova rekombinacije roditeljskih kromosoma je krosingover (ukriženje,

prekriženje) → time nastaju nove kombinacije svojstava, a krosingover je uz

nezavisnu orijentaciju i razilaženje kromosoma te slučajnu oplodnju, jedan od izvora

genetičke raznolikosti.

dogodio se krosingover

Metafaza II

Anafaza II

Telofaza II

Metafaza I

Anafaza I

Interfaza

bivalenti

Profaza I

Tijek mejoze

gamete

Anafaza II

50

Sličnosti i razlike mejoze i mitoze

Usporedba mitoze i mejoze

MITOZA MEJOZA

Replikacija DNA Odvija se u interfazi prije

početka jezgrine diobe

Odvija se u interfazi prije

početka jezgrine diobe

Broj dioba Jedna, sastoji se od profaze,

metafaze, anafaze i telofaze

Dvije, svaka se sastoji od

profaze, metafaze, anafaze i

telofaze; Nema replikacije

između dvije diobe; u profazi

homologni kromosomi se

sparuju = bivalenti (tetrade)

→ događa se krosingover

Broj stanica kćeri i genetički

sastav

Dvije diploidne genetički

identične stanice

Četiri haploidne stanice koje

nisu genetički jednake niti

međusobno niti sa stanicom

majkom

Važnost za životinjski

organizam

Razvitak višestaničnog

organizma od zigote,

regeneracija tkiva

Proizvodnja gameta;

redukcija broja kromosoma;

genetička raznolikost

Važne razlike:

• U profazi I događa se ukriženje ili krosingover, toga nema u mitozi.

• U metafazi I u metafaznu (ekvatorijalnu) ploču smještaju se homologni kromosomski

parovi, a u metafazi mitoze pojedinačni kromosomi (nisu u paru).

• U anafazi I centromere se ne dijele i sestrinske kromatide ostaju zajedno te putuju na

isti pol stanice. U mitozi se odvajaju sestrinske kromatide i svaka postaje zaseban

kromosom.

51

Interfaza

Dio staničnog ciklusa od tri faze tijekom kojih se DNA umnožava i stanica

priprema za diobu. Interfaza se sastoji od G1, S i G2 faze.

G1 – postmitotska faza→slijedi nakon mitoze, a zove se i presintetska→jer

prethodi sintezi DNA.

U tom razdoblju stanica obavlja aktivnosti: kontrola staničnog metabolizma,

aktivna sinteza bjelančevina i RNA, stvaranje novih staničnih tvorbi (ribosomi,

mitohondriji, centrosomi), te povećanje volumena i rast stanice.

S faza→sinteza DNA i specfičnih proteina histona. Na kraju ove faze stanica ima

2 potpuno jednake kopije DNA.

G2→stanica se priprema za diobu: provjerava sintetizirana DNA, popravljaju

eventualna oštećenja te sintetizira bjelančevine potrebne za mitozu. G2 faza je

postsintetsko, apremitotsko razdoblje interfaze.

mejoza I mejoza II

diploidna stanica

homologni

parovi kromosoma

mitoza

diploidna stanica 4 haploidne stanice dvije diploidne stanice

replikacija

DNA

replikacija DNA

Usporedba mitoze i mejoze

52

Nekontrolirana mitoza se odvija u tumorskom tkivu

Stanica može izgubiti kontrolu staničnog ciklusa i mitoze, a posljedica je pojava

tumora ili raka. Poremećaj regulacije posljedica je promjena (mutacija) DNA zbog

kojih stanice nekontrolirano rastu i nakon dodira sa susjednim stanicama nastavljaju se

umnožavati u masu koju zovemo tumor.

i. Procesi fotosinteze, staničnoga disanja i vrenja

Metabolizam – skup svih biokemijskih procesa u stanici

METABOLIZAM → izmijena tvari. Razlikuje se anabolizam i katabolizam

Anabolizam → biokemijska sinteza manjih molekula u veće (npr. polimeraizacija glukoze u

škrob) – energija se troši

Katabolizam → biokemijski proces u kojemu se molekule razlažu na jednostavnije pri čemu

se oslobađa energija

Fotosinteza u biljci

Sposobnost fotosinteze imaju aututrofni organizmki koji sadrže zeleni pigment –

klorofil (biljke, alge i cijanobakterije ili modrozelene alge).

U procesu fotosinteze svjetlosna energija se preko anorganskih molekula (CO2, H2O)

pretvara u kemijsku energiju ugljikohidrata (glukoza, škrob), a oslobađa se kisik.

JEDNADŽBA FOTOSINTEZE:

6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

ili 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

53

Fotosinteza se odvija u kloroplastima nizom redoks – reakcija koje možemo podijeliti na

I. Reakcije na svjetlu – primarne reakcije fotosinteze → pokreće ih sunčeva svjetlost, a

odvija se u tilakoidima kloroplasta na molekulama klorofila (sunčeva svjetlost izbija

elektron iz molekule klorofila – elektron primljenu energije prenosi u reakcije

neovisne o svjetlu, a događa se razgradanja vode uz oslobađanje kisika)

II. Reakcije neovisne o svjetlu – sekundarne reakcije fotosinteze (Calvinov ciklus) →

odvijaju se u stromi kloroplasta →nakon raspadanja vode (reakcije na svjetlu)

oslobađa se vodik (H+) koji reducira molekule CO2 u glukozu – svjetlosna se energija

pohranila u kemijsku energiju glukoze

Fotosintezu mogu obavljati svi zeleni dijelovi biljke (najviše listovi).

Stanično disanje

Aerobni organizmi biološkom oksidacijom (staničnim disanjem) dolaze do energije →

oslobađa se iz glukoze.

JEDNADŽBA STANIČNOG DISANJA:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP + toplina

Reakcije aerobnog staničnog disanja sastoje se od dvije faze i 3 reakcijska koraka:

I. anaerobna faza

• glikoliza

II. anaerobna faza

• Krebsov ciklus ili ciklus limunske kiseline

• oksidativna fosforilacija

54

Energetska uloga ATP-a

Staničnim disanjem se kemijska veza glukoze prevodi u kemijsku energije fosfatnih

veza u molekuli ATP-a. Veze između fosfata bogate se energijom te je ona stanici lako

dostupna.

ATP (adenozin trifosfat) + H2O→ ADP (adenozin difosfat) + P (fosfat) + energija

Odvajanjem jedne fosfatne skupine iz ATP-a oslobađa se energija od 34 kJ/mol

Vrenje

Vrenje je proces nepotpune razgradnje organskih tvari. Odvija se anaerobno u

citoplazmi stanica mikroorganizama (bakterije, kvasci) i nekim stanicama

mnogostaničnih organizama. Vrenjem se oslobađa manje energije nego

staničnim disanjem.

Vrenje može biti: alkoholno, octeno, mliječno, maslačno i dr.

Kvašćeve gljivice procesom alkoholnog vrenja stvaraju alkohol etanol, CO2 i

ATP (mala količina energije).

JEDNADŽBA ALKOHOLNOG VRENJA:

C6H12O6 2C5H5OH + 2CO2 + 2ATP

j. Osnovne etape i procesi razvitka te strukturna i funkcionalna

organizacija višestaničnoga organizma

Uloga mitoze i mejoze u višestaničnom organizmu

kvasčeve gljivice

55

MEJOZA – dioba kojom nastaju haploidne gamete koje sudjeluju u oplodnji. Mejoza je

pogodna za razmnožavanje, genetičku raznolikost.

MITOZA – dioba tjelesnih stanica, mitozom organizam raste i regenerira tkiva.

Zašto je redukcijska dioba preduvjet za oplodnju?

Redukcijom se broj kromosoma smanjuje na polovičan, tj. nastaju gamete s polovičnim

brojem kromosoma. Stapanjem gameta u procesu oplodnje ponovo će nastati diploidna

stanica – zigota →mitozom se iz zigote razvija organizam. Kada ne bi bilo redukcije nakon

svake oplodnje broj bi se kromosoma udvostručio. Tako nastali organizam imao bi drugačiju

genetičku uputu – ne bi bio iste vrste, a najčešće ne bi niti preživio zbog genske neravnoteže.

Brazdanje i gastrulacija u životinjskih organizama

Zigota, nastala oplodnjom, dijeli se mitozom u procesu brazdanja→ nastane mnoštvo stanica

koji čine morulu (nakupina stanica, nalikuje plodu duda. U nakupini stanica oblikuje se

šupljina – blastocel – ispunjena tekućinom → taj razvojni stadij zove se blastula (rubno

raspoređene stanice blastule oblikuju blasotderm). Uvlačenjem stanica blastule u njezinu

unutrašnjost nastaje udubina (blastopor) i razvija se stadij zvan gastrula – proces nastanka

gastrule je gastrulacija → gastrulu izgrađuju 3 zametna listića (ektoderm, mezoderm,

endoderm).

ZAMETNI

LISTI Ć

EKTODERM MEZODERM ENDODERM

ORGANI KOJI

SE IZ NJEGA

RAZVIJAJU

- epiderma (koža,

kosa, žlijezde)

- živčani sustav i

osjetila

- kostur

- mišići

- krvožilni sustav

- sustav za

izlučivanje

- crijeva

- epitelni dijelovi

unutrašnjih organa

(jetra, štitnjača,

gušterača, pluća)

56

- spolni žlijezde

- epitel probanih i

dišnih putova

Značaj diferencije stanica u pogledu stvaranja tkiva, organa, višestaničnog organizma

DIFERENCIJACIJA – proces kojim se različito oblikovane stanice (diferencirane stanice)

pripremaju za specifične uloge. Nasljedno jednake stanice postaju strukturno i funkcionalno

različite. Diferencirane stanice tvore tkiva npr. stanice diferencirane u neurone formiraju

živčano tkivo.

57

2 MIKROBIOLOGIJA

a. Razlike između virusa i živih bića, mehanizam umnožavanja virusa u

živim stanicama

Zašto viruse smatramo česticama na granici živoga i neživoga svijeta

Virusi nemaju staničnu građu, nemaju metabolizam, ne odgovaraju na podražaje,

kristaliziraju (što je obilježje kemijskih spojeva, a ne žive tvari). Jedina osobina

koja povezuje viruse s živim bićima jest sposobnost razmnožavanja, no i po

pitanju razmnožavanja nisu samostalni budući da svoje kopije mogu stvarati samo

u živoj stanici domaćina, tj. oni su OBLIGATNI STANIČNI PARAZITI – zato kažemo

da su na granici žive i nežive tvari.

Osnovna građa virusa na primjeru VMBD (virus mozaične bolesti duhana, engl. TMV =

Tobacco Mosaic Virus)

Vanjsku ovojnicu – KAPSIDU grade proteini, a u unutrašnjosti se nalazi nukleinska kiselina.

Virusi su u osnovi nukleoproteini. Virusi kao nasljednu tvar nose samo jedan tip nukleinske

kiseline, DNA ili RNA → ravna ili kružna, jednolančana ili dvolančana (kod VMBD, kao i

većine biljnih virusa, RNA). Neki virusi još sadrže i enzime za umnožavanje nukleinske

kiseline, a kod nekih je kapsida okružena omotačem od lipida i glikoproteina. Razlikuju se

veličinom i oblikom. Ne možemo ih vidjeti svjetlosnim mikroskopom.

nukleinska kiselina

proteini

58

Građa bakteriofaga: molekula nukleinske kiseline sklupčana je unutar proteinskog omotača

koji ima oblik poliedra, a na tu "glavu" nadovezuje se proteinski "rep" koji završava pločicom

s repnim nitima pomoću kojih se pričvrsti na površinu bakterije

Umnožavanje virusa na primjeru bakteriofaga

Svaki tip virusa je specifičan i napada samo određenu vrstu stanica.

BAKTERIOFAGI (ili fagi) napadaju bakterije

Pomoću nožica bakteriofag se prihvaća za površinu stanice → ubacuje svoju DNA

u citoplazmu stanice → virusna DNA se ugrađuje u DNA bakterije → metabolizam

bakterije proizvodi nove viruse → oslobađanje novih bakteriofaga u procesu

uništavanja bakterijske stanice (litički ciklus)

59

Virusi prema tipu nukleinske kiseline

• DNA virusi

• RNA virusi

Virusi prema domadaru

• bakterijski (bakteriofagi)

• biljni

• animalni

• humani

b. Biološka raznolikost i sistematska podjela živog svijeta

Velika biološka raznolikost uzrokovana je evolucijskim razvojem i prilagodbama

organizama na različite tipove staništa

Sve danas živuće vrste razvile su se tijekom evolucije od jednostavnijih oblika i

razvijaju se i dalje, tj. nastavljaju svoj evolucijski put. Evolucija je izvor biološke

raznolikosti (evolucijom tijekom vremena nastaje sve više vrsta). Darwin donosi

Litički ciklus

Životni ciklus bakteriofaga

60

faktor prirodnog odabira (selekcije), prema kojemu preživljavaju samo oni koji

se najbolje prilagode okolišu (staništu), dok ostali nestaju.

Značenje dvoimenog nazivlja za bolje snalaženje u biološkoj raznolikosti

Postoje milijuni vrsta organizama koji danas žive na Zemlji. Da bismo ih mogli

proučavati i opisivati različite organizme i njihove osobitnosti, neophodno ih je

imenovati. Švedski biolog Carl von Linné uveo je DVOIMENO NAZIVLJE ili

BINARNU NOMENKLATURU. Binarna nomenklatura vrstama je dala točno

određena imena koja omogućuju lagano prepoznavanje, omogućeno je

univerzalno i precizno razumijevanje među znanstevenicim i stručnjacima. Svaka

vrsta dobiva latinsko ime, koje se jednako koristi u cijelom svijetu, a sastoji se od

imenice koja imenuje rod i pridjeva koji pobliže označava vrstu (često se dodaje i

inicijal/prezime stručnjaka koji ju je prvi opisao te godina kad je to učinio). Npr.

bršljan, Hedera helix L.

Princip raspodjele živog svijeta u 5 carstava

Na temelju osnovnih razlika uočenih među organizmima, carstva su:

• PROKARIOTI (MONERA) – prokariotski jednostanični organizmi (bakterije i

cijanobakterije)

• PROTOKTISTI (PROTISTA) – jednostanični eukarioti i višestanični organizmi

jednostavne građe (praživotinje i alge)

• GLJIVE (FUNGI) – heterotrofni eukariotski organizmi (zato ih izdvajamo

od autotrofnih biljaka)

• ŽIVOTINJE (ANIMALIA) – eukariotski višestanični heterotrofni organizmi

• BILJKE (PLANTAE) – eukariotski višestanični autotrofni organizmi

(fotosinteza)

Danas se u znanosti živi svijet najprije dijeli na temelju molekularnobioloških obilježja

na 3 nadcarstva (domene): arheje (arhebakterije, Archaea), bakterije (Bacteria),

61

eukarioti (Eukarya). Carstvo Monera podijeljeno je na prve dvije domene, a sva ostala

carstva pripadaju trećoj.

Vrsta = osnovna sistematska kategorija

Vrsta je skupina organizma koji imaju mnogo zajedničkih osobina,

međusobno se mogu pariti (razmnožavati) i dati plodno potomstvo. Vrsta je

jedina sistematska kategorija koja realno postoji.

Osnovne sistematske kategorija i smještaj čovjeka u njima

vrsta (moderni čovjek, Homo sapiens) → rod (ljudi, Homo) → porodica

(hominida) → red (primati) → razred (sisavci) → koljeno (svitkovci) → carstvo

(životinje)

Podvrsta (odlika, sorta, pasmina, rasa) → niže kateogorije od vrste (npr. niža kategorija od

vrste Zea mays (kukuruz) je sorta Zea mays convar. saccharata var. Rugosa (kukuruz

šećerac) – pripadnici različitih podvrsta mogu se međusobno pariti i dati plodno potomstvo

Rod, porodica, red, razred, koljeno, carstvo → više kategorije od vrste (npr. viša sistematska

kategorija od vrste Quercus petrae (hrast kitnjak) je carstvo Plantae (biljke)

c. Glavni dijelovi prokariotske stanice, njihove uloge i razmnožavanje

prokariota

Organizmi koji pripadaju u carstvo monera

U carstvo prokariota (monera) ubrajamo prokariotske jednostanične organizme (bakterije i

cijanobakterije,tj. modrozelene alge)

Osnovna građa prokariotske stanice

(prokariotska stanica je ujedno i organizam)

62

BAKTERIJE

Bakterije su obavijene membranom → unutar nje se nalazi citoplazma bez

organela. Nositeljica genetičke upute je jedna dvolnačana molekula DNA

prstenastog oblika – nukleoid (bakterijski kromosom). Citoplazma sadrži male,

razbacane ribosome – obavljaju sintezu proteina. Neke bakterije imaju jednu ili

više malih prstenastih DNA –plazmidi. Stanična membrana obavijena je

staničnom stijenkom od peptidoglikana (mureina) – kompleks ugljikohidrata i

proteina. Neke bakterije imaju nastavke, pile →omogućuju vezanje bakterije za

razne površine. Bakterije mogu imati i jedan ili više bičeva (lat. flagella). Stanična

stijenka može biti okružena sluzavim ovojem – glikokaliks → ako je on mekan

naziva se sluzavi ovoj, a ako je krut onda kapsula.

CIJANOBAKTERIJE

Cijanobakterije imaju sposobnost fotosinteze. Zovu se i modrozelene alge*

Prokariotska stanica

ribosomi

pili

membrana

Stanična

kapsula

nukeloid

citoplazma

bič

Građa bakterijske stanice

63

Imaju sustav unutarnjih membrana – tilakoide – na njihovoj se površini nalazi

klorofil (proces fotosinteze). Mogu imati i druge pigmente (crvene, žute, smeđe,

crne). Veće su od ostalih bakterija. Nikada nemaju bičeve. Neke vrste (zadružne ili

kolonijske) posjeduju heterociste, stanice odebljalih stijenki koje osim fotosinteze

mogu vršiti i fiksaciju atmosferskog dušika.

*(taj naziv treba izbjegavati jer je on zastarijeo i potječe iz razdoblja kada stanična

struktura ovih organizama nije bila poznata, tj. kada ih se povezivalo s biljkama)

Uloga pojedinih dijelova prokariotske stanice

CITOPLAZMA → u njoj se zbiva većina metaboličkih procesa

NUKLEOID → nositelj nasljednih uputa

PLAZMIDI → imaju funkciju nasljednog aparata koji je neovisan o jezgrinoj tvari.

Najznačajniji plazmidi određuju rezistentnost bakterija na antibiotike (R-plazmidi).

Plazmidi omogućuju izmjenu genetičkog materijala bakterija procesom

konjugacije (F-plazmidi)

RIBOSOMI → mjesta gdje se zbiva sinteza bjelančevina

MEMBRANA → Obavlja razne funkcije važne za život bakterijske stanice: regulira

ulazak tvari, izlazak proizvoda razgradnje i osmotsku ravnotežu.

STANIČNA STIJENKA → regulira izmjenu tvari između bakterije i okoline

sluzavi omotač

tilakoid

ribosom

citoplazma

nukleoid stanična stijenka

membrana

Građa cijanobakterije

64

KAPSULA i GLIKOKALIS → štite bakteriju od djelovanja fagocita, infekcije

bakteriofaga i od nepovoljnih utjecaja okoliša.

BIČEVI ili FLAGELE (lat. flagellum – bič) – omogućavaju pokretanje nekim

bakterijama (najčešće bacilima)

PILI → bakterije prijanjaju na stanice makroorganizama te se koloniziraju.

Podjela bakteija prema obliku

• koki – okrugli

• bacili – štapićasti

• vibrioni –u obliku zareza

• spirili – spirale s bičevima

• spirohete – spirale bez bičeva

• diplo- – u paru

• strepto- – u lancu

• stafilo- – u grozdu

Morfologija bakterija

65

Plazmid i nukleoid (razlika!)

Plazmid – prstenasta molekula DNA (kao i nukleoid), mnogo manja od

nukleoida, sadrži svega nekoliko gena koji obično nisu nužni za

funkcioniranje bakterije (bakterije mogu i ne moraju imati jedan ili više

plazimida) ali mogu nositi posebno povoljna obilježja (npr. otpornost na

antibiotike), replicira se neovisno o nukleoidu, plazmidi se neravnomjerno

raspoređuju prilikom diobe.

Dioba bakterija

Razmnožavaju se dvojnom diobom ili cijepanjem:

1. DNA se prihvaća za membranu

2. Udvostručenje DNA

3. Rast i produžavanje membrane i stanične stijenke, razmicanje DNA

4. Stvaranje procijepa – postupno oblikovanje nove membrane i stijenke

5. Odvojene stanice kćeri jednake roditeljskoj stanici

Prokariotski organizmi (bakterije)

66

Endospora kao oblik u kojem bakterije preživljavaju nepovoljne uvjete na

primjeru tetanusa

Endospora je oblik u kojem bakterije mogu preživjeti u nepovoljnim

uvjetima duže vrijeme. U unutrašnjost bakterije stvara se endospora u kojoj

su DNA i mali dio citoplazme okruženi debelim zaštitnim omotačem koji je

iznimno otporan (0na visoku temperaturu, suša, kemijska sredstva).

Ednospore isključivo stvaraju bakterije roda Baccilus i Clostridium, jedan od

primjera je Clostridium tetani koji uzrokuje tetanus

Raznolikost bakterija prema tipu ishrane

AUTOTROFNE BAKTERIJE – same sintetiziraju svoje organske spojeve iz

jednostavnih anorganskih spojeva. Mogu biti fotosintetske –

cijanobakterije (fotosinteza istovjetna fotosintezi algi i biljaka), grimizne

Stvaranje procijepa – postupno

oblikovanje nove membrane i

stijenke

Udvostručavanje DNA

DNA nukleoida se prihvaća za membranu

Odvojene stanice kćeri jednake

roditeljskoj stanici

Binarna dioba bakterija

67

sumporne i zelene sumporne bakterije (izvor vodika nije voda nego

sumporovodik H2S – ne nastaje kisik, već zrnca sumpora) → ove bakterije

svjetlost upijaju bakterioklorofilom. Kemosintetske – energije za

biosintetičke procese dobivaju kemijskim reakcijama, tj. oksidacijom

anorganskih spojeva (npr. nitrificirajuće)

HETEROTROFNE BAKTERIJE – koriste se gotovim organskim spojevima za

sintezu svojih organskih spojeva. Mogu biti saprofitske (prehranjuju se

razgradnjom uginulih organizama), npr. bakterije vrenja, bacil sijena; ili

parazitske (koriste se organskim tvarima iz tjelesnih tekućina ili stanica

živih organizama), npr. bakterije koje uzrokuju ljudske bolesti kao što je

tuberkuloza.

Načini izmjena gena u bakterija

• Transformacija – izmjena gena između DNA iz okoliša i DNA stanice primateljice.

• Konjugacija – prijenos gena iz stanice davateljice u stanicu primateljicu u obliku

plazmida koji se u stanici davateljici udvostručuje i ta kopija kroz citoplazmatski most

prelazi u stanicu primateljicu

• Transdukcija – prijenos gena iz jedne bakterije u drugu posredstvom bakteriofaga

(bakterijskog virusa)

68

Uzgoj bakterija i važnost sterilnih uvjeta

Bakterije se obično uzgajaju u Petrijevim zdjelicama (ili epruvetama ili drugim

prikladnim posudama), na tekućim ili čvrstim hranjivim podlogama, važni su

sterilni uvjeti da virusi ili druge bakterije ili sl. mikroorganizmi ne unište uzgajane

bakterije.

d. Uloga prokariota (bakerija) u biosferi i u životu čovjeka

Objasniti pojmove „simbiont’’ i „parazit’’ na primjeru E. coli

SIMBIONT → živi s drugim organizmom na obostranu korist – u ljudskim crijevima,

iskorištava tvari (npr. laktozu) iz čovjekove prehrane, a proizvodi čovjeku potrebne

vitamine K, B2 i B12.

PARAZIT → živi s drugim organizmom na njegovu štetu – ako dospije u mokraćno-

spolni sustav – štetna je (izaziva upalu, hrani se epitelom).

donor

nukleoid

DNA-polimeraza

F-plazmid nukleoid

pilus

pili

F-plazmid F-plazmid

stari donor

recipijent

novi donor

Konjugacija kod bakterija

69

Važnost cijanobakterija za život na Zemlji

Vjerojatno su to prvi organizmi koji su fotosintezom počeli mijenjati sastav atmosfere, tj.

obogaćivati je kisikom.

Danas imaju pionirsku ulogu u nasljevanju potpuno pustih prostora → nasljevaju staništa

nepogodna za ostala živa bića (mogu živjeti u ekstremnijim uvjetima nego ostali fotosintetski

organizmi � kozmopoliti su – mogu živjeti na velikom rasponu staništa) → sposobnost

fotosinteze te neke mogu asimilirati atmosferski dušik (heterociste)

Vrenje ili fermentacija na primjeru kiseljenja mlijeka ili kupusa

Vrenja se odvijaju uz prisustvo bakterija vrenja (saprofitske bakterije)

Mliječnokiselo vrenje – polazni supstrat je laktoza → razgrađuje se na

glukozu i galaktozu, glukoza se razgrađuje glikolizom → pirogrožđana

kiselina → mliječna kiselina (koriste ga bakterije roda Lactobacillus i

Streptoccocus) → stječe se mala količina energije, ali proces može teći bez

kisika.

Uloga bakterija u kruženju dušika u prirodi

NITRIFICIRAJUĆE BAKTERIJE – žive u tlu. Bakterije roda Nitrosomonas

oksidiraju amonijak koji nastaje kao krajnji produkt razgradnje

bjelančevina biljnih i životinjskih ostataka. Produkt oksidacije amonijaka

su soli dušikaste kiseline, nitriti, koje bakterije roda Nitrobacter

oksidiraju u soli dušične kiseline, nitrate

Ovaj proces obogaćuje tlo nitratima koje biljke iskorištavaju kao izvor

dušika

Korisna uloga i primjena bakterija u biosferi i u životu čovjeka

70

Uloge bakterija u biosferi: čimbenik u kruženju tvari, proizvođači (fotosintetske)

organske tvari i razlagači, razgrađuju organske tvari, razgrađuju otpadne i otrovne

tvari nastale industrijskom proizvodnjom

Korisne uloge bakterija u životu čovjeka: E. coli i druge simbiotske bakterije u

probavnom sustavu, vrenje (alkoholno, mliječno), u farmaceutskoj industriji za

proizvodnju lijekova, u kemijskoj industriji za proizvodnju organskih spojeva,

genetičko inženjerstvo.

Usporedba građe bakterije i cijanobakterija

Cijanobakterije imaju molekule klorofila ugrađene u nabore stanične membrane –

tilakoide

U citoplazmi cijanobakterije nalaze se uklopine u njima se nalaze zrnca pričuvnih

tvari (proteini i polisaharidi)

Cijanobakterije koje žive u vodi imaju plinske vakuole– omogućuju im plutanje.

Cijanobakterije nikada nemaju bičeve

Neke vrste cijanobakterija posjeduju heterociste → fiksacija atmosferskog dušika.

Cvjetanje vodenih površina i cijanobakterije

U vodama bogatim organskim tvarima intenzivno razmnožavanje cijanobakterija stvara

goleme populacije. Ta se pojava zove "cvjetanje voda". Zbog ugibanja i razgradnje stanica uz

oslobađanje otrovnih tvari, cijanobakterijski pokrov može biti vrlo otrovan → može

prouzročiti pomor riba i živih bića.

e. Načini suzbijanja bolesti uzrokovanih bakterijama i virusima

Umnožavanje virusa ���� mehanizam izazivanja bolesti

Svojim umnažanjem virusi uništavaju stanice i iscrpljuju organizam.

71

Virusne bolesti ljudi i životinja su: prehlada, gripa, bjesnoća, AIDS (sindrom stečenog

nedostatka imuniteta), ospice, vodene kozice, zaušnjaci (mumps), herpes, dječja paraliza,

hepatitis (upala jetre)...

Bakterijske bolesti ljudi i životinja su: streptokokna angina, tuberkuloza (TBC), gonoreja,

sifilis, akne, tetanus, difterija, guba, karijes, kolera, kuga, legionarska bolest, papagajska

bolest, pjegavi tifus, salmoneloza, tifus, trahom... Danas nisu tako veliki problem kao nekada

jer se liječe antibioticima (npr. penicilin).

Upala pluća može biti i virusna i bakterijska.

Danas postoje i primjenjuju se cjepiva protiv mnogih bakterijskih i virusnih bolesti.

Pojam „patogenost“ i putovi ulaska bakterija u organizam

PATOGENOST → uzrokovanje bolesti (parazitske bakterije)

PUTEVI ULASKA:

• probavni sustav (hrana i voda)

• dišni sustav (kapljično)

• spolni sustav

• ozlijede na koži (krv)

• različiti vektori (prenositelji – npr. muhe)

Načini zaštite – preventivne mjere protiv zaraznih bolesti

• higijenske navike: pranje ruku, prokuhavanje hrane; pasterizacija, sterilizacija,

dezinfekcija...

• cijepljenje (protiv npr. gripe, hripavca, velikih boginja)

• odgovorno spolno ponašanje

Preventivno cijepljenje (protiv npr. gripe, hripavca, velikih boginja) – primjer

To je zapravo umjetni tip imunizacije, tj oblik aktivno stečene imunosti

(organizam sam stvara protutijela) → izaziva se cijepljenjem koje provodi

liječnik → u organizam se unose uzročnici bolesti ili njihovi produkti (toksini).

72

Važno je da su mikroorganizmi izgubili patogenost (ne uzrokuju bolesti), ali su

zadržali antigeničnost i sposobnost imunizacije – 3. razred imunološki sustav.

Antibiotici i njihova uloga

Antibiotici su tvari koje specifično ometaju određeni fiziološki proces u bakterija

(po mogućnosti bez štetnog učinka na zaraženi organizam) → imaju važnu ulogu u

liječenju bakterijskih bolesti (ne djeluju na viruse).

Virusi mogu izazvati tumore

Ljudski papilloma virus (HPV) koji se prenosi spolnim putem uzrokuje rak vrata

maternice.

Građa viroida i priona; bolesti koje uzrokuju

VIROIDI → gole ribonukleinske kiseline – poznati su kao biljni patogeni. Njihovo postojanje

svodi se na replikaciju koju u biljnim stanicama provode domaćinski enzimi. Viroidi ne

upravljaju sintezom proteina – suviše mali da nose bilo kakvu genetičku uputu.

BOLESTI: uzrokuju biljne bolesti (limun, avokado, artičoka, palme i dr.)

PRIONI → uzročnici bolesti kod biljaka i čovjeka; velike proteinske molekule, ali ipak

zarazne, sposobne za samoumnožavanje samo u živim stanicama.

BOLESTI: ovčja bolest scrapie, kravlje ludilo, kuru-bolest, staračka demencija i dr.

73

3 PROTOKTISTA I GLJIVE

a. Osobine glavnih skupina heterotrofnih i autotrofnih protoktista i

njihova uloga u biosferi

Zajedničke osobine protoktista

Eukariotski jednostanični i višestanični organizmi jednostavne građe - nemaju definirana

tkiva.

Predstavnici autotrofnih protoktista te njihova građa i način života

Autotrofni protoktisti (alge) sami stvaraju organske tvari procesom fotosinteze.

Alge su se nekada svrstavale u steljnjače. Tijelo steljnjača je steljka ili talus, ono može biti

jednostanično i višestanično, može biti razlučeno na dijelove slične biljnim organima: rizoidi

(ekvivalent korijenu), kauloid (ekvivalent stabljici), filoidi (ekvivalent listovima).

Predstavnici autotrofnih protoktista su: zeleni bičaši (euglena), kremenjašice, zelene (kišna

alga, klamidomonas, volvoks, spirogira, morska salata, kaulerpa, klobučić ), smeđe (jadranski

bračić, padina, cistozira, bobičarka) i crvene (litotamnij, Ceramium) alge.

ZELENI BIČAŠI (EUGLENA)

GRAĐA: zeleni bičaši (euglena) → tijelo vretenastog oblika, nije obavijeno staničnom

stijenkom, već mekanom i prozirnom opnom – pelikula (elastična, euglena ima sposobnost

mijenjanja oblika ). Na vršnom dijelu tijele nalaze se dva biča (duži i kraći). U vanjsku sredinu

izlazi samo duži bič – steže se od osnove prema vrhu. Bič gradi 11 parova mikrotubula

poredanih u stogoj pravilnosti (2 para u sredini biča, a 9 pari uokolo njih). U citoplazmi se

nalazi se jezgra s jezgricom. Citoplazma sadrži kloroplaste na čijoj se površini nalaze pirenoidi

→ bjelačevinasta zrnca za skadištenje pričuvnih tvari.

74

U unutrašnjosti kloroplasta su pigmenti: zeleni – klorofila a i b, narančasti – karoten, žuti –

ksantofil.

U prednjem dijelu tijela → očna pjega ili stigma – fotoreceptivni organel (sadrži karotene i

astaksantin). Eugleda sadrži i kontraktilnu vakuolu → regulira osmotski tlak i služi pri

izlučivanju.

Zeleni bičaši provode fotosintezu kojom nastaje polimer paramilum (sličan škrobu)

Euglena je autotrofna, no u uvjetima pomanjkanja svijetla ona se ponaša kao fakultativni

heterotrof (uzima gotovu organsku hranu) → ona je na granici između biljaka i životinja.

NAČIN ŽIVOTA: razmnožavanje – vegetativno, uzdužnim dijeljenjem, žive u slatkoj vodi

bogatoj organskom tvari. Neke vrste (crvena euglena) ne podnose organsku tvar pa žive u

čistim vodama → bioindikatori za ocijenjivanje čistoće vode.

KREMENJAŠICE

GRAĐA: jednostanični protisti, nemaju bičeve, tijelo – zrakasto simetrično. Tijelo obavija

stijenka (izgrađena od silicijeva dioksida (SiO2) → KREMENA LJUŠTURICA). Ljušturica se

škrobna zrnca

kloroplasti

jezgra

kontraktilne vakuole

očna pjega bič

Građa euglene

75

sastoji od manje i veće polovice koje se odnose kao „kutija“ i „ poklopac“. Gornja

polovica je epiteka, a donja hipoteka → polovice se spajaju preko pleure tako da

jedna polovica ide preko druge.

SVJETLEĆI BIČAŠI

Fosforesciraju, tj. svjetlucaju u mraku. Predstavnici – peridineje

Tijelo peridineja obavijeno je ljušturicom. Na stijenci su dvije brazde – poprečna i uzdužna

Poprečna dijeli stijenku na dvije polovice (epivalva – gornja, hipovalva – donja). Uzdužna

brazda dijeli stijenku na lijevu i desnu polovicu. Posjeduje dva biča; jedan u poprečnoj brazdi

(za pokretanje), drugi u uzdužnoj (za određivanje smjera kretanja).

Unutar stijenke (od celuloze) nalazi se citoplazma s jezgrom i kloroplastima (pigmenti:

klorofil a i c, karoteni, ksantofili). Produkti fotosinteze – škrob, ulje.

Razmnožavanje – vegetativno, običnom diobom. Mogu se razmnožavati sporama, spolan

način razmnožavanja je rijedak.

NAČIN ŽIVOTA: većina ih živi u morima (čine fitoplankton s kremenjašicama i kokolitinama)

→ važan dio prehrambenog lanca. Neke vrste izlučuju otrovne alkaloide → mogu uzrokovati

pomor riba, nagomilavati se u školjkašima za koje nisu otrovni, no ako se takve školjke

koriste za prehranu mogu izazvati teško trovanje pa i smrt.

Neke sadrže crveni pigment koji, ako se razvije u velikoj količini može obojiti morsku vodu u

crveno. Slatkovodne peridineje su indikatori čistoće vode.

ZELENE ALGE

Izrazito zelene → u kloroplastima prevladavaju zeleni pigmenti – klorofil a i b. Kloroplasti

sadrže bjelančevinaste zrnce – PIRENOIDE – oko njih se skuplja škrob kao produkt

fotosinteze.

OBLICI: jednostanični, kolonijski i višestanični

Jednostanični oblici

Predstavnici: Kišna alga – na vlažnim zidovima i kori drveća. Razmnožava se vegetativno,

običnom diobom → novonastale jedinke raznosi vjetar ili voda, ili se na mjestu postanka

76

stvara kolonija koja čini zelenu prevlaku. Klamidomonas – ima dva nejednako duga biča,

vrčasti kloroplast, kontraktilne vakuole te očnu pjegu. Ne razmnožava se diobom, nego

nespolnom putem zoospora i spolno putem izogamije- ta se dva načina izmjenjuju u obliku

izmjene generacija. Živi u slatkoj vodi.

Kolonijski oblici

Predstavnik: Volvoks – složena kolonija jednostaničnih algi. Jedinke su povezane

citoplazmatskim nitima. U toj koloniji postoji podjela rada (veće jedinke služe

razmnožavanju, a manje fotosintezi). Razmnožava se nespolno i spolno.

Višestanični oblici

Predstavnici:

Spirogira – stijenku čine celuloza i pektin. Kloroplast je vrpčast, u obliku spirale. Razmnožava

se spolno, konjugacijom. Dvije se stanice („muška“ i „ženska“) spoje preko jarme

(citoplazmatski mostić), a zatim cijeli sadržaj muške stanice prijeđe u žensku → obavi se

izmjena genetičkog materijala.

Parožina – tijelo razlučeno u rizoide (korijenčići kojima se pričvršćuje za podlogu), i kauloid –

sastoji se od naizmjence raspoređenih kraćih i dužih stanica.

Kladofora – višestanična slatkovodna alga.

Kaulerpa – morska, ima steljku razlučenu na rizoide, kauloid i velike filoide.

Klobučić – steljku čini kratki kauloid koji na vrhu nosi klobučić sa sporama. Na klobučiću se

taloži CaCO3 → bijele naslage.

Morska salata– prisutna na mjestima gdje je more onečišćeno, služi kao indikator čistoće

mora. Ona razvije 3 steljke, dvije haploidne (predstavljaju gametofit), a jedna diploidna

(predstavlja sporofit) → Izmjena generacije je izomorfna (gametofit i sporofit morfološki se

ne razlikuju).

spirogira klamidomonas volvoks kremenjašica

77

SMEĐE ALGE

Smeđe alge uvijek su višestanične, to su makrofitske alge→ najveće živuće alge, pretežno u

hladnim morima.

Steljka smeđih algi različita je oblika: listasta, vrpčasta, razgranata ili nerazgranata. Kod

većine razlikujemo riozoide, kauloid i filoide. Celulozna stijenka obložena je alginskim

kiselinama.

Plastidi su fenoplasti (sadrže kolorofile a i c, karotene i ksantofile – smeđi ksantofil –

fuksoksantin → od njega potječe smeđa boja). Razmnožavanje – vegetativno, trganjem

talusa, nespolno i spolno.

Predstavnici:

Jadranski bračić – endem Jadrana → steljka je viličasto razgranata, kroz steljku prolazi

središnje „rebro“, tj. mehanička žila koja pojačava čvrstoću. Specifičnost su aerociste –

mjehurići ispunjeni zrakom koji omogućuju održavanje steljke u vodi. Spolni organi su

oogoniji s jajnim stanicama i anteridiji sa spermatozoidima → jadranski se bračić

razmnožava spolno oogamijom.

Padina – poznata smeđa alga u našem moru.

Obična bobičarka– rijetka, živi na velikim dubinama. Sargaška bobičarka živi u Sargaškom

moru, ima kuglaste aerociste te se brzo vegetativno razmnožava.

Cistozire – naše najveće alge, nitaste i nerazgranate, žive u mirnim vodama, služe kao

sklonište ribama.

CRVENE ALGE

Žive pretežno u toplim morima, uglavnom su višestanične. Steljka →raznolika oblika :nitasta,

člankovita ili krpasta, može biti razločena na rizoide, kauloide i fiolide. Unutrašnji slojevi

stijenke izgrađeni su od celuloze, a vanjski od pektina. Plastidi su rodoplasti (klorofil a i d,

karoteni, kasnotifili, fikoeritrin → daje crvenu boju, fikocijanin (samo neke vrste)→

daju modru boju.

Boja alge ovisi o količini svjetlosti koja do nje dopire → kromatska adaptacija(prema većim

dubinama sve su crvenije). Produkt fotosinteze – floridejski škrob (sličan glikogenu)

78

Predstavnici: litotamij– poznate po taloženju vapnenca u stijenkama → ugibanjem taloži se

tzv. litotamijski vapnenac; dasija, botriokladija, kilokladija.

Predstavnici heterotrofnih protoktista, njihova građa i način života

Predstavnici heterotrofnih protoktista su:

praživotinje: korjenonošci – amebe i krednjaci;

bičaši – trihomonas;

trepetljikaši – papučica;

truskovci – plazmodij;

niže gljive – algašice (peronospora i sive plijesni)

SLUZAVCI ili KORJENONOŠCI

• Krednjaci

• Amebe

• Sunašca

• Zrakaši

AMEBA – pokreću se po podlozi pomoću lažnih nožica ili pseudopodija (mijenjaju oblik

tijela). Može biti više pseudopodija, no uglavnom se jedan ističe i određuje smjer kretanja.

Gušći dio protoplazme naziva se endoplazma, on je tamniji, a svijetliji i rjeđi dio je

ektoplazma. Tijelo obavija lipoproteinska stanična membrana – vrlo elastična. Hranu može

uzimati na bilo kojem dijelu tijela (plijen obuhvati lažnim nožicama i uvuče u protoplazmu).

Ameba može uzimati tekuću hranu – pinocitoza i krute čestice – fagocitoza

ENDOCITOZA

padina jadranski bračić cistozira litotamij

79

Neprobavljive ostatke ameba izbacuje na bilo kojem dijelu tijela putem EGZOCITOZE

DISANJE – aerobno → za disanje se koristi kisik koji u organizam ulazi difuzijom. Površina

amebe poprilično je velika u usporedbi s obujmom pa kisik prolazi kratki put do mjesta

potrošnje zato nema potrebe za organelima koji bi služili disanju. CO2 koji nastaje kao

produkt razgradnje organskih spojeva prolazi difuzijom kroz membranu u okoliš.

OSMOREGULACIJA – u tijelu heterotrofnih protista nalaze se kontraktilne vakuole ili stegljivi

mjehurići → izbacuje se suvišna tekućina (ne smije se pobrkati s probavnim mjehurićima). Na

ovaj način protisti reguliraju količinu vode, otopljenih iona i soli.

RAZMNOŽAVANJE – nespolno, binarnom diobom. Brzina djeljenja ovisi o vanjskim uvjetima,

prije svega o temperaturi.

KREDNJACI – oko tijela izlučuju ljušturicu od kremena (SiO2), vapnenca, a može biti i

želatinozna.

Nakon što uginu, ljušturice se talože na dno te tvore naslage poput kremena. Najčešće žive

na dnu mora (mulj ili pijesak), neki čine planton.

TREPETLJIKAŠI

kontraktilna vakuola

endoplazma

ektoplazma

pseudopodij

probavna vakuola

jezgra

membrana

Građa amebe

80

Najveća skupina među heterotrofnim protistima. Površina tijela obavijena je pelikulom →

obložena trepetljikama koje služe za pokretanje i uzimanje hrane. Svi trepetljikaši imaju

barem dvije jezgre: malu – mikronukleus, veliku – makronukleus, može biti i više jezgara.

Papučica – ima stalan oblik tijela (obavijena pelikulom). Površinu pelikule prekrivaju

trepetljike – za pokretanje. HRANJENJE – na jednom mjestu na pelikuli vidi se

udubljenje kroz koje papučica prima hranjive tvari → stanična ustaili citostom na njih

se nastavlja stanično ždrijelo ili citofarinks na čijem se kraju stvaraju hranidbeni

mjehurući. Hranidbeni mjehurići se otkidaju od citofarinksa i putuju po protoplazmi

→ spajaju se s lizosomima koji sadrže enzime te razgrađuju visokomolekularne

spojeve. Nepobravljeni ostaci izbacuju se na točno određenom mjestu na pelikuli –

citopig. Disanje aerobno, kisik ulazi i izlazi procesom difuzije.

OSMOREGULACIJA – putem kontraktilnih vakuola. Papučica ima dvije kontraktilne vakuole.

Vakuole djelomično sudjeluju u ekskreciji → izbacivanje produkata metabolizma.

kontraktilne vakuole – prozirni, vodenasti mjehurići, neprestano se pune tekućinom te se u

određenim razmacima stegnu i izbace sadržaj kroz pelikulu u okolinu.

RAZMNOŽAVANJE – najčešće običnom dvojnom (binarnom) diobom.

Zapaženo je i spolno razmnožavanje→izmjena genetskog materijala u jezgrama (to

nije „klasično“ spolno razmnožavanje kakvo nalazimo u višestaničnih organizama).

Ovaj proces zove se konjugacija → izmjena genetskog materijala mikronukelusa dviju

jedinki (npr. papučica).

kontraktilna vakuola

makronuklus

mikronukleus

probavni mjehurići

cilija (trepetljika)

citopig trihocist

citosom

pelikula

P

Građa papučice

81

BIČAŠI

Mogu se hraniti autotrofno (većina ima plastide s klorofilom) i heterotrofno. Autotrofno se

hrane u u uvjetima dovoljnog svijetla. Ako su u tami, prelaze na heterotrofnu ishranu. Neke

vrste nemaju plastide s klorofilom i to su tzv. životinjski bičaši → hrane se heterotrofno te su

većinom paraziti.

Poznata skupina su tripanosomi koji uzrokuju mnoge bolesti čovjeka i životinja. Vrsta

Trichomonas vaginalis D. iz roda Trichomonas uzrokuje bolest trihomonijazu → spolno

prenosiva bolest.

TRUSKOVCI

Nametnički protisti koji žive u stanicama ili međustaničnim prostorima beskralješnjaka i

kralješnjaka

Za vrijeme razmnožavanja stvaraju spore ili truske. Truskovci su potpuno nametnici. Za

čovjeka su najvažnije vrste iz roda Plasmodium koje uzrokuju malariju.

NIŽE GLJIVE

Heterotrofni protisti koji se hrane saprofitski, a rjeđe parazitski.

• ALGAŠICE

• SLUZNJAČE

ALGAŠICE – u početku svrstavane u carstvo gljiva s kojima ih povezuje heterotrofan način

ishrane i stanična stijenka od hitina.

RAZLIKE U ODNOSU NA CARSTVO GLJIVA:

• Tijekom razvitka imaju pokretne stadije

• Živu u vodi i na izrazito vlažnim mjestima (poput alga – otuda naziv)

• Miceliji bez poprečnih stijenki s mnogo jezgara (višestanični oblici)

PREDSTAVNICI: kitidrijale i peronospore, sive ili crne plijesni

82

Peronospore – žive kao paraziti na biljkama (peronospora vinove loze i peronospora

krumpira) – za razvitak je potrebna voda → tijekom vlažnih godina, ljetnih kiša peronospore

uzrokuju velike štete u poljodjelstvu.

*Živi u intracelularnim prostorima listova i plodova vinove loze → crpi organske tvari

preko haustorija. Nakon nekog vremena razviju se niti sporangiofori koji nose

zoosporangije (oni izlaze u vanjski okoliš kroz puči) a u njima su zoospore →

zoosporangiji se prenose vjetrom na listove zdravih jedinki, a ako dospiju na kapljicu

vode iz njih se oslobađaju zoospore koje će isklijati u novu preonosporu.

Sive ili crne plijesni – prilagođene razmnožavanju izvan vode. Predstavnik je mukor→ može

se naći na vlažnim ostacima hrane (živi saprofitski uzimajući gotove organske tvari, a

istodobno izaziva truljenje).

*tijelo paučinasto, mnogojezgrene niti koje prodiru u supstrat. Na gornjoj površini

nalaze se okomiti nositelji sporangija – sporangiofori koji nose kuglaste sporangije

(crne ili sive boje) u kojima su nepokretne spore, tj. endospore→ pucanjem stijenke

sporangija, endospore se oslobađaju i dospijevaju na novu podlogu na kojoj će

isklijati u novu plijesan.

Uloga i značaj autootrofnih (fitoplanktonskih) i heterotrofnih

(zooplanktonskih) protoktista u hranidbenim lancima

peronospora vinove loze mukor

83

Svijetleći bičaši, kremenjašice i kokolitine predstavljaju većinu fitoplanktona

i glavni su proizvođači hrane na Zemlji → fitoplankton su najvažniji

proizvođači u hranidbenom lancu.

Fitoplanktonom se hrani zooplankton, a veći organizmi filtratori, kao što su

kitovi, hrane se zooplanktonom (filtriranjem morske vode).

Razmnožavanje zelenih algi na primjeru morske salate

Morska salata razvije 3 steljke, dvije haploidne (predstavljaju

gametofit), a jedna diploidna (predstavlja sporofit)→ Izmjena

generacije je izomorfna (sugerira da se gametofit i sporofit morfološki ne

razlikuju).

Značajne alge u prehrani, mikrobiologiji i gospodarstvu

ALGE PREHRANA MIKROBIOLOGIJA GOSPODARSTVO

sporofit (2n)

ženski gametofit (n)

muški gametofit

(n)

mejoza

mitoza

oplodnja

zigota (2n)

Izomorfna izmjena generacija

84

smeđe alge Velike količine

vitamina A, B i C →

uporebljavaju se

kao HRANA i

ZAČINI

- Proizvodnja gnojiva

i alginskih kiselina

koje se primjenjuju

u filmskoj,

tekstilnoj,

prehrambenoj

industriji

crvene alge U prehrani kao

variva, salate,

prilozi jelima,

npr.PORFIRA

AGAR – rabi se kao

podloga za

uzgajanje

mikroorganizama,

za proizvodnju

kapsula u

farmaceutskoj

industriji te u

prehrambenoj

industriji

-

Štetnost srdoboljne amebe i trihomonasa za čovjekovo zdravlje

Srdoboljna ameba živi u probavilu (ulazi onečišćenom vodom ili vodom u kojoj ima

začahurenih ameba) → uzrokuje bolest dizenteriju ili grižu, amebe se hrane

crijevnim bakterijama, no mogu razgrađivati i eritrocite u sluznici crijeva. SIMPTOMI:

grčevi, proljevi, umor, gubitak teka

Trihomonas – bičaš koji živi u spolno-mokraćnom sustavu, hrani se bakterijama i

stanicama sluznice, uzrokuje trihomonijazu (upala čiji simptom je iscjedak, svrbež i

bol).

Posljedica širenja algi – pridošlica u Jadranu (kaulerpa)

85

Caulerpa taxifolia – alga pridošlica, vrlo se brzo vegetativno razmnožava, nema

prirodnih predatora te stvara zelene livade → potiskuje i uništava ostale

organizme u moru.

Pojam „indikator onečišćenja“ na primjeru morske salate

Prisutnost (brojnost) morske salate na nekom mjestu ukazuje na onečišćenost mora

na tom mjestu. Zato je morska salata indikator onečišćenja.

Svjetlucanje mora uzrokovano je fitoplanktonom (vrsta Noctiluca miliaris)

Vrsta Noctiluca miliaris spada u odjeljak svjetlećih bičaša, predstavnici fosforesciraju, tj.

svjetlucaju u tami → sadrže svjetleću tvar luciferin , a sama pojava zove se

bioluminiscencija.

Tipovi plastida po kojima se razlikuju alge

kloroplasti → zelene alge

feoplasti → smeđe alge

rodoplasti→ crvene alge

Kaulerpa – „zelene livade“

86

Kako se poznavanje životnih ciklusa patogenih protoktista može upotrijebiti u

kontroliranju njihova širenja (na primjeru malarije )

Poznato je da truskovci iz roda Plasmodium uzokuju malariju. U čovjeka ih sa slinom unosi

komarac malaričar (on je prijenosnik , tj. vektor). Da se umanji broj oboljenih od malarije

potrebno je umanjiti broj vektora, tj. komaraca malaričara → npr. isušivanjem močvara

(prirodno stanište komarca malaričara), biološkim uništavanje pomoću riba (gambuzija) koje

se hrane ličinkama komarca malaričara, primjenom insekticida, repelenata (sredstva koja se

nanose na kožu, a odbijaju insekte).

b. Osobine gljiva i njihova ulogu u biosferi

OPĆENITO O GLJIVAMA

Gljive se niti u jednom razdoblju života ne kreću, nemaju bičeve, niti lažne nožice

micelij – tijelo gljive – sustav tankih, cjevastih niti – hifa (stijenka od hitina)

RAZMNOŽAVANJE: nespolno i spolno, a ta se dva načina izmjenjuju u obliku izmjene

generacija (gametofita i sporofita).

klobuk

stručak plodište

hifa

micelij

Građa gljive

87

Značaljke gljiva koje ih povezuju s biljkama odnosno sa životinjama

S biljkama:

• uzimanje organskih tvari vanjskom površinom tijela

• izmjena generacija (gametofita i sporofita) tijekom razvitka

Sa životinjama:

• heterotrofan način ishrane (saprofitski ili parazitski)

• stančina stijenka izgrađena od hitina

• rezervni polisaharid glikogen

• slična struktura DNA

Tipični predstavnici mješinarki i stapčarki

MJEŠINARKE STAPČARKE

narančasta zdjeličarka

smrčak

tartufi

zelene plijesni

pepelnice

ražina gljivica

kvaščeve gljivice

poljska pečurka (šampinjon)

grmašica

muhara

puhara

zelena pupavka

ludara

bukova guba ili trud

žuta ježevica ili prosenjak

vrganj

obična krumpirača

ljubičasta krunašica

hrđe i snijeti – parazitske stapčarke

88

Važnost gljiva u simbiozi

Hife nekih gljiva žive u simbiozi s korijenjem biljaka – mikoriza

Gljive dobivaju organsku hranu od biljaka, a zauzvrat biljku opskrbljuju vodom,

a ponekad i dušikom. Uništavanje simbioznih gljiva u šumama (zbog

onečišćenja zraka) uzrokuje poremećaje šumskih biocenoza → sušenje drveća.

Najpoznatiji primjer mikorize jesu orhideje ili kaćuni, čije sjemenke nemogu

klijati bez nekih gljiva te simbioza gljiva i mravi.

Simbioza gljiva i životinja: gljive i mravi – tropski mravi rezači uzgajaju u svojim

podzemnim mravinjacima na podlozi od izgrizenog lišća micelije gljiva i hrane

se njima te ih štite od nametnika pesticidom koji izlučuju

Usporedba načina razmnožavanja mješinarki i stapčarki (oblik sporangija,

vrsta i broj spora)

zelena pupavka ludara muhara bukova guba

obična krumpirača smrčak tartufi pečurka

89

MJEŠINARKE

Nespolno se razmnožavaju putem različitih vrsta spora, askospora → nastaju

unutar sporangija mješinasta oblika, tj. askusa. U jednom se askusu razvija 8

askospora (četiri minus – muške, četiri plus – ženske). Neke mješinarke uz

askospore stvaraju i druge vrste spora (konidije).

STAPČARKE

Nespolno se razmnožavaju putem bazidospora, one nastaju na površini

sporangija (ne unutar kao kod mješinarki) – bazidiji. Na svakoj se bazidiji

razviju 4 bazidospore (dvije minus – muške, dvije plus – ženske) svaka na svojoj

stapki (otuda naziv stapčarke).

MJEŠINARKE (askomicete)(askomicete)(askomicete)(askomicete) STAPČARKE (baz(baz(baz(bazidimicete)idimicete)idimicete)idimicete)

naziv spora askospora bazidiospora

naziv sporangija askus bazidija

broj spora u

sporangiju

8 4

oblik sporangija mješina stapka

smještaj sporangija

u plodištu

unutar plodišta vire iz plodišta

smještaj spora u

sporangiju

unutar askusa na površini bazidija

Otrovne i jestive vrste gljiva iz skupina mješinarki i stapčarki

JESTIVE MJEŠINARKE : narančasta zdjeličarka, smrčak, tartufi

JESTIVE STAPČARKE : vrganj, poljska pečurka (samo su klobuci jestivi), žuta ježevica

(jestiva samo u mladosti)

90

OTROVNE I NEJESTIVE STAP ČARKE : ludara, zelena pupavka (smrtno otrovna!),

muhara, bukova guba, naježena puhara, obična krumpirača, ljubičasta krunašica

Nema znanstvene metode za razlikovanje otrovnih od neotrovnih gljiva. Razlikovanje se

temelji na dobrom poznavanju gljiva.

c. Osobine i značenje lišaja

Lišaj je simbioza mješinarki i stapčarki s modrozelenim ili zelenim algama

Lišaji su simbioza jedne vrste gljiva i jedne vrste alga koje čine morfološku i

fiziološku cjelinu. Od gljiva u simbiozu uglavnom ulaze mješinarke, a od alga ili zelene

alge ili cijanobakterije. Alge asimiliraju (vrše fotosintezu) i daju organske tvari

gljivama, agljive štite alge i opskrbljuju ih vodom i mineralnim tvarima.

Lišajevi kao indikatori čistoće zraka

Lišajevi su vrlo osjetljivi na onečišćenje zraka, a posebno na prisutnost SO2 →

nema ih u velikim gradovima i u blizini tvornica. Zato su indikatori čistoće

zraka.

asimilacijski sloj alge gornja kora

hife srž

Građa lišaja

91

Značenje lišajeva u medicini

Primjenjuju se u farmaciji u proizvodnji vitamina C, ali i u medicini (npr. sirup

islandskog lišaja koji se koristi u lječenju kašlja i upalnih stanja ždrijela).

Morfološka raznolikost lišaja

Dijele se u 3 skupine

o Koraste – korasta izgleda te cijelom donjom površinom pričvršćeni za podlogu

o Listaste – imaju oblik lista i za podlogu su vezani jednom tvorbom poput drška, a

rubni dijelovi lišaja su slobodni

o Grmaste – razgranati poput grma, žive u krošnjama drveća, tijelo gotovo u cjelini

slobodno

d. Značenje protoktista i gljiva za čovjeka; mjere za suzbijanje bolesti

uzrokovanih parazitskim protoktistima i gljivicama

Parazitski oblici gljiva

Kandida spada u skupinu nepotpunih gljiva (nisu ni stapčarke ni mješinarke) koje u ljudi

izazivaju kože bolest – dermatomikoze. Kandida se može naći na jeziku i spolnim organima.

korasti lišaj grmasti lišaj listasti lišaj

92

Kao parazitske stapčarke poznate su hrđe (žitna hrđa) i snijeti (kukuruzna snijet), a kao

parazitske mješinarke poznate su pepelnice (pepelnica vinove loze).

Primjena gljiva (penicilijum) u zdravstvu (penicili n), industriji (kvaš čeve gljivice),

poljoprivredi (saprofiti) i prehrani (tartufi – hra nidbena vrijednost)

Kistac ili penicilium predstavnik je zelenih plijesni (može se naći na ostacima hrane –

limun). Zahvaljujući engleskom lječniku A. Flemingu spoznalo se da kistac ima

antibakterijsko djelovanje → ubija i sprječava razvoj bakterija. Kistac je osnova za

proizvodnju penicilina (prvi antibiotik ). Valja biti oprezan, neki su ljudi osjetljivi na

penicilin → alergijska reakcija.

Kvaščeve gljivice sadrže enzime koji omogućuju fermentaciju u proizvodnji vina i

piva te dizanje tijesta pri pečenju (CO2), koriste se i u farmaciji jer su bogati

vitaminima B.

U poljoprivredi se koriste saprofitske gljive – u tlu gomilaju organske tvari.

Tartufi su mješinarke čija se plodišta razvijaju pod zemljom te se njima hrane

životinje, a osobito su cijenjeni kao delikatesna hrana.

Štetno djelovanje otrovnih gljiva na probavni i živčani sustavi stanični metabolizam i

način hitne pomoći pri trovanju

Stupanj otrovnosti ovisi o količini toksina koji uđu u organizam i o načina na koji djeluju.

Mogu izazvati degeneraciju jetre i bubrega, mogu djelovati na živčani sustav i sluznicu

probavnih organa.

Hitna pomoć: puno vode, aktivni ugljen, hitna medicinska pomoć!

93

4 BOTANIKA

a. Zajedničke osobine biljaka i osnovna organizacija biljnoga tijela

Podjela biljnog carstva

Uloge biljnih organa

• korijen: upija vodu s otopljenim mineralnim tvarima, učvršćuje biljku u

tlu

• stabljika: povezuje ostale biljne organe, provodi vodu s otopljenim

tvarima. Redovito nosi listove i pupove, a ponekad i druge organe

(cvjetove, plodove).

• list: fotosinteza, transpiracija

Prilagodbe biljaka na kopnene uvjete života:

Napredak sporofta (a redukcija gametofita), razvoj tkiva i organa, sjemenka, grananje

(povećana površina tijela)

Povezanost zelenih algi sa stablašicama

Imaju iste fotosintetske pigmente (klorofil a i b) i produkt fotosinteze (škrob), stoga se

smatra da su se kopnene biljke evolucijski razvile iz zelenih algi.

biljke

steljnjače

(niže biljke)

stablašice (više biljke)

alge

mahovine papratnjače sjemenjače

golosjemenjače kritosjemenjače (cvjetnjače)

nevaskularne vaskularne

94

Biljna tkiva

TVORNA TKIVA ili MERISTEMI:

Vršni meristem (vegetacijski vršak stabljike i korijena), mitozom omogućuje rast

stabljici u visinu, odnosno korijenu u dubinu

Bočna tvorna tkiva (razvijaju se naknadno, tvore godove) omogućuju biljci rast u

širinu; glavno tkivo je žilni kambij (u presjeku biljke kambijski prsten) koji prema

središtu tvori ksilem (drvo), a prema površini floem (liko)

TRAJNA TKIVA:

Osnovno tkivo tvore asimilacijski (u njemu se odvija fotosinteza) i spužvasti

parenhim (služi za prozračivanje i spremanje tvari)

Pokrovno tkivo čine epiderma (stabljika i listovi) te rizoderma (korijen)

Provodno tkivo čine ksilem (traheje – mrtve cijevi i traheide – produžene stanice),

koji provodi vodu i min. tvari od korijena, i floem (kojeg čine sitaste cijevi – žive

stanice), koji provodi asimilate nastale fotosintezom

Potporno tkivo osigurava čvrstoću biljke

Žljezdano tkivo sadrži žlijezde hidatode (izlučuju vodu kroz puči vodenice), nektarije

(izlučuju nektar koji mami kukce), probavne žlijezde (za razgradnju bjelančevina; tvari

koje se izlučuju su sekrete (biljkama korisne tvari) i ekskrete, krajnje proizvode –

eterična ulja (koje izlučuju žljezdane dlake i uljne žlijezde) smole (koje izlučuju

smolenice) i kaučuk

Godovi

"crte" na poprečnom presjeku stabla koje raste u području s izmjenom godišnjih doba –

svjetliji su proljetni prirast (velike stanice), a tamniji jesenski (manje stanice s debljom

stijenkom) – po broju godova može se odrediti starost stabla.

95

b. Glavne skupine biljaka i njihovi predstavnici, usavršavanje njihove

građe i uloge s prilagođavanjem životu na kopnu

Usporedba golosjemenjača i kritosjemenjača

GLAVNE RAZLIKE

GOLOSJEMENJAČE KRITOSJEMENJAČE

sjemeni zameci (odnosno nakon oplodnje

sjemenke) vide se izvana jer se nalaze na

sjemenim ljuskama (nemaju plod)

sjemeni zameci se ne vide izvana jer se

nalaze unutar plodnice tučka, a nakon

oplodnje se sjemenke nalaze unutar

usplođa (ploda)

generativni organi: sjemene ljuske i

prašničke ljuske (nemaju cvijet)

generativni organ: cvijet (tučak i prašnici)

Bolja prilagođenost kritosjemenjača životinim uvjetima u odnosu na golosjemenjače

Za razliku od golosjemenjača, kod kritosjemenjača sjemeni su zameci nevidljivi → nalaze se u

plodnici tučka. Nakon oprašivanja i oplodnje se iz sjemenih zametaka razviju sjemenke, a iz

stijenki plodnice usplođe (plod – tvori ga usplođe sa sjemenkama).

Godovi

96

Ukratko, smatraju se naprednijima jer plodnica dodatno štiti sjemene zametke s klicom →

bolje su se prilagodine životu na kopnu.

Građa i uloga cvijeta, ploda i sjemenke

Cvijet – generativni organ koji služi razmnožavanju. Sastoji se od 4 dijela: cvjetišta, ocvijeća,

prašnika i tučka

CVJETIŠTE – vršni dio cvjetne stapke za koji su pričvršćeni ostali dijelovi cvijeta. OCVIJEĆE –

preobraženi listovi koji obavijaju prašnike i tučak – sastoji se od čaške (vanjski dio ocvijeća

koji se sastoji od zelenih listova - lapova) i vjenčića (unutarnji dio ocvijeća – sastoji se od

obojenih listova - latica)

PRAŠNICI (mikrosporofili) – muški generativni organ – sastoje se od prašničke niti i prašnice.

njuška

tučak

vrat

plodnica

latica

lap

prašnik

prašnica

prašnička nit

Građa cvijeta

97

U prašnici se nalaze peludnice ili polenovnice, tj. muški sporangiji s peludnim ili polenovim

zrncima.

TUČAK – ženski generativni organ – sastoji se od plodnice (donji prošireni dio u kojem se

nalaze sjemeni zameci), vrata (suženi, izduženi dio tučka, između plodnice i njuške) i njuške

(služi za prihvaćanje i klijanje peludnih zrnaca)

- uloga cvijeta: razvoj spolnih stanica (gametofita, koji je u kritosjemenjača reduciran na

nekoliko stanica) i oplodnja →razmnožavanje

Građa mahovina

Mahovine imaju tijelo nalik na steljku (talus), nemaju prave vegetativne organe nego

rizoide, stabalce i listiće (dio gametofita, a ne sporofita), nemaju pravi provodni sustav

(nevaskularne). Nisu prave kopnene biljke → za oplodnju (i razvitak) im je nužna

voda.

Spora proklija u prokličnicu ili protonemu (nitasta tvorevina zelene boje) → iz pupa na

prokličnici se razvije stabalce s listićima i rizoidima → taj dio zovemo mahovinom.

Razvitak završi stvaranjem spolnih organa, ARHEGONIJA (nastaje 1 jajna stanica) i

ANTERIDIJA (nastaje veći broj spermatozoida). Oplodnjom (u kapljici vode) nastaje

zigota, a iz nje sporogon → sastoji se od drška i sporangija (tu su spore i kojih će

ponovo isklijati prokličnica).

98

Evolucijske prednosti papratnjača u odnosu na mahovine

Papratnjača imaju razvijeni provodni sustav (vaskularne), imaju prave vegetativne

organe (korijen, stabljiku i list) tj. jače razvijen sporofit a reduciran gametofit (ali i

njima je za oplodnju nužna voda)

Glavni predstavnici papratnjača

psilofiti (prapapratnjače, npr. rinija)

crvotočine (npr. obična crvotočina, selagina)

preslice (npr. poljska preslica)

paprati (npr. bujad, jelenak, oslad, zlatinjak, gospin vlasak; vodene paprati)

RRRRaznolikost golosjemenjačaaznolikost golosjemenjačaaznolikost golosjemenjačaaznolikost golosjemenjača

Mahovine

99

RRRRaznolikost kritosjemenjačaaznolikost kritosjemenjačaaznolikost kritosjemenjačaaznolikost kritosjemenjača

dvosupnicedvosupnicedvosupnicedvosupnice

o ŽABNJACI – npr. ljutić, zlatica

o BUKVE – npr. kesten, hrast

o LEPIRNJAČE – npr. grašak, mimoze

o KRSTAŠICE – npr. kupus, uljena repica, velebitska degenija

o ŠTITARKE – npr. mrkva, peršin, celer

o USNAČE – npr. ružmarin, lavanda, kadulja

o GLAVOČIKE – npr. artičoka, kamilica, suncokret

jednosupnicejednosupnicejednosupnicejednosupnice

o LJILJANI – npr. luk, šparoga, tulipan, zumbul, kockavica

o TRAVE – npr. pšenica, kukuruz, trska

Prilagodbe na različite načine oprašivanja i rasprostiranja sjemenki

golosjemenjačegolosjemenjačegolosjemenjačegolosjemenjače

četinjačečetinjačečetinjačečetinjače perastolisne golosjemenjačeperastolisne golosjemenjačeperastolisne golosjemenjačeperastolisne golosjemenjače

boroviboroviboroviborovi čempresičempresičempresičempresi tisetisetisetise

bor, bor, bor, bor, jela, jela, jela, jela,

smreka, smreka, smreka, smreka, arišarišarišariš

npr. crni bor, šumski bor, alepski bor, dalmatinski crni

bor, bijela jela, visoka smreka, omorika, ariš, cedar

čempresi, tuje, čempresi, tuje, čempresi, tuje, čempresi, tuje, boroviceboroviceboroviceborovice (npr.

obična borovica, primorska borovica)

npr. šumska

tisa, ginko

cikasi, kositrenicecikasi, kositrenicecikasi, kositrenicecikasi, kositrenice

100

Kod golosjemenjača peludna zrnca često imaju dva zračna mjehura koji pomažu

njihovu raznošenju vjetrom.

U kristosjemenjača plod štiti sjemenku i služi za rasprostranjivanje. Plodovi mogu biti

suhi (suho usplođe) i sočni (usplođe bogato hranjivim tvarima). Suhi plodovi mogu

biti prilagođeni širenju vjetrom, npr. rasperena njuška u pavitine, krilca u javora, dlake

kod maslačka. Mogu se rasprostranjivati životinjama (npr. čičak).

Sočni se plodovi mogu rasprostanjivati pticama (ptica izbacuje neprobavljene

sjemenke iz probavnog sustava) → tako se rasprostanjuju višnja i glog.

Mravi rasprostiru plodove ljubičice. Biljke koje žive u vodi rasprostanjuju se putem

vode → najčešće su ispunjeni zrakom u pojedinim djelovima sjemenke ili ploda, to ih

čini lakšima → plivaju na vodi (paprika, bundeva, orašac, jagodasta djetelina, kokos).

Jednosupnice i dvosupnice

JEDNOSUPNICE DVOSUPNICE

klice s jednom supkom klice s dvije supke

čupavo korjenje razvijen glavni korijen

u stabljici razbacane zatvorene žile u stabljici otvorene žile raspoređene u

krug

nemogućnost sekundarnog rasta u

širinu

sekundarni rast u širinu

prugasta nervatura listova mrežasta nervatura listova

jednostavno ocvijeće (nemaju

lapove)

dvostruko ocvijeće (lapovi)

građa cvijeta na temelju broja 3 građa cvijeta na temelju broja 4 ili 5

c. Razlike u životnim ciklusima različitih skupina biljaka

Životni ciklus kritosjemenjača

101

biljka sporofit (2n) s muškim i ženskim gametofitima (n) � oprašivanje

(samooprašivanje ili stranooprašivanje-pogodnije) � oplodnja �sekundarni

endosperm (2n) � klica � sjemenka � plod � klijanje � nova biljka

Oblici vegetativnog razmnožavanja

korijen – iz pupova na korijenu razvijaju se izbojci – npr. šljiva i još neke voćke

(voćarstvo)

(nadzemna) stabljika – dijelovi stabljike se otkidaju – vrba (reznicama), jagoda

(vriježama)

podzemna stabljika – luk (lukovica), krumpir (gomolj), perunika (podanak)

list – afrička ljubica, carska begonija (ako otkinemo list ljubičice, zabodemo u zemlju

te redovito zaljevamo, razvit će se nova biljka)

rasplodni pupovi (bulbili) – nalaze se u pazušcu lista → otpadnu, a zatim isklijaju u

novu biljku (npr. lukovičasti ljljan)

Životni ciklus kritosjemenjača

102

zimski pupovi (turioni) – specifičnost vodenih biljaka, pupovi su bogati hranjivim

tvarima (škrob), u proljeće se hranjive tvari potroše, turion postaje lakši, ispliva na

površinu te isklija u novu biljku

Dijelovi cvijeta kritosjemenjača

vidi gore građa cvijeta

Razlika između cvijeta i cvata

Cvijet je jedan, a cvat skup pojedinačno raspoređenih cvjetova na jednoj cvjetnoj

stapci

Vrste plodova s obzirom na način rasprostranjivanja

vidi Prilagodbe na različite načine oprašivanja i rasprostiranja sjemenki

Vrste cvatova

Primjeri cvatova

103

Primjeri preobrazbe vegetativnih organa

PREOBRAZBE KORIJENA: repast ili vretenast korijen, zračno korijenje

Repast korijen → zadebljani glavni korijen (mrkva, peršin, celer), zadebljano može

biti i bočno korijenje – korijenski gomolji (npr. georgina)

Zračno korijenje → služi za pričvršćivanje biljke za stabljiku (bršljan), za upijanje

atmosferske vlage (npr. monstera), potpora razgranatoj krošnji (npr. fikus)

PREOBRAZBE STABLJIKE: podzemne stabljike (lukovice, gomolj, podanak), trn

(kratki šiljasti ogranci stabljike, zaštitna uloga), vitica (nitaste tvorevine osjetljive na

dodir, za pričvršćivanje i penjanje), filokladij (stabljika u obliku lista koja i obavlja

funkciju lista), kladodij (spljoštene stabljike koje obavljaju fotosintezu, npr. božićni

kaktus)

PREOBRAZBA LISTOVA: trnovi i vitice (kao i kod stabljike), pricvjetni listovi

(brakteje) – obojeni listovi u području cvijeta ili cvata, a služe primamljivanju kukaca

božićna zvijezda – brakteje

Životni ciklus mahovina – izmjena generacija

spora (n) � prokličnica (podsjeća na mnogostaničnu zelenu algu) � stabalce (listići, rizoidi)

� spolni organi (arhegoniji-ž, anteridiji-m) na vrhu stabalca � oplodnja u kapljici vode �

zigota (2n) � sporogon (drška i sporangiji) � mejoza � spore (n)

Izmjena generacija (gametofit, sporofit) je heteromorfna

104

Životni ciklus paprati – izmjena generacija

spora (n) � protalij (sličan prokličnici u mahovina) � arhegoniji i anteridiji � oplodnja

(potrebna voda) � zigota (2n) � klica � mlada paprat � mejoza � sporangiji � spore

- heteromorfna izmjena generacija

- redukcija gametofita: protalij = gametofit, odrasla biljka = sporofit – sporofit je

razvijeniji nego gametofit – napredak

Osnovne značajke razmnožavanja golosjmenjača – životni ciklus

oprašivanje (prenošenje peludnih zrna na mikropilu sjemenog zametka) � peludno zrnce

isklija u cjevčicu (peludnu mješinicu sa spermijima) � prodire u embrionsku vrećicu s

jajnom stanicom � oplodnja (voda nije potrebna) � zigota (2n) � klica (+primarni

endosperm(n) + sjemena lupina) � sjemenka � nova biljka� strobili (m) i sjemeni zameci

(ž)

sporofit

haploidna faza

diploidna faza

rast gametofita

razvoj i izlazak spora

oslobađanje spermatozoida

zigota u tkivu

gametofita

mejoza oplodnja

rast i razvoj u

odrasli sporofit

dio gametofita (haploidan)

spermatozoid u

anteridiju

rizoidi

Izmjena generacija u mahovina

105

daljnja redukcija gametofita: cijela biljka je sporofit, a gametofit je unutar nje (muški-peludna

zrnca, ženski-sjemeni zametak u embrionskoj vrećici)

Značaj ginka i cikasa u filogeniji golosjemenjača

FILOGENIJA - znanost koja proučava srodstvene odnose među organizmima

Ginko spada u porodicu tisa, a cikas u perastolisne golosjemenjače. Ginko u u

peludnim zrncima umjesto spermalnih stanica ima pokretne spermatoziode (primitivna

osobina, imaju ih papratnjače) i zato se naziva ŽIVI FOSIL. Isto vrijedi i za cikas →

značajni su kao dokaz da su se golosjemenjače razvile iz papratnjača.

d. Značenje biljaka u biosferi i životu čovjeka

Značenje kritosjemenjača u životu ljudi

• Izvor kisika

• Prehrana

• Sirovina za odjeću

• Ogrjev i graditeljstvo

• Medicina i farmacija (lijekovi)

• Izrada tehničkih predmeta

• Ukrasno bilje

ginko cikas

106

Mahovine kao sedrotvorci

Mahovine sedrotovrce ubrajamo u prave mahovine. Kod nas žive u krškim vodama (Plitvička

jezera, Krka) → pouspješuju stvaranje sedrenih barijera preko kojih se slijevaju slapovi.

Mahovine u nastanku treseta

Treset je tamnosmeđe močvarno tlo koje nastaje raspadanjem organskog, prvenstveno biljnog

materijala, ponajviše mahovina, u vlažnim područjima. Gospodarski je važan jer je to prvi

stadij u nastanku ugljena, može se koristiti kao gorivo, a koristi se i u poljoprivredi za

poboljšanje kvalitete tla.

Značanje papratnjača za čovjeka

Preslice sadrže puno SiO2 (za glačanje metala) i otrovni alkaloid koji u manjim

količinama služi kao lijek (za bubrežne bolesti).

Ekonomska i ekološka važnost golosjemenjača

ekonomska: građevinarstvo – drvo; proizvodnja papira, smola;

farmaceutska industrija– iglice zasirupe protiv kašlja, efedrin iz kositrenice, gingko;

hortikultura;

ekološka: crnogorične šume.

Zaštićene, jestive, ljekovite i začinske biljke u flori Hrvatske

• povrće: kupus, blitva, grah, endivija

• voće: jabuka, višnja, šljiva, jagoda, ribiz, smokva, rogač, dud, pitomi

kesten, lješnjak

• ljekovite biljke: metvica, majčina dušica, kamilica, lipa, ljekovita kadulja

• začinske biljke: ružmarin, lovor, peršin, bosiljak

• jestive žitarice: ječam, pšenica

e. Raznolikost flore i vegetacije Hrvatske

Glavni predstavnici flore

107

mahovine: obični vlasak

papratnjače: poljska preslica, bujad, jelenak

golosjemenjače: bor, jela, smreka, čempres, tisa

kritosjemenjače:

o dvosupnice: bukva, kesten, hrast, bagrem, kupus, mrkva, kadulja, kamilica, suncokret,

maslačak

o jednosupnice: luk, ljiljan, trave: pšenica, kukuruz, zob, trska

Glavne značajke i tipovi vegetacija u Hrvatskoj

nizinska Hrvatska – šuma (hrast kitnjak i obični grab, breza, bukva, jela; močvarne šume

(hrast lužnjak)) i stepa (trave), uglavnom pretvoreno u poljoprivredne površine

gorska Hrvatska – šume (prema visini: bukva i jela, pretplaninska bukova šuma, klekovina

bora, planinski travnjaci, planinske rudine i goleti)

primorska Hrvatska – šume (hrast medunac, alepski bor, crni bor) i degradirana vegetacija

(makija, garig, travna vegetacija, vegetacija kamenjara), kultivirano bilje (vinova loza,

masline, lavanda...)

Endemične, zaštićene i rijetke biljke hrvatske flore

Endemične vrste: velebitska degenija, hrvatska sibireja (relikt – vrlo stara, dugo

nepromijenjena vrsta koja je nekad bila šire rasprostranjena), dubrovačka zečina

(neoendem – endem nastao u novijoj geološkoj prošlosti), hrvatska perunika, krški

runolist, hrvatski karanfil

Zaštićene vrste: sve navedene endemične vrste + paprat – gospin vlasak; sibirska

perunika, kockavica, kaćuni (orhideje), tisa, hrvatska vučja stopa, ciklama, šumarice,

božikovina

108

f. Osnovni procesi vezani uz promet vode u biljkama

Povezanost strukture vode s njezinom ulogom u biljnom organizmu

Voda je polarna (dipolna) molekula, posljedica čega su:

• kohezija – privlačna sila među molekulama vode.

• adhezija – privlačna sila između molekula vode i tvari koje sadrže kisik (celuloza,

staklo...).

• kapilarnost – kretanje vode u uskom prostoru nasuprot gravitacijskoj sili

(omogućuju ju adhezija i kohezija).

• voda je dobro otapalo za ione (hidratacija) i polarne molekule → transportna

uloga.

Mehanizmi primanja vode u biljci

difuzija – kretanje molekula tekućina (vode) ili plinova iz područja njihove veće

koncentracije u područje njihove manje koncentracije do izjednačenja

koncentracija.

brzina difuzije proporcionalna je s temperaturom, površinom i razlikom

koncentracija, smanjuje se s vremenom.

osmoza – difuzija kroz polupropusnu (semipermeabilnu) ili probirno propusnu

(selektivno permeabilnu – stanične membrane propuštaju vodu i male nenabijene

molekule, ali veće i nabijene čestice ne) membranu.

bubrenje – makromolekularni sustav (tvari koje imaju disocirane hidroksilne,

karboksilne i druge skupine na koje se može vezati voda) prima vodu uz

povećanje mase i volumena – fizički proces, nije vezan uz pojavu života.

ograničeno – škrob i celuloza

neograničeno – proteini – raspadaju se u raspršene (koloidne) čestice

Provođenje vode kroz biljku

Biljke upijaju vodu preko korijenovih dlačica jer su im to jedini dijelovi koji nisu prekriveni

kutikulom ni plutom – korijenove dlačice ulaze između čestica tla u kapilarnu vodu tla – voda

109

ulazi u njih osmozom i dolazi do središnjeg dijela (endoderma) korijena (provodni cilindar), a

iz njega u provodne žile ksilema. Ksilem je tkivo koje provodi vodu i mineralne tvari od

korijena prema listovima. U golosjemenjača je građen od traheida, a u kritosjemenjača od

traheida i traheja. Aktivnim potiskivanjem vode iz endoderma u provodne žile stvara se

korijenov tlak, koji je dovoljan za podizanje vode do 1 m visine; za daljnje podizanje vode

služi transpiracijski usis (sila za vučenje vode) koji nastaje jer tlo sadrži mnogo više vode

(70%) nego atmosfera (0.2%) i zbog kapilarnosti.

Građa i smještaj puči

Puči su otvori na zelenim dijelovima biljke (najviše ih ima na donjoj

epidermi lista) koji, otvaranjem i zatvaranjem, reguliraju izmjenu pliniva –

kisika, ugljikova(IV) oksida, vodene pare. Građene su od otvora puči, dviju

stanica zapornica, i dviju do četiri stanica susjedica.

Mehanizam otvaranja puči

Na otvaranje i zatvaranje puči utječu čimbenici koji mijenjaju turgor u stanicama

zapornicama. Turgor je tlak citoplazme na staničnu stijenku, a ovisi o sadržaju

vode u stanici (više vode – veći turgor, manje vode – manji turgor)

Stanice zapornice imaju gornju i donju zadebljalu stijenku (nisu savitljive) te

bočne savitljive stijenke (one omogućuju otvaranje i zatvaranje puči) → tijekom

otvor puči

stanice zapornice

stanice susjedice

gornja i donja stijenka

kloroplasti

bočna stijenka

Građa puči

110

dana u zapornicama se odvija fotosinteza → raste koncentracija šećera i iona pa

stoga raste osmotski tlak → dolazi do osmoze vode u stanice zapornice →

primanjem vode raste turgorski tlak → veći turgor rasteže bočne stijenke stanica

zapornica → otvaranje puči

Plazmoliza i deplazmoliza

Plazmoliza – biljna stanica u hipertoničnoj otopini – voda izlazi iz stanice – povećava se

koncentracija citoplazme, smanjuje se volumen vakuole, što prate tonoplast (granica

citoplazme i vakuole), citoplazma i plazmalema (granica citoplazme i stanične stijenke) �

gel-stanje.

Deplazmoliza – povratak plazmolizirane biljne stanice u normalno stanje (sol-stanje) – u

hipotoničnoj otopini.

Razlika transpiracije i gutacije

transpiracija – izlučivanje vodene pare sa svih biljnih površina, a najviše s listova (kroz

puči)

gutacija – izlučivanje kapljica vode kroz vodenice ili hidatode (skupine malih paremhimskih

stanica bez klorofila koje se nalaze ispod puči vodenica na rubovima listova) ili žljezdaste

dlake – održava strujanje vode u biljci kad je transpiracija otežana ili onemogućena (u

uvjetima visoke vlažnosti zraka, noću).

Plazmoliza Deplazmoliza

111

g. Značenje procesa vezanih uz izmjenu tvari i energije u biljci te utjecaj

ekoloških čimbenika na te procese

Anatomska građa lista

Dijelovi lista su plojka, peteljka i podina ili lisna baza. Raspored žila na listu je nervatura lista

(mrežasta, paralelna, viličasta).

Vanjsku površinu lista pokriva sloj gusto poredanih pločastih stanica - EPIDERMA → izlučuje

hidrofobne ili lipofilne spojeve (voskove, kutin, suberin) – tvore KUTIKULU. Unutrašnjost lista

zove se MEZOFIL ili PARENHIM → kroz njega prolaze provodne žile ksilema i floema (ksilem

dovodi vodu i otopljene anorganske soli do listova, a floem organske produkte fotosinteze –

asimilate). Ispod gornje epiderme je fotosintetski ili asimilacijski parenhim (tu se nalaze

stanice s mnoštvom kloroplasta u kojima se odvija fotosinteza). Uz donju epidermu smješten

je transpiracijski ili spužvasti parenhim (mnoštvo šupljina u kojima se prikupljaju vodena para

i kisik → difuzijom kroz puči prelaze u atmosferu, a ulazi CO2 potreban za fotosintezu.

112

Biološka oksidacija

Reakcije aerobnog staničnog disanja provode se u 2 faze i 3 rekacijska koraka

I. anaerobna faza

1. glikoliza

II. aerobna faza

2. Krebsov ciklus ili ciklus limunske kiseline

voda i

mineralne tvari

asimilati

gornja epiderma kutikula

fotosintetski parenhim

transpiracijski parenhim

donja epiderma

puč

stanica susjedica

stanica zapornica

H2O

CO2

O2

Anatomska građa lista

113

3. oksidativna fosforilacija

Glikoliza je razgradnja glukoze u dvije molekule pirogrožđane kiseline (piruvat).

Piruvat ulazi u mitohondrije prolazi kroz proces dekarboksilacije (odcjepljuje se

molekula CO2)→ nastaje acetil koenzim A (aktivirana octena kiselina) – sadržava vezu

bogatu energijom. Acetat iz acetil–CoA se u ciklusu limunske kiseline povezuje s

oksaloctenom kiselinom (C4H4O5) u limunsku kiselinu (C6H8O7). Zatim usljedi

oksidacija ugljikovih atoma s pomoću koenzima NAD+ i FAD, a ti se enzimi reduciraju

pa nastaju NADH i FADH2 – ti reducirani koenzimi su visokoenergetski. Sad slijedi

dekarboksilacija limunske kiseline (izdvajaju se dvije molekule CO2) pa opet nastaje

oksaloctena kiselina (C4H4O5) koja se opet može vezati s acetatom iz acetil-CoA.

Slijedi oksidativna fosforilacija → prijenos elektrona preko koenzima prenosilaca

elektrona do kisika kao konačnog primatelja elektorna. Reducirani koenzimi (NADH,

FADH2) oksidiraju se (NAD+, FAD), regeneriraju te vraćaju u Krebsov ciklus. Atomi

kisika primaju elektrone od koenzima prenosilaca elektrone te se reduciraju. Znamo da

su atome vodika otpustili koenzimi, pa ti atomi vodika s reduciranim atomima kisika

daju vodu (H2O). Pri difuziji vodikovih iona (H+) u matriks mitohondrija oslobađa se

kemijska energija pohranjena u molekulama ATP-a. Oksidativnom fosforilacijom

nastaju najveće količine ATP-a.

Ili jednostavnije:

1. glikoliza – anaerobno, u citosolu, razgradnja glukoze do pirogroždane kiseline uz

oslobađanje energije (4 ATP)

2. stanično disanje – aerobno, u mitohondriju, pirogroždana kiselina prelazi u

aktiviranu octenu kiselinu (acetil-CoA = acetil-koenzim A)

3. Krebsov ciklus (ciklus limunske kiseline) – aerobno, u mitohondriju, acetil-CoA

potpuno se oksidira do CO2 , energija se pohranjuje u malo ATP (2 ATP)

4. dišni lanac (transport elektrona do kisika) – nastaje velika količina ATP-a (32 ATP)

i voda

� ukupno oksidacijom jedne molekule glukoze nastaje 36 molekula ATP-a

Povezanost staničnog disanja i fotosinteze

114

Stanično disanje i fotosinteza su energetski i po sumarnoj jednadžbi suprotni procesi.

Fotosinteza omogućuje stanično disanje jer osigurava energiju za nj.

Fotosintezom nastaje glukoza (važna u anaerobnoj fazi – glikoliza) i kisik (važan u aerobnoj

fazi)

Biogeni elementi potrebni za razvitak biljke: ugljik, vodik, dušik, kisik, fosfor...

Fina struktura kloroplasta i povezanost s fotosintezom

Kloroplasti imaju dvostruku membranu ili ovojnicu. Vanjska je glatka, a unutarnja

naborana radi povećanja funkcionalne površine. Nabori unutarnje membrane su

tilakoidi → na pojedinim mjestima se slažu u nakupine (zrnca). Unutrašnjost

kloroplasta ispunjena je stromom. Na površini tilakoida se nalazi klorofil odgovoran za

fotosintezu.

vanjska membrana

unutarnja membrana

granum

tilakoid stroma

Građa kloroplasta

lumen

115

Fotosinteza (reakcije na svijetlu i reakcije u tami)

1. reakcije na svjetlu (primarne reakcije) – odvijaju se u grana tilakoidima –

sunčeva energija se pretvara u kemijsku: apsorpcija fotona � klorofil prelazi

u pobuđeno stanje � kloroplasti hvataju visokoenergizirane elektrone iz

klorofila i privremeno pohranjuju u primarni akceptor elektrona ( NADP+) -

pri tomu se molekula klorofila oksidira, a molekula NADP+ se reducira u

NADPH � u tom se procesu cijepa voda i oslobađa se O2� procesom

fosforilacije nastaje ATP

2. reakcije u tami (sekundarne reakcije, Calvinov ciklus) – odvijaju se u stromi

–reducira se CO2 i sintetiziraju se ugljikohidrati: uz utrošak NADPH i ATP-a

reducira se CO2 i nastaju ugljikohidrati (glicerolaldehid-3-fosfat – G3P –

ishodišni spoj u sintezi glukoze i drugih šećera)

Prijenos asimilata

Asimilati su organski produkti fotosinteze. Floem provodi biljne sokove bogate

produktima produktima fotosintezeu dijelove gdje se troše ili pohranjuju. Floem čine

Kloroplasti: lijevo svjetlosno-mikroskopska slika; desno elektronsko-

mikroskopska slika

116

sitaste cijevi → građene od sitastih stanica – one su dugačke te imaju mnoštvo pora

kroz koje se asimilati mogu transportirati u do svih tkiva biljke.

Heterotrofna ishrana biljnih organizama

saprofiti (metanske bakterije)

paraziti

• polunametnici (imela) – sadrže klorofil, od domadara crpe vodu i mineralne

tvari

• potpuni nametnici (volovod, vilina kosa) – ne sadrže klorofil, svu hranu crpe

od domadara

simbioza (mahunarke i bakterije)

mikoriza – simbioza korijenja višeg drveća s gljivama – orhideje

biljke mesožderke – autotrofne (rosika, vrčonoša, venerina muholovka) – žive na

staništima siromašnima dušikom i mineralnim tvarima pa ih dobivaju heterotrofno od

kukaca kojima se hrane.

Vrenja i uvjeti u kojima se odvijaju

Vrenja se odvijaju u citoplazmi u uvjetima bez prisutnosti kisika

Uglavnom su to (osim octenog) anaerobni procesi koje neki organizmi provode nakon

glikolize u uvjetima bez prisutnosti (dovoljno) kisika, njima se dobiva znatno manje

energije (ukupno 6 ATP skupa s glikolizom) po molu glukoze nego staničnim disanjem

(biološkom oksidacijom) – alkoholno (kvaščeve gljivice, nastaje etalnol i CO2),

mliječno-kiselinsko (nastaje mliječna kiselina, pri kiseljenju mlijeka i nekih biljaka kao

što je kupus, u mišićima ljudi pri prevelikom naporu), octeno (jedino aerobno vrenje,

bakterije roda Acetobacter, iz etanola nastaje octena kiselina)

Značaj minerala za život biljaka i posljedica njihova nedostatka

117

Biljke trebaju anorganske tvari (minerale) za asimilaciju, a te tvari primaju iz okoliša u obliku

molekula ili iona.

Nedostatak pojedinih mineralnih tvari uzrokuje specifične simptome, npr. ugibanje dijela

lista, žućenje listova (kleroza), kovrčanje lista, kržljav list.

Magnezij je sastojak klorofila, aktivator enzima. Posljedice nedostatka Mg su: kloroza donjih

listova, purpurne mrlje.

Željezo je sastojak citokroma, potrebno je za sintezu klorofila, aktivator enzima. Posljedica

nedostatka Fe je kloroza mladih listova.

ORGANIZMI IZVOR

MINERALNIH

TVARI

ORGAN ZA

PRIMANJE

MINERALNE

TVARI

Kopnene biljke tlo korijen većina mineralnih

soli

atmosfera listovi CO2

atmosfera zračno korijenje vodena para

Vodene biljke vodeni biotop cijela površina tvari otopljene u

vodi

tlo korijen minerali u tlu

nitrofiksatori atmosfera prokariotska stanica N2

poluparaziti ksilem domaćina sisulje (haustorije) voda i minerali

atmosfera listovi CO2

Tipovi biljaka prema pH vrijednosti tla

• ACIDOFILNE - kisela tla (pH 4,5-5,5) – kesten, kiselica, borovnica

• BAZOFILNE - bazična tla (pH 6.5-7.5) – pšenica, blitva, kupus, luk, cvjetača,

kupus, velecvjetni kukurijek, podbjel, klokoč

• HALOFITI - slana tla – mrižica, petrovac, tamaris

Usporedba fotosinteze i kemosinteze

118

KEMOSINTEZA FOTOSINTEZA

ZAJEDNIČKO

način ishrane organizma autotrofni

metabolički proces anabolizam

namjena organskih

spojeva

izgradnja stanice, dobivanje energije, hranjive tvari za

ostale organizme

RAZLIČITO

izvor energije za sintezu

ATP - a

oksidacija anorganskih

spojeva

svjetlost

potreba za svjetlošću ne da

organizmi koji provode

procese

kemosintetske bakterije fotosintetske bakterije,

autotrofni protisti, biljke

važnost za živi svijet stvaranje mineralnih soli u

obliku potrebnom zelenim

biljkama

izvor kisika i hranjivih

tvari za ostale organizme

jednadžbe

karakteristi čnih reakcija

2NH3 + 2O2 → 2NO2- +

2H+ + 2H2O + E

2NO2- + O2 → 2NO3

- + E

6CO2 + 12H2O →

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Utjecaj vanjskih čimbenika na intenzitet fotosinteze (voda, svjetlost, temperatura, CO2)

SVJETLOST

Postupno povećanje intenziteta svjetlosti → povećanje stope fotosinteze (do svjetlosnog

zasićenja – kada daljnje povećanje svjetlosti nema učinka).

TEMPERATURA

Ovisi o temperaturi samo ako enzimske reakcije određuju brzinu procesa. Biljke mogu

fotosintetizirati u rasponu od blizu 0°C pa sve do oko 50°C

Stopa fotosinteze može se povećati povećanjem temperature do optimalne vrjednosti.

VODA

U uvjetima manjka vode puči se zatvaraju pa CO2 ne može ući u list.

119

Količina vode potrebna za fotosintezu je neznatna.

KONCENTRACIJA UGLJIKOVOG DIOKSIDA

Povećanjem koncentracije CO2 može se povećati stopa fotosinteze (normalna koncentracija

CO2 u zraku nešto je manja od optimalne za fotosintezu).

Usporedba staničnog disanja i vrenja po količini dobivene energije

Vrenjem nastaju samo dvije molekule ATP-a, a biološkom oksidacijom se sintetizira 38

molekula ATP-a

Dakle, staničnim disanjem oslobađa se mnogo više kemijske energije

h. Osnovne etape i procesi na kojima se temelji razvitak biljaka te utjecaj

vanjskih i unutarnjih čimbenika na te procese

Mogućnost rasta biljaka tijekom cijelog života – vršnim i bočnim meristemima

Tvorno (embrionsko) tkivo biljke naziva se meristem. Ono zadržava sposobnost dijeljenja

tokom cijelog života biljke. Nalazi se na samom vrhu glavne osi stabljike i na krajevima

bočnih ogranaka (vršni i bočni pupovi) te na vrhu korijena (korijenov vršak).

Dva su tipa mersitema: VRŠNI ili APIKALNI → omogućuju produžen rast (primarni rast).

BOČNI ili LATERALNI → omogućuju rast u širinu drvenaste stabljike (sekundarni rast).

Proces rasta i diferencijacije biljke (klijanje sjemenki, stvaranje cvijeta i ploda)

KLIJANJE

Kad se uklone svi inhibitori (tvari koje sprečavaju klijanje) i stvori potrebna količina hormona

(auksini, giberlini, citokinin) odgovornih za diobu stanica, njihov produženi rast, sintezu

enzima, primanjem vode započinju hidrolitički procesi razgradnje škroba (dobiju se građevne

jedinice i energija za rast). Pod utjecajem hormona giberlina stvaraju se enzimi proteaze →

razgrađuju rezervne bjelančevine.

120

Enzim amilaza → razgrađuje škrob iz endosperma. Osmotsko primanje vode uzrokuje

izduživanje stanica klicina korijenka → time završava proces klijanja

STVARANJE CVIJETA

Biljka stvara cvjetove kada dosegne određenu „zrelost“ → prelazi iz vegetativne u

generativnu fazu.

Vršni meristemi umjesto običnih zelenih listova stvaraju čašku, vjenčić, prašnike i plodne

listove.

STVARANJE PLODA

Plod nastaje nakon oplodnje, a sastoji se od sjemenke i usplođa (usplođe se najčešće razvija

iz plodnice tučka).

DIFERENCIJACIJA

Kad klica počinje rasti dolazi do razlikovanja (difenercijacije) među stanicama. Najprije se

izdiferencira korijen i izdanak, a kao rezultat aktivnosti vršnog meristema, diferenciraju se

stabljika i listovi. Naposljetku dolazi do diferencijacije stanica tih tkiva.

Biljni hormoni kao regulatori rasta biljke

AUKSINI → djeluju na produženi rast – potiču rast izdanka, a koče rast bočnih ogranaka i

korijena (apikalna dominacija).

GIBERLINI → poticanja rasta i razvoja izdanaka (stabljike i listova), stvaranje cvjetova u

biljaka s rozetom.

CITOKININI → potiču citokinezu (diobu stanica) → nastaju u tkivima koja rastu (najviše vršak

korijena, klici i plodovima)

APSCIZINSKA KISELINA (ABA) → izlučuje se u završnom dijelu razvoja i „stresnim“ uvjetima,

npr. nedostatak vode. Ona usporava metabolizam i rast, a potiče dormanciju( r mirovanje

sjemenki i pupova tijekom nepovoljnog klimatskog razdoblja do razdoblja povoljnog za

klijanje) sjemenki i pupova

ETILEN → C2H4 (jedini plinoviti hormon � djeluje i na druge biljke u blizini) - stvara ga većina

tkiva i organa u starenju – stari listovi, cvjetovi, plodovi. Ubrzava sazrijevanje plodova.

121

Djelovanje ekoloških čimbenika (temperature, intenziteta i trajanja svjetlosti)

na rast i razvitak biljaka

Niske temperature potiču: dormanciju, stratifikaciju, vernalizaciju

dormancija – stanje mirovanja, smanjene fiziološke aktivnosti, privremeno prekinut

ili jako usporen rast i razvoj zbog nepovoljnih uvjeta u okolišu – u biljaka npr.

planinske trave prekidaju rast kad temperatura padne ispod određene vrijednosti,

drveće stvara mirujuće zimske pupove obavijene zaštitnim ljuskama kad dani postanu

kraći od određene vrijednosti, sjemenke nekih vrsta mogu proklijati i nakon puno

vremena kad uvjeti postanu povoljni – poboljšanjem uvjeta (proljeće) dormancija se

prekida.

stratifikacija – prekid dormancije sjemenki. Postiže se privremenim izlaganjem

sjemenki pozitivnim niskom temperaturama ili djelovanjem hormona giberlina

→izlaganje niskim pozitivnim temperaturama u nekoliko tjedana potaknut će lučenje

giberlina i stvaranje većeg broja cvjetova – vernalizacija (cvjetanje se stimulira

izlaganjem hladnoći)

Utjecaj svjetlosti

U biljkama se zbivaju promjene, ritmično, s izmjenama dana i noći – cirkadijani

ritmovi →fotosinteza, gibanje puči, sklapanje listova, zatvaranje cvjetova, položaj

cvjetnih glavica na osi izdanka i dr.

Povećanjem intenziteta svjetlosti – povećat će se fotosinteza

Prevelikim osvjetljenjem – fotosinteza se prekida (listovi se sklapaju, kloroplasti se

pomiču)

Uzgojem biljaka u prostoru bez svjetlosti – biljke su nježne, blijede, izdužene, bez

potpuno diferenciranih tkiva (biljka teži dosegnuti svjetlo).

122

KONTROLA CVJETANJA

Biljke dugog dana → proljetnice i pšenica, za cvatnju je potrebno više dana

osvjetljenosti, a kratko razdoblje mraka

Biljke kratkog dana → cvatu u kasno ljeto i jesen (dani kraći, a razdoblje mraka duže)

Dnevno neutralne biljke → cvatu tijekom cijele vegetacijske sezone (tratinčice i

maslačci).

Načini uzgoja biljaka vegetativnim putem

KLONIRANJE – nespolno razmnožavanje; pomoću vegetativnih dijelova biljke → nastaju

genetički istovjetne biljke.

REZNICE – razmnožavanje otkidanjem ili rezanjem dijelova stabljike (afrička ljubičica i

carska begonija mogu se razmnožavati reznicama listova.

CIJEPLJENJE (KALEMLJENJE) – grančica ili pup jedne biljke (plemka) cijepi se na drugu

srodnu biljku (podloga) → omogućuje kombinacije najboljih kvaliteta različitih vrsta ili sorti

u jednoj biljci.

KULTURA BILJNIH TKIVA –kloniranje in vitro – iz malih komadića tkiva (eksplanti)

izrezanih iz roditeljske biljke moguće jeregenerirati čitavu biljku uzgojem na krutim ili

tekućim hranjivim podlogama koje sadrže mineralne soli, organske dodatke i biljne hormone.

Pogodno za biljke koje se teško razvijaju iz sjemenke (orhideje), biljke se uzgajaju bez

nametnika (sterilni uvjeti). Većnakon nekoliko dana u kontroliranim uvjetima se razvijuju

skupine nediferenciranih stanica – kalus.

Različito djelovanje biljnih hormona na rast i razvoj bil jaka

Vidi Biljni hormoni kao regulatori rasta biljke. Biljni hormoni mogu se podijeliti na hormone

rasta (hormoni poticatelji, pozitivni hormoni) koji potiču rast i razvoj biljke (npr. auksin) te

123

inhibirajuće hormone (negativni hormoni) koji uzrokuju procese kao što je otpadanje listova i

dozrijevanje plodova (npr. etilen).

Kako nastaju izrasline, šiške

Šiške (cecidije) – izrasline (morfoze) koje nastaju pod utjecajem tvari koje izlučuju

virusi, bakterije, gljive i kukci (najpoznatiji: osa ružine šiške) → dolazi do stvaranje

neobičnih oblika tkiva i organa (to su zapravo biljni tumori, koji biljkama u pravilu ne

štete osim što troše hranjive tvari)

Primjer dormancije u biljaka i njezin prekid (strat ifikacija)

Sjemenke nekih biljaka dozriju u jesen i dospiju tlo. Zimi miruju a klijaju tek u proljeće. U

razdoblju mirovanja, ako temperature u tlu dosegnu niže pozitivne vrijednosti (+2°C do

9°C), one bubre i njihov se hormonski sustav mijenja. Količina negativnog hormona

(abscizinske kiseline) u to se vrijeme postupno smanjuje, a pozitivnoga se (giberelina)

povećava. Nakon nekog vremena (nekoliko dana ili tjedana), ako su uvjeti temperature i vlage

povoljni, sjemenka počinje klijati – stratifikacija.

Vernalizacija na primjeru dvogodišnjih biljaka

Dvogodišnje biljke (npr. kupus, kelj) → u prvoj godini razvitka stvaraju rozetu listova

(štiti pup), a tijekom iduće godine se vernaliziraju te cvatu u drugoj godini. Kad bi ih

držali u toploj prostoriji one ne bi cvale jer im je za cvjetanje potrebna hladnoća.

i. Gibanja biljaka

Značaj gibanja za biljke: bolje iskorištavanje uvjeta staništa, razmnožavanje, zaštita

Podražaji koji potiču gibanja biljaka:

o svjetlost � foto-

124

o toplina � termo-

o dodir � tigmo-

o voda � hidro-

o sila teža � geo-

o potresanje � seizmo-

o kemijske tvari � kemo-

Tipovi gibanja

lokomotorna – pomiče se cijeli (jednostanični) organizam – bakterije,

modrozelene alge, spermiji / organeli u stanicama viših biljaka – pomoću

trepetljika, bičeva, ameboidno, klizanjem

o taksije – okolišni čimbenik određuje smjer gibanja. Ovisno o smjeru

gibanja mogu biti pozitivne i negativne; kemotaksija, fototaksija,

hidrotaksija, tigmotaksija, geotaksija, termotaksija; npr. plivanje

spermatozoida. (kemotaksija).

o gibanja u stanicama - strujanje plazme, npr. kretanje kloroplasta prema

svjetlu.

organomotorna – gibanja organa čvrsto priraslih organizama

o tropizmi – smjer određen izvorom podražaja. Organi se mogu gibati

prema izvoru podražaja – pozitivni tropizmi ili od izvora podražaj –

negativni tropizmi. Ovisno o vrsti podražaja postoje: geotropizmi,

fototropizmi, kemotropizmi, tigmotropizmi.

o nastije – smjer im je određen građom organa, a ne podražajem – npr.

otvaranje cvjetova tulipana pri povišenim temperaturama (termonastija),

otvaranje cvjetova danju, a noću zatvaranje (niktinastija=fotonastija i

termonastija), sklapanje liski mimoze (seizmonastija).

turgorska gibanja – uzrokovana promjenama turgora (tlaka u biljnim

stanicama) – npr. pucanje ploda štrcalice.

125

5 ZOOLOGIJA

a. Zajedničke osobine životinja, osobitosti glavnih skupina

Zajedničke osobine životinja

• mnogostanične

• heterotrofan način ishrane

Uloga životinja u biosferi

potrošači (biljojedi, mesojedi, svejedi)

Životinjska tkiva – građa i uloge

• pokrovno (epitelno) – od gusto zbijenih mnogokutnih (prizmatičnih,

cilindričnih, kubičnih ili pločastih) stanica s malo međustanične tvari –

pokriva površinu tijela te omeđuje tjelesne šupljine: zaštitna uloga,

apsorpcija (unutrašnjost crijeva), izlučevine (žlijezdane stanice)

• vezivno – stanice razdvojene izvanstaničnom tvari koju izlučuju: masno

tkivo, krv, limfa, hrskavica, kost – podupire i podmazuje druga tkiva

• mišićno – mišićna vlakna (nastaju stapanjem nezrelih embrionalnih

stanica, u njima se nalaze proteinska vlakna aktin, miozin) koja se mogu

stezati na podražaj: poprečnoprugasto, srčano, glatko – voljni i nevoljni

pokreti

• živčano - živčane stanice (neuroni) i glija-stanice – izgrađuje mozak i

leđnu moždinu te periferne živce i ganglije: primanje, provođenje i

obrada podražaja iz okoliša

Povezati razlike u tjelesnoj organizaciji životinja s podjelom u 5 skupina: spužve,

beskolutićavci, mnogokolutićavci, malokolutićavci i svitkovci

Spužve su od mnogostaničnih životinja najednostavnije. Svaka stanica može obavljati

više zadaća → spužve su organizacijski na razini stanice, tj. stanice nisu diferencirane.

126

Beskolutićavci – imaju jednostavno beskolutićavo tijelo. U prednjem dijelu tijela su se

stopile živčane i osjetne stanice. U nekih se razvila glava. Nemaju organa za

pokretanje.

Mnogokolutićavci – Tijelo se sastoji od niza kolutića. Kolutičav raspored prate i

unutrašnji organi.

Malokolutićavci - preci kolutićavci koji su prešli na sjedilački (sesilni) način života,

kolutićavost je teško uočiti.

Svitkovci – Osnovno je obilježje svitak ili horda → pruža se ispod živčane vrpce i

iznad crijeva, elastičan, daje potporu duž cijelog tijela.

b. Razvrstati općepoznate životinjske vrste u pripadajuće glavne skupine

Spužve – najjednostavnija (po građi) skupina mnogostaničnih životinja

Svaka stanica može obavljati više zadaća (organizacijski na razini stanice), ali su te stanice

ipak međuovisne (slično kao kod kolonijskih bičaša, ali nešto više); nemaju usta ni probavilo

nego brojne otvore kroz koje struji voda s hranom.

Glavne skupine beskolutićavaca

1. PLOŠNJACI – virnjaci, metilji, trakavice

2. ŽARNJACI – koralji, režnjaci, obrubnjaci

3. OBLENJACI - oblići

4. MEKUŠCI – puževi, školjkaši, glavonošci

Zajedničke osobine beskolutićavaca

• jednostavno tijelo bez kolutića

• uglavnom bilateralno simetrične životinje (žarnjaci – radijalna simetrija)

127

• pokretne životinje koje nemaju pravih organa za pokretanje ili polusjedilačke i

sjedilačke životinje

• često nametnički oblici

• neki imaju glavu (cefalizacija)

Predstavnici žarnjaka

hidra, moruzgva, vlasulja, koralji, ušati klobuk

Skupine i predstavnici mekušaca

• puževi: vinogradnjak, balavci

• školjkaši: bezupka, dagnja

• glavonošci: sipa, lignja, hobotnica

Razlika kolutićavci – člankonošci

Osnovno obilježje člankonožaca jest da imaju vanjski skelet ili egzoskelet → noge raščlanjene

u članke (člankonošci). Kod člankonožaca su se kolutići spojili u glavu prsa i zadak, to kod

kolutićavaca nije slučaj

Skupine člankonožaca

rakovi, pauci, škorpioni, krpelji, kukci i stonoge

- predstavnici rakova: jastog, hlap, prug, škamp, rakovica

- kukci – najraznolikija skupina životinja (najveći broj vrsta)

- predstavnici kukaca: skakavci, bogomoljke, leptiri, muhe, komarci, buhe, kornjaši (hrušt,

jelenak, bubamara), ose, mravi, bumbari, pčele, vodencvjetovi, vretenca

Bodljikaši – najpoznatija skupina malokolutićavaca

Bodljikaši – najpoznatija skupina malokolutićavaca, svi bodljikaši su morske životinje, ima ih

oko 6000. Većina ima peterozrakastu simetriju po kojoj su raspoređeni i unutrašnji organi.

Ispod epiderme se stvara unutrašnji skelet (od vapnenih pločica)

128

Predstavnici bodljikaša: ježinci, zvjezdače, zmijače, trpovi

Beskralježnjaci – kralježnjaci

Kralježnjaci se razlikuju od beskralježnjaka po tome što kao osnovu potpornog sustava imaju

koštanu ili hrskavičnu kralježnicu koja se sastoji od niza zglobno povezanih kralježaka

Zajedničke osobine kralježnjaka

kralježnica, lubanja (mozak), škrge ili pluća, višeslojna koža, organi za kretanje

Skupine (razredi) kralježnjaka

• kružnouste

• ribe

• vodozemci

• gmazovi

• ptice

• sisavci

Skupine i predstavnici vodozemaca

- bezrepci: gatalinka, zelena žaba, žaba krastača, žuti mukač

- repaši: vodenjaci, daždevnjak, čovječja ribica

Skupine i predstavnici gmazova

- krokodili: nilski krokodil

- kornjače: barska kornjača, glavata želva

- zmije: bjelouška, kravosas, riđovka, poskok

- gušteri: zidna gušterica, zelembać, macaklini

129

Razlika između nižih sisavaca i pravih sisavaca

Niži su sisavci primitivniji – aplacentalni – nemaju posteljicu (placentu) u kojoj se

razvijaju mladi nego nesu jaja (jednootvori, npr. čudnovati kljunaš) ili kote vrlo

nerazvijene mlade koji onda provode mjesece u tobolcu (tobolčari, npr. klokan);

imaju nečisnicu (jedan otvor za mokraću, izmet i spolne izlučevine); osobito su

rasprostranjeni u Australiji iz evolucijskih razloga.

Pravi sisavci ili plodvaši – mladi se razvijaju u maternici obavijeni posteljicom ili

placentom. Novorođeni mladi su realtivno dobro razvijeni – majka troši puno energije

Osobine čovjeka iz kojih je vidljiva njegova pripadnost sisavcima, primatima

KOŽA: dvoslojna (mnogostanična površinska pousmina i donja usmina)

KOSTUR: lubanja, kralješnica s rebrima, kosti oplećja, kukovlje, kosti udova

ŽIVČANI SUSTAV: čine ga mozak, kralješnična moždina i periferni živci

OSJETILA: Organi za sluh, njuh okus i vid, osjet za dodoir u koži

PROBAVA: sjekutići (odgrizanje hrane), očnjaci (komadanje hrane), pretkutnjaci i kutnjaci

(žvakanje)

Velika je sličnost u hormonalnom, dišnom te sustavu organa za razmnožavanje.

130

6 BIOLOGIJA ČOVJEKA

a. Kemijski sastav tijela čovjeka, uloga glavnih anorganskih i organskih

spojeva

Važnost održavanja osmotske ravnoteže u organizmu:

Voda je količinski najzastupljeniji i najvažniji kemijski spoj u organizmu. Nalazi se i u

stanicama i oko njih(stanična i izvanstanična tekućina).Vrlo je važno održavanje

osmotskog tlaka tjelesnih tekućina – važno je da stanice budu u izotoničnom mediju.

HIPERTONIČNO – zbog osmoze stanica gubi vodu, smežurat će se

HIPOTONIČNO – zbog ulaska vode stanice bubre i na kraju pucaju

Kemijski sastav tijela čovjeka

MAKROELEMENTI: O (60%), C (20%), H (10%), N (4%), Ca, P, K

MIKROELEMENTI: F, Mg, S, Cl, Na, Fe, Mn, Al

ULTRAMIKROELEMENTI: Ti, Zn, Se...

b. Sastav tjelesnih tekućina, sastav i uloge krvi

Osnovni sastojci krvi:

Krvna plazma i krvna tjelešca – eritrociti (crvena krvna tjelešca � prenošenje kisika i

CO2), leukociti (bijela krvna tjelešca � obrana organizma), trombociti (krvne pločice �

zgrušavanje krvi)

Anemija

Stanje u kojem crvene krvne stanice ne funkcioniraju optimalno, stanje niske razina

hemoglobina u krvi.

- simptomi: umor, pospanost, slabost, bljedoća, gubitak daha, lupanje srca, nesvjestica

- uzroci: gubitak veće količine krvi (npr. posljedica obilnih i čestih menstruacija), nasljedni

poremećaj u sintezi hemoglobina ili eritrocita, nedostatak željeza, vitamina B6, B9, B12

Osmotski šok

131

Značenje krvi u liječenju

TRANSFUZIJA - prenošenje krvi ili krvnih produkata iz krvnog sustava jedne osobe u krvni

sustav druge osobe (koristi se kada osoba izgubi puno krvi prilikom ozlijede ili kirurškog

zahvata). Može se koristiti u lječenju anemije ili trombocitopenije, anemije srpastih stanica i

hemofilije.

Hemoglobin

Crveni krvni pigment u eritrocitima koji uz sebe veže kisik (oksihemoglobin) i prenosi

ga od pluća do svih stanica te uz sebe veže ugljikov(IV) oksid (karbaaminohemoglobin)

i prenosi ga od stanica do pluća. Po sastavu je složeni protein koji sadrži željezo.

Podjela leukocita

MONONUKLEARNI GRANULOCITI POLIMORFNUKLEARNI GRANULOCITI

limfociti, monociti bazofilni, eozinofilni, neutrofilni

Uloga leukocita – OBRANA ORGANIZMA

LIMFOCITI

limfociti B – humoralna ili serumska

imunost

limfociti T – stanična ili celularna imunost

MONOCITI – spadaju u makrofage, pokretni su, sudjeluju u imunološkim reakcijama

BAZOFILNI LEUKOCITI – luče tvari koje pokreću upalne reakcije (npr. histamin)

NEUTROFILNI LEUKOCITI – fagocitoza

EOZINOFILNI LEUKOCITI – alergijske reakcije; fagocitiraju i odstranjuju komplekse

antigen - antitijelo

ABO i Rh sustav krvnih grupa

Membrane ljudskih eritrocita sadrže specifične bjelančevine – antigene. Najvažniji

antigeni na membranama eritrocita su A i B. Zovemo ih aglutinogenima A i

aglutinogenima B. Oni daju 4 osnovna tipa krvnih skupina : A, B, AB, O. U krvnoj

132

plazmi pripadnici pojedine krvne grupe imaju specifična protutijela (antitijela) –

aglutinine.

KRVNA GRUPA AGLUTINOGEN ILI

ANTIGEN NA MEMBRANI

AGLUTININI ILI

PROTUTIJELA U KRVNOJ

PLAZMI

A A anti-B

B B anti-A

AB A, B NEMA

O NEMA anti–A, anti–B

Nakon transfuzije nepodudarne krvne grupe (čiji eritrociti imaju antigene za koje u

krvnoj plazmi primatelja postoje protutijela) dolazi do alergijske reakcije koja može

uzrokovati smrt. Ta reakcija sastoji se od aglutinacijske i hemolitičke transfuzijske reakcije.

AGLUTINACIJA – sljepljivanje eritrocita u nesrodnom serumu → nastaju ugrušci koji

mogu začepiti krvne žile

HEMOLIZA – raspadanje eritrocita

RH–sustav – eritrociti na svojim membranama imaju još jednu skupinu bjelančevina,

tzv. Rh–aglutinogene

Rh–pozitivna osoba – ima taj antigen

Rh–negativna osoba – nema taj antigen na membranama eritrocita

Kod Rh-sustava nema prirođenih antitijela. Do sinteze stečenih protutijela (Rh –

aglutinina)dolazi imunizacijom Rh- osobe eritrocitima Rh+ osobe.

Kod pogrešne transfuzije krvi u tijeku trudnoće

Rh+ osobe u Rh- osobu Rh- majka nosi Rh+ dijete

Hemolitička bolest novorođenčadi

Ukoliko Rh- majka nosi Rh+ dijete, pri dospijeću fetalne krvi u krvotok majke stvaraju se

antitijela, koja dospiju u krvotok fetusa te izazivaju hemolizu njegovih eritrocita (najčešće

133

tijekom poroda, svaka sljedeća trudnoća je sve rizičnija, danas se sprečava davanjem injekcije

protutijela na Rh-protutijela majci nakon poroda)

Uloga trombocita

zgrušavanje krvi (sprečavaju iskrvarenje pri oštećenju krvnih žila)

Izmjena tvari između kapilara i tkiva

1) Iz krvi u stanice ulazi O2 i hranjive tvari (C6H12O8) – difuzija

2) Iz stanica u krv ulazi CO2 i produkti metabolizma – difuzija

Razlika između seruma i plazme Razlika između seruma i plazme Razlika između seruma i plazme Razlika između seruma i plazme

Ako se iz krvi odstrani fibrinogen (najvažniji protein za zgrušavanje krvi),

dobije se defibrinizirana plazma koju zovemo krvnim serumom. Dakle, serum

je krvna plazma bez fibrinogena.

Sedimentacija taloženje krvnih stanica nakon centrifugiranja izvađene krvi ili sponatanim taloženjem

krvi. Krvne stanice sendimentiraju u usko baždarenoj kapilari od 2-10 mm na

sat. To je brzina sendimantacije krvi (SE.) Brzina sedimentacije koja odstupa od

normalne pokazatelj je nekih stanja (trudnoća 35mm/h, novorođenče 1-2mm/h) i

bolesti (upale, anemije, alergije... tada je u pravilu smanjena).

Sastav i uloga limfe

Limfni sustav zaseban je sustav limfnih žila kroz koje protječe limfa.

Sastav: slična međustaničnoj tekućini (nastaje tako da dio međustanične tekućine

prijeđe u limfne žile).

Uloga:

1) iz tkivnih prostora zajedno s međustaničnom tekućinom odstranjuje bjelančevine i

velike čestice koje ne mogu izravno ući u kapilare →regulira koncentracije

bjelančevina u međustaničnim prostorima te volumen i tlak međustanične tekućine.

2) apsorbira i prenosi masti iz probavnog sustava

Glavna krvotvorna tkiva i organi

134

koštana moždina, prsna žlijezda (timus), slezena, limfni čvorovi

c. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada srca i krvožilnoga sustava

Osnovna građa i uloga arterija i vena

ARTERIJE– imaju deblje elastične stijenke jer imaju jače razvijen mišićni sloj. One

izvode krv iz srca.

VENE – imaju tanje stijenke jer im je mišićni sloj slabo razvijen. Zbog toga su vrlo

rastezljive i služe kao spremnik krvi. One dovode krv u srce.

Tlak u krvnim žilama

Najveći je u velikim arterijama koje su bliže srcu, opada u malim arterijama, arteriolama i

kapilarama, najmanji je u venama, osobito šupljim venama (vene koje vode u desnu

pretklijetku).

Smještaj srca u čovjeka

U prsnoj šupljini između dva plućna krila, unutar opne (osrčja ili perikarda). Njegova baza

okrenuta je prema gore i desno, a njegov vrh dolje lijevo. Najveći je dio srca u sredini prsnog

koša.

SRCE

GRAĐA ULOGA

po dužini je podijeljeno na

lijevo (arterijsko) i desno

(vensko), a svaki taj dio

poprečno je podijeljen na

pretklijetku (atrij) i

klijetku (ventrikul),

potiskivanje krvi kroz krvne

žile kako bi se svakoj stanici

dopremile dovoljne količine

kisika i hranjivih tvari, a

otpremio CO2 i

štetne/suvišne tvari

135

između lijeve i desne

strane nema neposredne

povezanosti pa se

arterijska i venska krv ne

miješaju, na prijelazu iz

pretklijetke u klijetku

nalaze se srčani zalisci koji

osiguravaju jednosmjeran

protok krvi. Ulaz iz desne

pretkljetke u desnu

klijetku razdvajaju

trodijelni, a iz lijeve

pretklijetke u lijevu

klijetku dvodjelni zalisci.

Zalisci pluće arterije i

aorte su semilunarni

(polumjesečasti) zalisci.

136

Uloga malog i velikog optoka krvi

MALI OPTOK KRVI – plućni – deoksigenirana (bogata CO2) krv iz desne klijetke srca

potiskuje se u plućnu arteriju koja ju vodi u pluća gdje se oksigenira (obogaćuje

kisikom) te se vraća kroz plućne vene u lijevu pretklijetku.

VELIKI OPTOKA KRVI – sistemski – oksigenirana krv potiskuje se iz lijeve klijetke u

aortu (najveću arteriju), zatim arterijama i arteriolama te arterijskim kapilarama dolazi

do stanica (difuzijom se kroz mrežu kapilara izmjene plinovi), deoksigenira se te

venskim kapilarama, venulama, venama i šupljim venama dolazi u desnu pretklijetku.

donja šuplja vena

trolisni zalistak

donja šuplja vena

donja šuplja vena

plućne vene

desna klijetka

desna pretklijetka

polumjesečasti zalisci

Građa srca

aorta

plućne vene

plućne arterije

lijeva klijetka

mišićna klijetka

septum

dvolisni zalistak

lijeva pretklijetka

137

Utjecaj živčanog sustava na krvožilni sustav

Završeci živaca autonomnog živčanog sustava dopiru do S-A čvora ( primarno središte

automacije srce) → mogu promjeniti frekvenciju i jačinu kontrakcije srca.

1) Stimulacija srca simpatikusom zasniva se na neurohormonu noradrenalinu (NA)→srce

radi brže i snažnije

2) Parasimpatički živac (vagus) luči neurohormon acetilkolin →srce radi sporije i slabije

3) Arterije su povezane ograncima autonomnog živčanog sustava koji podražuju stijenke

arterije i time imaju važnu ulogu u regulaciji prot oka krvi kroz pojedine djelove tijela i

u regulacijikrvnog tlaka . Simpatičkom stimulacijom nastaje stezanje (vazokonstrikcija), a

parasimpatičkom širenje (vazodilatacija) arterija.

138

Ovisnost promjena u intenzitetu tjelesne aktivnosti s promjenama u radu srca i pluća

1) Tijekom fizičke aktivnosti potreba stanica za kisikom raste. Homeostatski mehanizmi

ubrzaju rad srca te brzinu i dubinu disanja. Srce se prilagođuje bržim i snažnijim radom

simpatičkom stimulacijom. Tako se tok krvi iz srca u tijelo može povećati s 5 na više od 10

litara u minuti

2.) Suprotno tome (npr. dok spavamo) tijelu je potrebno manje kisika i hranidbenih tvari. Srce

stimulira vagus, koji na živčanim završecima luči acetilkolin → promet krvi kroz srce smanji

se s 5 na samo 3 litre u minuti.

d. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada dišnog sustava

Dijelovi dišnog sustava i njihov položaj u tijelu čovjeka

GORNJI DIŠNI PUTOVI: nos, ždrijelo, grkljan

DONJI DIŠNI PUTOVI: dušnik, dušnice, dva plućna krila s poplućnicom (opnom)

Građa dišnih organa i njihove uloge

NOS – prokrvljena i topla sluznica → grijanje zraka, dlačice i sluz u nosu → pročišćavanje

zraka

ŽDRIJELO – otvor jednjaka i početak dušnika = grkljan

GRKLJAN – smješten je između ždrijela i dušnika, oblikuju ga četiri hrskavice. Iznad grkljana

pod korijenom jezika nalazi se grkljanski poklopac (epiglotis). Grkljan iznutra oblaže sluznica

i oblikuje dva tanka nabora = glasnice – vibriranjem glasnica nastaju glasovi.

DUŠNIK - cijev koja se nastavlja na grkljan.

obložen prstenastom hrskavicom → dušnik stalno drži otvorenim (zrak nesmetano ulazi i

izlazi iz njega)

139

obložen trepetljikavim epitelom; trepetljike trepere odozdo prema gore (→ ždrijelu; v = 1

cm/min), uz pomoć sluzi odnose čestice prašine i mikrobe iz dušnika u ždrijelo iz kojeg se

gutanjem prebacujuu želudac ili se iskašlju (ispljuvak)

DUŠNICE (bronhi) – također obložene prstenastom hrskavicom; granaju se u sve tanje

cjevčice → bronhiole koje se proširuju u alveole ili plućne mjehuriće.

PLUĆA – nalaze se u plućnoj šupljini, zaštićena su rebrima; ispod se nalazi ošit (dijafragma) –

dijeli plućnu i trbušnu šupljinu i sudjeluje u disanju

- boja pluća: kod djece – ružičasta; odrasli – siva, pušači - smeđa

- građa pluća: 2 PLUĆNA KRILA → DESNO – 3 REŽNJA; LIJEVO – 2 REŽNJA; m = 1,2 kg

- svako plućno krilo obavijeno je POPLUĆNICOM (= PLEURA); sastoji se od 2 lista:

unutarnji –prileže uz pluća;

vanjski – prileže uz rebra = POREBRICA

- između vanjskog i unutarnjeg lista – tekućina → sljubi obje opne i oba plućna krila prate

pomicanje prsnog koša i ošita pri udisaju i izdisaju

- u korijenu pluća (hilusu) → veliki limfni čvor

140

Mehanika i regulacija disanja

U pokretima disanja sudjeluju mišići prsnog koša i dijafragma

- primanje (udisaj ili inspirij) i istiskivanje (izdisaj ili ekspirij) zraka u/iz pluća →

ritmički živčaniimpulsi koji dolaze iz dišnih središta u mozgu.

- živčani impulsi podražuju ošit (dijafragmu) i međurebrene (interkostalne) mišiće.

nos

orofarinks

lijevo plućno krilo

bronhi

ždrijelo

lijevo plućno krilo

jezik

laringofarinks

jednjak

dušnik

bronhi

bronhioli

dijafragma

nazofarinks

Građa dišnog sustava

141

Pluća prate promjenu volumena prsnoga koša → stežu se i rastežu – poplućnicom su

pričvršćene zastijenku prsnoga koša.

inspiracijski mišići → sudjeluju pri udisaju.

ekspiracijski mišići → sudjeluju pri izdisaju.

UDISAJ – međurebreni mišići se stežu (kontrahiraju), rebra se podižu, pluća se šire

zajedno s povećanjem volumena prsnog koša kontrakcija i spuštanje dijafragme.

IZDISAJ – smanjuje se volumen prsnoga koša, pluća se stežu i zrak se istiskuje iz pluća.

Mehanizam izmjene plinova u plućima te između krvi i stanica

U plućima se između alveola i kapilara obavlja izmjena plinova → načelo

izmjene je difuzija (plinovi se najprije otapaju u tankom sloju tekućine koja

oblaže kapilare te potom prolaze kroz epitel plućnih mjehurića i stijenke

kapilara)

1. Budući da je parcijalni tlak kisika viši u alveolarnom zraku nego u krvi, postoji

koncentracijski gradijent zbog kojeg kisik difundira u krv. Ugljikov(IV) oksid

pak iz krvi izlazi u alveolu. Difuzija plinova odvija se neprekidno→cirkulacija

krvi i izmjena zraka disanjem u plućima onemogućuje izjednačavanje

parcijalnih tlakova O2 i CO2

2. Jednako je načelo izmjene plinova između krvnih kapilara i stanica u

organizmu (krvlju se kisik prenosi od pluća do stanica a ugljikov(IV) oksid

obratno)

Povezanost plućnog i staničnog disanja

Plućnim disanjem tijelo se opskrbljuje kisikom koji je potreban stanicama u

procesu biološke oksidacije.

Ovisnost promjena u intenzitetu tjelesne aktivnosti s promjenama u radu dišnoga

sustava

Pri većem intenzitetu tjelesne aktivnosti (npr. trčanje, sport, fizički rad), povećava se

intenzitet rada dišnog sustava (disanje se ubrzava) kako bi (mišićne) stanice bile opskrbljene

dovoljnom količinom kisika za povećani intenzitet staničnog disanja koji je potreban zbog

142

pojačane potrebe za energijom. Obrnuto, pri smanjenoj tjelesnoj aktivnosti (npr. spavanje)

disanje se normalno usporava (smanjuje se intenzitet aktivnosti dišnog sustava) jer stanicama

nije potrebna tolika opskrbljenost kisikom.

e. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada imunološkog sustava

Antigen, antitijelo i imunološka reakcija

antigen (imunogen)

• svaka tvar koja uzrokuje nastanak imunološke reakcije

• u organizam najčešće ulaze kroz dišni i probavni sustav, oštećenu sluznicu ili kožu • što je molekula antigena veće molekulske mase, to je u pravilu jači antigen, pokreće

jaču imunološku reakciju

• najčešće su bjelančevine, lipoproteini, glikoproteini, oligopeptidi i polisaharidi

antitijela

• bjelančevine kojeimaju važnu ulogu u obrani organizma od antigena

• sastoji se od 4 bjelančevinasta lanca međusobno povezana bisulfidnim vezama

• dva lanca imaju manju molekulsku masu (laki lanci), a dva veću molekulsku masu

• (teški lanci)

• svako protutijelo sastoji se od konstantnog i varijabilnog dijela • plazma stanice proizvode različite vrste protutijela – imunoglobuline

teški lanac teški lanac

Građa antitijela

laki lanac

bisulfidna

veza

mjesto vezanja

antigena

mjesto vezanja

antigena

laki lanac

143

imunološka reakcija – reakcija koju pokreće imunološki sustav protiv stranih antigena (faze:

prepoznavanje, reakcija i uništenje antigena)

ORGANI I TKIVA IMUNOLOŠKOG SUSTAVA

SREDIŠNJI – proizvodnja

stanica važnih za obranu tijela

te kasnije održavanje

imunološkog sustava.

To su: timus i koštana

moždina.

PERIFERNI – razvijaju se pod

kontrolom primarnih

(središnjih) organa.

To su: slezena limfni čvorovi,

limfni čvorovi na crijevu

(Peyerove ploče), limfatičko

tkivo smješteno uz probavilo,

dišni i mokraćno-spolni sustav.

Specifična i nespecifična imunost (imunitet)

1) NESPECIFIČNA (PRIROĐENA) – temelji se na fagocitozi, enzimatskoj razgradnji

mikroorganizama ili na izravnom razaranju mikroorganizama postojećim antitijelima.

2) SPECIFIČNA (STEČENA) – mnogi virulentni oblici bakterija i drugih

mikroorganizama se ne mogu fagocitirati jer teško prijanjaju uz fagocite ili stvaraju

antifagocitne tvari – u tom slučaju organizam treba stvoriti (steći) imunost: stvaranjem

humoralnih (specifičnih) antitijela( B – limfociti) ili pomoću T-limfocita ( = stanična

imunost)

Putovi ulaska antigena u organizam, mjesto prepoznavanja i načini sprječavanja ulaska antigena

PUTEVI ULASKA : dišni sustav, probavni sustav, spolni sustav, oštećena koža ili

sluznica

144

MJESTO PREPOZNAVANJA: limfoidni organi, od kojih najznačajniju ulogu

imaju stanice u limfnim čvorovima.

NAČINI SPRJEČAVANJA ULASKA ANTIGENA: redovito pranje ruku, pojačana

higijena tokom epidemija, izbjegavati prostore s mnogo ljudi u vrijeme epidemije,

odgovorno spolno ponašanje, izbjegavati višestruku uporabu igala i štrcaljki među

ljudima, izbjegavati boravak u području bujne vegetacije u vrijeme visoke koncetracije

peludi u zragu (kod alergija), kratko provjetravati prostorije u kojima boravimo,

smanjiti količinu kućne prašine (grinje)...

Aktivno i pasivno stečena imunost

AKTIVNO STEČENA SPECIFIČNA IMUNOST – organizam dolazi u dodir s antigenom koji

pokreće imunološku reakciju.

1) PRIRODNI PUT – imunizacija nastala kod ljudi koji su preboljeli neku zaraznu bolest ili su

bili u dodiru s antigenom ali nisu oboljeli

2) UMJETNI PUT – imunizacija nastala cijepljenjem – u organizam je unesen oslabljeni

(nepatogeni) uzročnik koji će pokrenuti imunološku reakciju, ali ne će izazvati bolest

PASIVNO STEČENA SPECIFIČNA IMUNOST – organizam dobiva gotova antitijela protiv

određenih antigena

1) PRIRODNI PUT – embrio i fetus dobivaju antitijela kroz posteljicu (Ig-G), novorođenče

sisanjem majčina mlijeka – KOLOSTRUMA (Ig-A, Ig-M)

2) UMJETNI PUT – cijepljenjem se u organizam unose gotova antitijela dobivena

imunizacijom drugog čovjeka ili životinje, npr. protiv ugriza otrovnica i sl.

Djelovanje imunološkog sustava na tumore

U normalnom stanju imunološki sustav razlikuje zdrave stanice od stanica koje su

zaražene virusima kao i tumorske stanice. Zbog promjena u takvim stanicama one

stvaraju bjelančevine koje imunološki sustav prepoznaje kao antigene i pokreće prema

njima imunološku reakciju. Iako takve promjenjene stanice imunološki sustav

uništava, katkada se to ne događa i tada nastaju tumori.

145

f. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada probavnog sustava

Probavni organi i njihov položaj u tijelu

Probavni organi su: usta, ždrijelo, jednjak, želudac, tanko crijevo, debelo crijevo i analni otvor

Probavnom sustavu priključene su žlijezde slinovnice, jetra i gušterača

SMJEŠTAJ:

USTA – početni dio probavnog sustava.

ŽDRIJELO – križište probavnog i dišnog sustava. Sprijeda se u ždrijelo otvara usna

šupljina, a odozgo nosna, a prema dolje jednjak i grkljan.

JEDNJAK – cjevasti mišićni organ, obložen sluznicom.Smješten je ispred

kralježnice. Donji dio jednjaka zaokreće u lijevo, prolazi kroz ošit i ulazi u želudac.

ŽELUDAC - vrećasto mišićno spremište hrane u kojem se hrana istodobno i

probavlja. Smješten je visoko u trbuhu na lijevoj na lijevoj strain trbušne šupljine.

TANKO CRIJEVO – ima 3 dijela (dvanaesnik ili duodeum, jejunum i ileum)

DEBELO CRIJEVO – nastavlja se na tanko crijevo. Dijeli se na početni dio – SLIJEPO

CRIJEVO na kojem se nalazi crvuljak. Na slijepo crijevo nastavlja se KOLON, a

završava završnim crijevom REKTUMOM ili ČMAROM.

Građa probavnih organa i njihova uloga

146

USTA – sastoje se od gornje nepokretne vilice (maxilla) i donje pokretne vilice

(mandibula). Ulaz čine gornja i donja usna. Iza usana → ZUBI (prednji sjekutići i

očnjaci – kidaju i odgrizaju komade hrane, stražnji – pretkutnjaci i kutanjci – drobe ih i

melju u manje komade). JEZIK – pokreće hranu i potiskuje je na dno usne šupnjine.

Ima brojne okusne receptore → jezik određuje kakvoću hrane, a ima i obrambenu

ulogu → otkriva niz sastojaka potencijalno štetnih za organizam.

ŽLIJEZDE SLINOVNICE – 3 para → podjezične, podvilične i podušne → luče slinu koja

se miješa s hranom, oblikuje zalogaj, omekšava hranu i olakšava gutanje. Luče enzima

ptijalin (amilaza) → hidrolizira škrob u maltozu i glukozu. Stezanjem mišića ždrijela

hrana se potiskuje u jednjak (meko nepce zatvara prolaz prema nosnoj šupljini, a

epiglotis zatvara prolaz prema grkljanu i dušniku). Aktivne kontrakcije jednjaka hranu

potiskuju prema ŽELUDCU – mišićni, vrećasti organ u obliku slova J, razlikujemo ulazni

dio, tijelo i izlazni dio želudca → na ulazu i izlazu malaze se prstenasti mišići – sfinkteri

→ reguliraju ulaz i izlaz sadržaja iz crijeva. Žlijezdane stanice u želudcu luče: pepsin

(prvo u inaktivnom obliku – pepsinogen) → proteolitički enzim (probava proteina);

gastrin → potiče obložene gastrične stanice na lučenje HCl, te potiče gastrične

žlijezde na lučenje pepsinogena; sluz (mukozu) → luče je sporedne (mukozne)

stanice; želučanu lipaza → enzim za razgradnju masti. Pilorusni dio želudca luči

unutrašnji faktor → omogućuje apsorpciju vitamin B12 u tankom crijevu.

TANKO CRIJEVO: Brunnerove žlijezde → početni dio dvanesnika, luče sluz koja štiti

cijevnu stijenku od probavnog djelovanja želučanog soka. Liberkühnove kripte → po

cijeloj površini tankog crijeva osim u dvanaesniku. Luče crijevni sok.

Uloga jetre i gušterače u probavi hrane

JETRA – razgradnja i dogradnja mnogih biomolekula, stvaranje žučnih soli koje

pohranjuje u žučnom mjehuru i izlučuje u dvanaesnik – za raspršivanje masti.

GUŠTERAČA – lučenje probavnih sokova u dvanaesnik, hidorgenkarbonatni

ioni za neutralizaciju himusa (želučane kiseline) u dvanaesniku, enzimi

tripsin, kimotripsin, karboksipolipeptidaza, pankreazna lipaza, amilaza,

nukleaza

147

Građa zubi

Zub se sastoji od tri dijela: vanjskog (kruna), srednjeg (vrat), unutarnjeg (korijen).

Slojevi zuba od vanjske prema unutrašnjoj stranic su: caklina, zubnina (dentin) i

cement, a unutar ta tri tvrda sloja nalazi se mekani dio crvene boje, tj. srčika (tu ulaze

ogranci živaca, arteriole i venule, odontoblasti i ogranak V. moždanog živca).

PODJELA ZUBI - u četiri skupine: sjekutići (incizivi) – 8 zuba, očnjaci (kanini) – 4

zuba, pretkutnjaci (premolari) – 8 zuba, kutnjaci (molari) – 12 zuba.

Zubalo može biti: MLIJE ČNO (djeca – 20 zuba) i TRAJNO (odrasli – 32 zuba)

Djelovanje ptijalina

Ptijalin (α–amilaza) – hidrolitički enzim koji u ustima razgrađuje škrob na maltozu i

glukozu. Djeluje brzo, već se u ustima razloži oko 70% škroba.

Uloga žuči

Žuč rasprši (emulgira) mast u sitne kapljice koje tada enzim lipaza može razgraditi.

Žuč se stvara u jetri.

zubna caklina

kruna

vrat

korijen

pulpa

dentin

ligamenti

krvne žile i

cement

Građa zuba

148

Uloga tankog i debelog crijeva

TANKO CRIJEVO – potpuna razgradnja hranjivih tvari, sluz za zaštitu crijeva, sokovi

gušterače i jetre ulijevaju se u dvanaesnik, apsorpcija hranjivih tvari (monosaharida,

aminokiselina, glicerola, viših masnih kiselina)

DEBELO CRIJEVO – reapsorpcija vode, iona i vitamin, razgradnja celuloze (1%) uz

pomoć bakterija, sinteza vitamin K i B12

PREGLED ULOGA ORGANA PROBAVNOG SUSTAVA

Dio probavnog sustava Uloga

Usta Usitnjavanje hrane i formiranje zalogaja

Žlijezde slinovnice Lučenje sline i enzima za razgranju

ugljikohidrata

Ždrijelo Gutanje

Jednjak Prijenos zalogaja

Želudac Lučenje inaktivnog pepsinogena, aktiviranje

pepsinogena u pepsin koji razgrađuje

bjelančevine, lučenje želučane kiseline za

aktiviranje enzima i zaštitu od

mikroorganizama, lučenje zaštitne sluzi

Jetra Razgradnja i dogradnja mnogih biomolekula,

skladištenje željeza i vitamina, razgradnja

starih krvnih stanica, razgradnja toksina,

stvaranje žučnih soli koje pohranjuje u

žučnom mjehuru i izlučuje u dvanaesnik za

raspršivanje masti

149

Gušterača Regulacija koncentracije glukoze u krvi,

lučenje sokova u dvanaesnik,

hidrogenkarbonatni ioni za neutralizaciju

himusa u dvanaesniku, enzimi: tripsin,

kimotripsin, karboksipolipeptidaza,

pankreasna amilaza, lipaza, nukleaza

Tanko crijevo Potpuna razgradnja hranjivih tvari, sluz za

zaštitu crijeva, sokovi jetre i gušterače

ulijevaju se u dvanaesnik (enzimi, ioni, žučne

soli), apsorpcija hranjivih tvari (monosaharida,

aminokiselina, glicerola, viših masnih kiselina)

Debelo crijevo Reapsorpcija vode, iona i vitamin, razgradnja

oko 1% celuloze uz pomoć bakterija, sinteza

vitamin K i B12

Crvuljak Sadržava limfatičko tkivo

Zadnje crijevo Formiranje fecesa

Analni otvor Regulira pražnjenje crijeva, sfinkter

Peristaltika crijeva : kretnje crijeva kojima se ostaci hrane u njemu miješaju s probavnim

enzimima i žuči te pokreću prema rektumu; pod kontrolom je autonomnog živčanog sustava,

omogućuju ju uzdužni i kružni (prstenasti) mišići u stijenki crijeva

150

g. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada metaboličkog sustava

Mehanizam termoregulacije

Čovjek se ubraja u homeotermne organizma → može održavati svoju

temperaturu stalnom (bez obzira na vanjske ili unutrašnje čimbenike)

Središta za regulaciju tjelesne temperature - HIPOTALAMUS

a) b) c)

središte za

produkciju topline

Primaju obavijesti o tjelesnoj

toplini živčanim putem:

1. Iz termoreceptora za toplo u

koži

2. Krvlju koja teče pregrijana ili

pothlađena kroz hipotalamus

AKO JE TIJELO PREGRIJANO:

Šire se krvne kapilare

(vazodilatacija), povećava se dotok

krvi u kožu pa se topline otpušta u

okoliš, stezanjem žlijezda lojnica

oslobađa se znoj → isparavanjem

hladi kožu, hormonalnim putem

regulira se smanjenje razgradnje

hranjivih tvari te se time smanji

proizvodnja topline

AKO JE TIJELO POTHLAĐENO:

Prestaje znojenje, krvne kapilare se

stežu (vazokonstrikcija), smanjuje

se protok krvi u koži, hormonima

(tiroksin, adrenalin)

središte za

redukciju topline

151

Sastojci hrane koji su izvor energije u organizmu: masti, ugljikohidrati

Sastojci hrane koji izgrađuju organizam: bjelančevine, minerali

Regulacija šećera u krvi

Važnu ulogu ima gušerača, tj. Langerhansovi otočići → luče hormone

inzulin i glukagon.

INUZLIN – pojačava process ulaska glukoze u stanice desetak puta,

omogućuje oksidativnu razgradnju ili pohranu glukoze u obliku glikogena,

ima anaboličko djelovanje (izgradnja proteina i masti). Rezultat djelovanja

→ smanjenje koncentracije glukoze u krvi.

GLUKAGON – potiče razgradnju glikogena (polisaharid u jetri i mišićima) u

jetri i uzrokuje povećanje glukoze u krvi.

normglikemija hiperglikemija hipoglikemija

GUK 5.55 mmol/L > 5.55 mmol/L < 5.55 mmol/L

Aktivnost gušterače - lučenje inzulina lučenje glukagona

(GUK = koncentracija glukoze u krvi)

Bazalni i radni metabolizam

- bazalni metabolizam (BM) – količina energije koju tijelo troši dok potpuno miruje

(spavanje). Na BM ne možemo djelovati svojom aktivnošću, na njega mogu znatno utjecati

hormoni štitnjače. Veći je u djece i mladih ljudi. U muškaraca je viši za oko 10%

- radni metabolizam (RM) – količina energije za sve aktivnosti organizma osim za održavanje

osnovnih životnih funkcija (BM) → na njega izravno utječu aktivnosti kojima se bavimo.

Vitamini

VITAMINI – biološki regulatori kemijskih reakcija u organizmu (sinteza enzima, zaštita od

zaraza…). Nužni za život (u relativno malim količinama). Dobili su ime kao "životno važni

amini", ali nisu svi po kemijskoj vrsti amini. Tijelo ih ne proizvodi ili ih ne proizvodi

dovoljno pa ih dobiva hranom ili od bakterija koje žive u debelom crijevu.

vitamini topivi u mastima: A, D, E, K

152

vitamini topivi u vodi: B, C

TABLICA: Uloga i posljedica nedostatka vitamina u tijelu

VITAMIN ULOGA HIPOVITAMINOZA/AVITAMINOZA*

A (retinol) važan je za vid noćna ili kokošja sljepoća

B1 (tiamin) važni za živčane

stanice,

hemoglobin,

sudjeluju u

metabolizmu

ugljikohidrata,

masti i proteina,

važni za rast

stanice

beri – beri, poremećaj funkcije živčanih

stanica

B2 (riboflavin) dermatitis

B3 (niacin) pelagra

B5 (pantetonska

kiselina)

umor, slabost, drhtanje ruku i nogu

B6 (piridoksin) nadražaj živčanih stanica, oštećenje

sluznice, slabokrvnost

B9 (folna kiselina) slabokrvnost, problem s probavnim

sustavom

B12

(cijanokobalamin)

slabokrvnost

C (askorbinska

kiselina)

skorbut

D (kalciferol) rahitis

E (tokoferol) sterilnost

* Hipovitaminoza – manjak nekog vitamin

* Avitaminoza – potpuni nedostatak nekog vitamin

Uloga minerala u organizmu

Ca – izgrađuje kosti, zube; sudjeluje u prijenosu živčanih signala, kontrakciji

mišića (osobito srca), grušanju krvi, regulaciji aktivnosti brojnih enzima i

hormona, transport kroz staničnu membranu

P – sastojak kosi i zuba, nukleinskih kiselina, ATP-a, mnogih koenzima, održava

pH ravnotežu (fosfatni puferi)

Fe – sastojak hemoglobina

Na – regulacija krvnog tlaka, osmotskog tlaka tjelesnih tekućina, mehanizam

provođenja živčanih impulse, rad srca, mehanizam mišićnih kontrakcija

153

K – važan za održavanje membranskog potencijala stanica u mirovanju

I – važan za sintezu hormona štitnjače

h. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada sustava za regulaciju

sastava tjelesnih tekućina

Građa kože i njezine uloge

Na površini kože → POUSMINA (EPIDERMA), ispod nje USMINA (DERMA), odvaja ih BAZALNA

MEMBRANA

Ispod epiderme i derme → potkožni sloj stanica

EPIDERMA – tanji, površinski sloj kože, u izravnom kontaktu s okolišem, neprestano se troši i

ima sposobnost regeneracije.

DERMA – deblji, unutarnji sloj kože, važni sastojci → KOLAGEN (daje čvrstoću) i ELASTIN

(daje elastičnost). U dermi – krvne kapilare, osjetna tjelešca, žlijezde znojnice i lojnice,

korijen dlake, snopovi glatkih mišića.

ULOGE KOŽE:

zaštitna uloga – štiti od vanjski utjecaja, mehaničkih djelovanja, gubitka vode, prodora

mikroorganizama u tijelo, sunčeva zračenja.

regulacijska uloga – regulacija tjelesne temperature

metabolička uloga – sinteza vitamin D, skladište masti

osjetni organ – u njoj se nalaze osjetna tjelešca za dodir, topline, hladnoću i bol

154

Uloga melanina u zaštiti od UV zračenja

Melanin – pigment koji koži daje boju, sintetizira se u melanocitima te upakiran u

melanosome putuje do epidermalnih stanica čije jezgre (DNA) štiti od štetnog UV

zračenja. Količina melanina u koži ovisi o :

• genima

• hormonskim faktorima

• količini Sunčeve svjetlosti kojoj je koža izložena

Pretjerano izlaganje kože UV zračenju može dovesti do pojave tumora – MELANOMA

Osnovna građa i uloga nefrona u filtraciji krvne plazme i stvaranju mokraće

NEFRON – osnovna građevna jedinica bubrega. Sastoji se od Bowmanove čahure,

silaznog i uzlaznog kraka i sužene petlje koja krakove povezuje, uzlazni krak ulijeva se

u zajedničke sabirne kanaliće koji se ulijevaju u bubrežnu čašicu - u čahure nefrona

dovodne arteriole dovode krv iz koje se kroz kapilarno klupko (glomerul) filtrira

plazma, tijekom prolaska filtrata kroz silazni te uzlasni krak stanice stijenke nefrona

upijaju većinu potrebnih tvari iz filtrate netrag u krvotok, a ostatak čini mokraću koja

odlazi u mokraćovod – uloga nefrona je pročišćavanje krvi – filtracija krvne plazme i

stvaranje mokraće.

Građa kože (sa živčanim završecima)

155

glomerul

reapsorpcija

glomerularna

kapsula

filtracija

odvodna

arteriola

dovodna

arteriola

Građa nefrona

kanal bubrežne zdjelice

sabirni kanal

Henlova petlja

ravne krvne žile

kapilare

Bowmannova čahura

odvodna arteriola

dovodna arteriola

glomerul

arterija i vena

Henlova petlja; Bowmanova čahura

156

Povezanost nastanka amonijaka i ureje s metabolizmom bjelančevina

Aminokiselina prije ulaska u metaboličke puteve moraju proći process

DEAMINACIJA → iz njih se izdvaja aminoskupina i nastaje amonijak. Amonijak

je otrovan te se spaja s ugljičnim (IV) oksidom (iz Krebsova ciklusa*) i pretvara

u manje toksičnu ureu (karbamid ili mokraćevina) → izlučivanje MOKRAĆOM

*ciklus limunske kiseline: acetilkoenzim A oksidira do CO2 i H2O

Djelovanje hormona u regulaciji rada nefrona i regulaciji sastava tjelesnih tekućina

Reapsorpciju reguliraju dva hormona: aldosteron i antidiuretski hormon (ADH)

ALDOSTERON – hormon kore nadbubrežne žlijezde → održava stalnu razinu iona

natrija, klora i kalija. Oslobođen iz žlijezde filtrira se u nefron → to pojačava upijanje

natrija u kapilare uz nefron. Poticaj za lučenje aldosterona: niska koncetracija natrija u

izvanstaničnoj tekućini

ADTIDIURETSKI HORMON (ADH) – potiče reapsorpciju vode iz bubrežnih

kanalića u krv. Luči ga stražnji režanj hipofize (neurohipofiza). Ako u organizmu

nedostaje vode → krvna plazma postaje hipertonična → središta za žeđ u mozgu

prenose tu informaciju u neurohipofizu → luči se ADH, krvlju dolazi do nefrona,

povećava propusnost bubrežnih kanalića za vodu pa se povećava reapsorpcija vode.

POSLJEDICA – izlučujemo manje mokraće i ona je koncentriranija.

Deaminacija

157

Ako krvna plazma postaje hipotonična → smanji se lučenje ADH, smanji se

reapsorpcija vode u nefronima. POSLJEDICA – povećan volume mokraće

Hemodijaliza i nužnost transplantacije kod potpunog zatajivanja bubrega

Ukoliko zataje oba bubrega, dolazi do poremećaja homeostaze → u krvi će se

nakupljati urea i toksični spojevi (dolazi do stanja koje se naziva uremija) → za

nekoliko dana nastupit će smrt zbog poremećaja osmotske ravnoteže i koncentracije

iona.

U liječenju prestanka rada bubrega postoje dvije mogućnosti: hemodijaliza

(privremeno rješenje) i transplantacija

HEMODIJALIZA – postupak kojim se pročišćava krv bolesnika sa zatajenjem

bubrega – krv se iz krvne žile na podlaktici odvodi u hemodijalizator (umjetni bubreg)

u kojem štetne tvari kroz polupropusnu membranu prelaze iz krvi u otopinu za

dijalizu.

Trajno lječenje za bolesnike s potpunim zatajenjem oba bubrega jest

TRANSPLANTACIJA (presađivanje) jednog bubrega.

otopina za dijalizu vena

arterija

izvod

Hemodijalizator

158

i. Smještaj u tijelu građa, uloga i način rada sustava organa za kretanje

Kostur čovjeka: oblik, veličina i položaj kostiju

OBLIK I VELIČINA KOSTIJU:

1. Cjevaste ili duge – većina kostiju udova i kosti trupa

2. Plosnate ili široke kosti – lopatica, zdjelične kosti

3. Kubične ili kratke kosti – kralješci, kosti sake i stopala

POLOŽAJ KOSTIJU:

Prema položaju kosti se dijele na tri velike skupine

1. Kosti glave (lubanja i lice)

2. Kosti trupa (kralježnica, prsni koš i zdjelica)

3. Kosti udova – ekstremiteta (ruke i noge)

eritrociti

štetne tvari proteini

krv

otopina za dijalizu selektivno propusna

membrana

Hemodijaliza

159

Promjene u kosturu koje nastupaju tijekom života

1. Gustoća koštane mase, osteoporoza i rahitis

2. Prijelomi kostiju

3. Uganuća i iščašenja

lubanja

donja čeljust

rebra

palčana kost

lakatna kost

kosti zapešća

bedrena kost

goljenična kost

kosti nožja kosti donožja

lisna kost

iver

lopatica

nadlaktična kost

kralješci

kosti pešća

članci prstiju

zdjelična kost

Kostur čovjeka

160

OSTEOPOROZA – dolazi do gubitka koštane mase. To je bolest starijih ljudi, češća u žena.

Gubi se koštana masa → smanjuje se gustoća kostiju → kosti postaju krhke i lako lomljive.

LIJEČENJE: kalcij, vitamin D, a u žena i spolni hormoni. PREVENCIJA: pravilna prehrana i

fizička aktivnost.

RAHITIS: u djetinjstvu, zbog nedostatka vitamin D u prehrani i/ili premalog izlaganja

sunčevima zrakama – kosti postaju mekane i deformiraju se (X i O oblik nogu)

PRIJELOMI KOSTIJU: prevelika opterećenja kostiju → napuknuća ili prijelomi kostiju (mogu

biti otvoreni i zatvoreni)

ZATVORENI PRIJELOM: potrebno je imobilizirati kosti kako bi mogle zarasti. Oporavak

je brži u mlađih osoba. Pri prijelomima bez pomaka dovoljna je imobilizacija gipsom.

OTVORENI PRIJELOM: slomljena kost probila je kroz mišiće i kožu, potreban je

operativni zahvat kako bi se sanirala ozljeda

Rahitične kosti Koštano tkivo kod osteoporoze

161

UGANUĆA i IŠČAŠENJA: uganuće – lakši oblik ozljede → došlo je do istegnuća ligamenata,

mišića i čašice zgloba (potrebma je imobilizacija i mirovanje). Ako dođe do potpunog

iskakanja kostiju iz zglobne čašice, govorimo o iščašenju (potrebno je pravilno namjestiti kost

i imobilizirati zlob i mirovati)

Osobine i vrste mišićnog tkiva

OSOBINE MIŠIĆNOG TKIVA: podražljivost, provodljivost, kontraktilnost, elastičnost i

mehanički rad

VRSTE MIŠIĆNOG TKIVA: glatko, srčano i poprječnoprugasto mišićno tkivo

- poprečnoprugasto – pokreću se čovjekovom voljom – sustav organa za kretanje

- glatko – pod kontrolom autonomnog živčanog sustava – probavni, dišni, mokraćno-

spolni, krvožilni sustav

- srčano – poprečnoprugasto uzdužno povezano – pod kontrolom autonomnog

živčanog sustava

Uloga pojedinih dijelova sustava organa za kretanje

ULOGA KOSTURA: unutarnji potporanj koji sudjeluje u kretanju s pomoću

mišića, zadržava stalan raspored organa, zaštićuje pojedine osjetljive organe,

pohranjuje veće količine minerala (kalcij i fosfor), neki dijelovi kostura sudjeluju

u hematopoezi (koštana moždina)

Značenje živčano–mišićne veze za rad mišića

Radom skeletnih mišića upravljamo svojom voljom. Impulsi se prenose od

središnjeg živčanog sustava, preko mišićnih vlakana do mišića. Mjesto gdje

završeci živaca dolaze do mišića je neuromuskularna ili mišićno–živčana veza.

Važnu ulogu u prijenosu podražaja preko motorne ploče ima neurotransmitter

acetilkolin i ioni kalcija.

162

Brojnost mitohondrija i oslobađanje energije u mišićnim stanicama

Mišićje koje je aktivnije, tj. stalno obavlja neki rad (npr. "utrenirani" mišići

sportaša), ima više mitohondrija jer su oni glavni izvor energije (ATP-a) za

kontrakciju.

Građa mišićne stanice i temeljni principi mišićne kontrakcije

Mišićne stanice su duge i tanke i često se zovu mišićnim vlaknima. To vlakno je

u biti multinuklearna stanica jer ima veliki broj jezgara. Mišići se sastoje od

mišićnih vlakana. Mišićno vlakno sadržava od nekoliko stotina do nekoliko

jezgra stanice

akson

akcijski potencijal

neuromuskularna

veza završetak aksona

MOTORIČKI

tijelo neurona

DENDRITI

vezikule s acetilkolinom

akceptori

Neuromuskularna veza

163

tisuća snopova vlakanaca ili miofibrila. Miofibrili imaju dvije vrste bjelančevina,

aktin i miozin (miofibrila ima oko 150 debljih miozinskih i dvostruko manje

tanjih aktinskih niti)

Funkcionalni dio miofibrile = SARKOMERA – proteže se od jedne do druge Z–

membrane (vidi sliku). Aktinske i miozinske niti rasoređene su unutar

sarkomere u naizmjenične redove → mogu uklizivati jedne među druge → to

skrati sarkomere, a time i ukupnu duljinu mišića → KONTRAKCIJA

Građa kosti

Kost je s vanjske strane obavijena pokosnicom ispod koje se nalazi kompaktno

koštano tkivo → u njemu su stanice poredane gusto u obliku koncentričnih krugova

(lamela) oko tzv. Haversovih kanalića kroz koje prolaze krvne žile. Ispod tog sloja →

spužvasto koštano tkivo (lamele poredane u svim smjerovima) – važan je zbog

elastičnosti i manje mase kostiju

sarkomera

miozin aktin

KONTRAKCIJA RELAKSACIJA Z - membrana Z - membrana

Građa sarkomere

164

Građa i funkcija hrskavice

HRSKAVICA – mekši dio kostura – omogućava savijanje kostura – građena od

hrskavičnih stanica povezanih elastičnim nitima (elastin i hijalin), sadrži znatno manje

anorganskih tvari (kalcija) negoli kost, nalazi se na zglobnim površinama, na svim

mjestima gdje se vežu kosti te izgrađuje neke dijelove (uška, vrh nosa), u

embrionalnom razvoju prvo nastaje hrskavični kostur koji zatim okoštava.

Uloga vitamina D i minerala Ca u izgradnji kosti

Primarna je uloga vitamina D održavanje homeostaze i konstntne koncentracije klacija

i fosfata u plazmi. Potiče njihovu apsorpciju iz probavnog sustava te pridonosi jačim

kostima i zdravim zubima. Osobito je bitan za djecu u rastu.

Kalcij kostima daje mehaničku čvrstoću i stabilnosti.

Uloga bjelančevina u sastavu miofibrila

Vidi Građa mišićne stanice i temeljni principi mišićne kontrakcije

hrskavica

spužvasto

koštano tkivo

kompaktno

koštano

tkivo kompaktno

koštano

tkivo spužvasto

koštano

tkivo

Haversovi kanalići

pokosnica

Struktura kosti

osteociti

165

j. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada endokrinog sustava

Endokrine žlijezde i njihov smještaj u tijelu

HIPOFIZA – na bazi velikog mozga

EPIFIZA – sa stražnje strane između velikog i malog mozga – nejasna uloga

ŠTITNA ŽLIJEZDA (štitnjača, tiroidna žlijezda) – neposredno ispod grkljana s obje

strane dušnika

DOŠTITNE ŽLIJEZDE (paratiroidne žlijezde) – uz štitnu žlijezdu (4 do 6)

PRSNA ŽLIJEZDA (timus) – u prsnoj šupljini iznad dušnika, blizu srca a ispod prsne

kosti i niže od štitne žlijezde

NADBUBREŽNE ŽLIJEZDE – parne, po jedna žlijezda smještena je kao kapa na

svakom bubregu

GUŠTERAČA (pancreas) – ispod želudca

SPOLNE ŽLIJEZDE (gonade)

jajnici

testisi

timus

gušterača

epifiza hipofiza

štitna žlijezda

nadbubrežne žlijezde

Endokrine žlijezde

166

Endokrine i egzokrine žlijezde

ENDOKRINE ŽLIJEZDE – žlijezde s unutarnjim lučenjem – izlučuju

hormone izravno u krvotok

EGZOKRINE ŽLIJEZDE – žlijezde s vanjskim lučenjem – izlučuju hormone

kroz kožu ili i probavnu šupljinu (žlijezde slinovnice…)

Hijerarhijski položaj i uloga hipofize

HIPOFIZA – žlijezda s nadzornom ulogom. Dijeli se na prednji režanj

(adenohipofiza) i stražnji režanj (neurohipofiza). Između ta dva dijela nalazi

se poveznica – srednji režanj (pars intermedia)

Adenohipofiza luči stimulacijsko – tropne hormone → upravlja radom

spolnih žlijezda (gonadotropni hormoni), kore nadbubrežnih žlijezda

(adenokortikotropni hormoni), štitnjače (tireotropni hormoni) i mliječnih

žlijezda (prolaktin)

Mehanizam povratne sprege pri lučenju hormona

Važan je u održavanju homeostaze → na izlučivanje jednog hormona

izravno utječe koncentracija tog istog hormona u krvi.

AKO KONCENTRACIJA POJEDINOG HORMONA RASTE – hipotalamus

preko krvi prima tu informaciju i s pomoću svojih neurohormona utječe da

se izlučivanje tog istog hormona smanji.

AKO KONCENTRACIJA POJEDINOG HORMONA PADA (ispod normalnih

vrijednosti) – informacija o tome potiče hipotalamus da preko svojih faktora

utječe na pojačano lučenje tog hormona. Na taj način hipotalamus pridonosi

održavanju homeostaze.

167

Hormoni pojedinih žlijezda i njihova uloga

štitna žlijezda

doštitne

žlijezde (4)

Štitnjača

168

ENDOKRINA ŽLIJEZDA

HORMONI CILJANE STANICE ULOGA HORMONA

stražnji režanj hipofize (skladište hormona hipotalamusa)

antidiuertski hormone (ADH) bubrezi stimulira reapsorpciju vode

oksitocin maternica, mliječne žlijezde

stimulira kontrakcije pri porođaju i izlučivanju mlijeka

prednji režanj hipofize

hormona rasta ili somatotropni hormone (STH)

sve stanice tijela stimulira diobu stanica i rast

tireotropni ili tireostimulacijski hormone (TSH)

štitnjača stimulira endokrinu aktivnost štitnjače

adenokortikotropni hormone (ACTH)

kora nadbubrežne žlijezde

simulira endokrinu aktivnost nadbubrežne žlijezde

gonadotropni hormoni

u žena: folikulstimulacijski (FSH) i luteinizacijski (LH)

jajnici stimuliraju sazrijevanje jajne stanice i lučenje spolnih hormona

u muškaraca: folikulstimulacijski (FSH) i hormone za stimulaciju intersticijskih stanica

sjemenici stimuliraju sazrijevanje spermija i lučenje spolnih hormona

prolaktin mliječne žlijezde produkcija mlijeka

srednji režanj melanocitstimulacijski hormone (MSH)

stanice kože raspodjela kožnog pigmenta melanina

štitnjača tiroksin, trijodtironin sva tkiva regulira metabolizam i utječe na rast i razvoj

tireokalcitonin kosti, bubrezi, krv, probavilo

regulira koncentraciju iona kalcija (Ca2+)

doštitne žlijezde parathormon kosti, bubrezi, krv, probavilo

regulira promet kalcija i fosfata

kora nadbubrežnih žlijezda

kortizol sva tkiva rast koncentracije glukoze

aldosteron bubrezi stimulira reapsorpciju iona natrija i izlučivanje iona kalcija

169

k. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada spolnog sustava

Organi muškog i ženskog spolnog sustava

MUŠKI SPOLNI ORGANI – vanjski (mošnje – u kojima se nalaze sjemenici,

spolni ud – penis), unutarnji (sjemenici, dosjemenici, sjemena vrećica,

prostate, sjemenovodi, mokraćno – spolna cijev)

SJEMENICI (TESTISI) – u njima se odvija spermatogeneza, a luče i spolne

hormone. Sjemenici su smješteni u mošnji → položaj izvan tijela važan zbog

razlike u temperature (tjelesna temperatura u sjemenicima je za 1.5 – 2

stupnja niža nego u trbušnoj šupljini). Spuštanje sjemenika važno je za

normalno odvijanje spermatogeneze. Ako sjemenici zaostanu u trbušnoj

androgeni hormoni spolni organi, koža i mišići

stimuliraju razvoj primarnih i sekundarnih spolnih obilježja

srž nadbubrežnih žlijezda

adrenalin – hormone stresa srčani i ostali mišići rekacija “bori se ili bježi”, povećava koncentraciju glukoze u krvi

gušterača inzulin jetra, mišići, masne stanice

snižava koncentraciju glukoze u krvi

glukagon podiže razinu glukoze u krvi razgradnjom glikogena

sjemenici (testisi) androgeni hormone (npr. testosterone)

spolni organi, koža i mišići

stimuliraju spermatogenezu, razvoj primarnih i sekundarnih spolnih obilježja

jajnici (ovariji) estrogen i progesteron organi, koža i mišići stimuliraju oogenezu, ravoj primarnih i sekundarnih spolnih obilježja

epifiza malatonin brojna tkiva uključen u regulaciju bioritma, moguće da utječe na sazrijevanje i spolne organe

170

šupljini, neće se normalno razvijati i stvarati spolne stanice – ta se pojava zove

KRIPTORHIZAM

DOSJEMENIK (PASJEMENIK) – u njemu spermiji sazrijevaju i dobivaju

mogućnost pokretanja. Nakon toga sjemene stanice prelaze u SJEMENOVOD

do sjemene vrećice gdje se mogu pohraniti. Sjemenovod se spaja s

mokraćnom cijevi i čini tzv. MOKRAĆNO – SPOLNU CIJEV u koju se ulijeva i

sekret prostate – sekret prostate zajedno sa sjemenim stanicama čini spermu

– taj sekret sadržava hranjive tvari i blago je lužnat. Dio muškog spolnog

sustava je i spolni ud ili penis → građen je od mišićnog tkiva i spužvastih tijela,

dobro je opskrbljen krvnim žilama i živcima. Mokraćno – spolna cijev je

uložena u penis, a kroz nju se izlučuje mokraća te izbacuje sjemena tekućina

(ejakulacija).

Prije spolnog odnosa dolazi do erekcije spolnog uda → uzrokuju je živčani

podražaji koji dovode do promjene u prokrvljenosti spužvastih tijela u penisu.

ŽENSKI SPOLNI ORGANI – vanjski (stidnica koju čine velike i male usne,

dražica), unutarnji ( jajnici, jajovod, maternica i rodnica)

JAJNICI – parne spolne žlijezde zadužene za oogenezu i lučenje spolnih

hormona (estrogen i progesteron). U njima se od rođenja nalazi veliki broj

mjehurića (folikula) – oni sadržavaju zametne jajnce stanice – tijekom života

sazrije manji broj jajnih stanica. JAJOVODI – cjevasti (duljine 15 cm), nalaze se

uz svaki jajnik. Prema jajniku su prošireni (lijevak s trepetljikavim epitelom).

Uloga: privući i prenijeti jajnu stanicu do maternice – trepetljikavi epitel

omogućava kretanje oocite (ona inače nema tu sposobnost). MATERNICA –

mišićni organ u kojemu se razvija plod prije trudnoće. Sastoji se od dna, tijela i

vrata (ulazi u rodnicu). Sluznica maternici ciklički se svaki mjesec priprema za

prihvat zigote. RODNICA – cjevasta oblika, duga 10 cm, ujedno je i porođajni

kanal, vrlo elastična (važno za porod). U rodnici se nalazi himen (djevičnjak)

→ tanka opna koja pri prvom spolnom odnosu puca uz krvarenje. STIDNICA –

sastoji se od malih i velikih usana – između je otvor rodnice, mokraćne cijevi i

171

DRAŽICA (KLITORIS) – građena od spužvastih tijela, velik broj osjetnih tjelešaca

→ utječu na osjećaj ugode tokom spolnog odnosa (orgazam)

glava penisa

sjemenik (testis)

sjemenovod

prostata

mokraćni mjehur

mokraćovod (ureter)

pasjemenik

sjemenik (testis)

anus

prostata

mošnja (skrotum)

uretra

penis

sjemenik

pasjemenik

ejakulatorni kanal

prepucij

glava penisa

penis

mokraćnica (uretra)

sjemenovod

mokraćni mjehur ejakulatorni kanal

Muški mokraćno–spolni sustav

172

Dijelovi menstrualnog ciklusa

FOLIKULARNA FAZA – započinje mjesečnicom i traje oko 12 dana – u toj fazi u

jajniku počinje sazrijevanje nove jajne stanice u Graafovu mjehuriću.

OVULACIJSKA FAZA – dolazi do pucanja Graafova mehurića na jajniku i iu

njega se izbacuje zrela jajan stanice prema jajovodu = OVULACIJA – ova faza

traje 2-3 dana.

SEKRECIJSKA FAZA – traje 13-14 dana i završava MENSTRUACIJOM – tijekom

ove faze na mjestu Graafova mjehurića stvaar se ŽUTO TIJELO - luči estrogen i

progesteron → sluznica maternice je deblja i prokrvljenija.

AKO NE DOĐE DO OPLODNJE → žuto tijelo prelazi u BIJELO TIJELO – prestaje

lučiti spolne hormone → dolazi do ljuštenja sluznice maternice, tj. do

menstruacije (28. dan ciklusa). Propadanjem bijelog tijela na jajniku ostaje

ožiljak.

Termin ovulacije s obzirom na dužinu trajanja menstruacijskog ciklusa

U pravilu od ovulacije do nove menstruacije prođe 14 dana. Tako ovulaciju

možemo odrediti ako od ukupnog ciklusa oduzmemo 14 dana. Ako je ciklus

pravilan i traje 28 dana, ovulacija bi trebala biti 14. dan ciklusa. Ako ciklus

traje 32 dana, onda se može prepostaviti da je ovulacija 18. dana ciklusa. Isto

ušće jajovoda

rodnica ili vagina

tijelo maternice

jajnik

jajovodi

grlić maternice

Graafov mjehurić

jajne stanice endometrij

mišić

Ženski mokraćno–spolni sustav

resice

173

tako, nagli skogo temperature tijela upućuje na dan ovulacije (neposredno

prije ovulacije, poraste razina progesterona → poveća se bazalni metabolizam

i povisi temperature 0.2 – 0.4 °C) – Knaus – Oginova metoda.

Proces oplodnje

Sjedinjenje spermija i jajne stanice, obično u jajovodu – spermij prodire kroz

membranu jajne stanice uz pomoć enzima koji luči (akrozin), membrane

nakon toga zadeblja kako bi bio spriječen ulazak ostalih spermija, iz glave

spermija se oslobađa haploidna predjezgra (rep otpada), haploidne predjezgre

jajašca i spermija udružuju se u jezgru zigote – oplođene jajne stanice.

Značenje dojenja

Nekoliko sati nakon poroda stvara se prvo mlijeko, koje izgleda kao prozirna

žućkasta tekućina – zove se kolostrum – važan je za dijete jer sadrži hranjive

tvari i veliku količinu protutijela.

Majčino mlijeko bogato je masnoćama (važne za razvoj živčanih stanica),

sadržava bjelančevine, minerale, vitamije, šećer laktozu – sve hranjive tvari

koje dojenčetu trebaju u prikladnim omjerima (ako je majka zdrava i pravilno

se hrani).

Faze brazdanja, implatacije blastociste i razvoj zametka

Zigota odmah nakon začeća započinje s nizom mitotičkih dioba –

BRAZDANJE.

Za 3 dana nastaje MORULA – nalikuje plodu duda. Daljnjim diobama

nastaje BLASTOCISTA – sastoji se od dva sloja (vanjski = TROFOBLAST,

unutarnji = EMBRIOBLAST). Kada se blastocista priljubi uz sluznicu

maternice – trofoblast luči enzim koji omogućuje IMPLATACIJU

174

(ugniježđenje) blastociste (5-7 dana nakon oplodnje) - Iz embrioblasta

nastaje EMBRIJ, a iz trofoblasta KORION, a zatim posteljica.

Prvih 12 tjedana zametak se prehranjuje preko trofoblasta (dobiva

hranjive tvari iz endometrija). Poslije se zametak hrani preko

POSTELJICE.

Nakon brazdanja slijedi GASTRULACIJA – nastaje GASTRULA – u njoj

razlikujemo zametna listića:

1. vanjski ili egzoderm 2. srednji ili mesoderm 3. unutarnji ili endoderm

Iz njih će se u sljedećoj fazi – ORGANOGENEZI – razviti skupine

organa. U trećem mjesecu razvoja zametka govorimo o PLODU ili

FETUSU – nalazi se u amnionu ili vodenjaku.

Tijek trudnoće, uloga i osnovna građa posteljice

Trudnoća započinje začećem, a završava porođajem – traje 280 dana

(počevši od prvog dana zadnje menstruacije)

TRUDNOĆA

EMBRIONALNA FETALNA

- traje osam tjedana - razvoj embrija

- traje sve do porođaja - razvija se fetus ili plod

Fiziološke i psihičke promjene u pubertetu

PUBERTET – razdoblje spolnog sazrijevanja čovjeka. Pod utjecajem hormona

razvijaju se primarna i sekundarna spolna obilježja.

PROMJENE DJEČACI DJEVOJČICE

FIZIČKE promjena glasa rast dojki, razvoj ženske

175

(mutiranje), rast dlaka na

licu i tijelu, povećanje

mišićne mase, pojačan

rad žlijezda znojnica i

lojnica

dlakavosti, nakupljanje

masti u potkožnom tkivu

FIZIOLOŠKE stvaranje sperme i noćne

polucije (nesvjesna

ejakulacija sperme

tokom spavanja)

prva menstruacija -

menarha

PSIHIČKE nesigurnost, sklonost promjenama raspoloženja,

interes za suprotni spol, agresivniji oblik ponašanja,

višak testosterona u dječaka), “sukob generacija”

Hormonska regulacija menstrualnog ciklusa

FSH (folikulstimulirajući hormon) – potiče folikul da započne svoj razvoj u

jajniku. Jajašce u razvoju svara ESTROGEN. Njegova je razina najviša

neposredno prije menstruacije. LH (luteinizacijski hormon) – naglo povećanje

razine LH potiče ovulaciju otprilike 14. dan menstruacijskog ciklusa.

PROGESTERON – prazan folikul stvara progesteron koji djeluje na sluznicu

maternice (ona odeblja)

Hormonska regulacija porođaja i dojenja

POROĐAJ - dijete se spušta prema vratu maternice → taj pritisak preko

hipotalamusa potiče lučenje hormona OKSITOCINA iz neurohipofize.

Oksitocin potiče kontrakcije maetrnice. Hormoni PROSTAGLANDINI (luče

ih fetusove ovojnice) potiču kontrakcije maternice. Prije poroda razina

estrogena raste, a progesterona pada.

DOJENJE – hormon PROLAKTIN (luči ga adenohipofiza) → potiče laktaciju,

tj. stvaranje mlijeka (hormon počinje djelovati u trećem porođajnom dobu). Na

176

kontrakcije mliječnih žlijezda utječe i hormon OKSITOCIN (luči ga

neurohipofiza)

Porođajna doba

1. porođajno doba – dolazi do rastezanja vrata maternice i širenja u porođajni kanal. Kraj 1. porođajnog doba trebalo bi biti pucanje vodenjaka.

2. porođajno doba – kontrakcije maternice – učestalije i jača, dolazi do istiskivanja ploda kroz porođajni kanal (uobičajen je položaj djeteta glavom prema dolje).

3. porođajno doba – dolazi do ljuštenja posteljice – treba voditi računa da iz maternice izađe cijela posteljica (ostatak može prouzročiti upalu i krvarenja).

Građa i uloga posteljice: organ prožet bogatom mrežnom krvnih žila koji predstavlja vezu maternice i zametka (spaja zametak s krvožilnim sustavom majke); za zametak ima značenje pluća i probavnog sustava.

l. Smještaj u tijelu, građa,uloga i način rada osjetilnog i živčanog sustava

Dijelovi živčanog sustava i njihova uloga

Živčani sustav sastoji se od središnjeg živčanog sustava i perifernog živčanog sustava

Središnji živčani sustav sastoji se od mozga i kralježnične moždine.

Periferni živčani sustav čine 12 pari moždinskih živaca i 31 par živaca kralježničke

moždine. Živce čine povezani snopovi nastavaka živčanih stanica. Razlikujemo osjetne

i motoričke živčane putove.

Periferni živčani sustav sastoji se od somatskog i autonomnog živčanog sustava

Autonomni živčani sustav nije pod kontrolom naše volje i uglavnom nadzire rad

unutarnjih organa. Dijelimo ga na simpatikus i parasimpatikus.

Periferni živčani sustav čine mozak i kralježnična moždina.

177

Mozak je središnji dio tog sustava i odgovoran je za sve voljne i nevoljne aktivnosti.

Obavijen je moždanim ovojnicama koje oko njega zadržavaju tanki sloj tekućine, tzv.

likvor ili moždana tekućina. U središnjem dijelu mozga također se nalaze šupljine,

moždane komore, ispunjene likvorom. Likvor pruža mehaničku, ali i biološku zaštitu

Mozak dijelimo na prednji, srednji i stražnji mozak.

Anatmoski mozak dijelimo na: veliki mozak, mali mozak, moždano deblo

(međumozak) i produženu moždinu

Veliki mozak se sastoji od lijeve i desne polovice (hemisfere). Površinu velikog mozga

čine tijela živčanih stanica – siva tvar ili kora (cortex). Unutar velikog mozga nalaze se

nastavci živčanih stanica i čine bijelu tvar. Koru velikog mozga dijelimo na režnjeve:

čeoni, tjemeni, sljepoočni i zatiljni.

Mali mozak– u stražnjem dijelu lubanje, siva tvar se nalazi izvana, a bijela iznutra,

građen od dvije polovice. Uloga: funkcioniranje skeletnih mišića i održavanje tonusa

(napetosti) mišića, ima glavnu ulogu u vremenskom slijedu pokreta i brzom

nadovezivanju jednog pokreta na drugi, osigurava ravnotežu.

Moždano deblo ili međumozak – između velikog i malog mozga. Obuhvaća talamus i

hipotalamus. Hipotalamus povezuje endokrini i živčani sustav te usklađuje njihovo

djelovanje.

Produžena moždina – prijelaz prema kralježničnoj moždini. Bijela tvar izvana. Tu su

smještena vitalna središta za održavanje životnih funkcija: disanje, žvakanje, gutanje,

kašljanje, regulacija arterijskog tlaka, rad srca.

Kralježnična moždina – smještena u kanalu kralježnice . U središtu se nalazi kanal

ispunjen moždanokralježničnom tekućinom. Siva tvar izvana, a bijela iznutra. Iz

kralježnične moždine izlaze živčana vlakna koja tvore živce.

Princip nastanka osjeta

178

Osjetila za vid, sluh, okus, miris i dodir → osnovni izvori informacija o okolišu.

Nakupine usko specijaliziranih živčanih stanica čine osjetila. Osjetila djeluju kao

receptori, nakon toga osjetilno živčano vlakno osjet prenosi u specifično središte

velikog mozga gdje postajemo svjesni osjeta.

Dijelovi oka

Oko se sastoji od očne jabučice i očnog živca. Očna jabučica obavijena je slojem

bjeloočnice, žilnice i mrežnice, a unutar nje se nalazi staklovina (prozirna želatinozna

tvorba). Bjeloočnica s prednje strane prelazi u prozirnu rožnicu. Ispred rožnice je

prednja očna komorica iza koje se nalazi šarenica – na njoj se nalazi otvor zjenica.

Ispod šarenice smještena je očna leća.

Dijagram presjeka ljudskog oka: A - staklasto tijelo (staklovina), B - leća, C - rožnica, D

- zjenica, E - šarenica, F - bjeloočnica, G - očni živac, H - mrežnica

Građa živčane stanice

Živčana stanica (neuron) ima tijelo i niz nastavaka. Kratke nastavke zovemo dendriti

(pomoću njih stanica prima signale). Dugačak nastavak zove se akson (neurit) –

179

pomoću njega stanica odašilje signale. Oko nekih aksona nalaze se Schwannove stanice

koje čine mijelinsku ovojnicu. Na mjestima gdje se sastaju Schwannove stanice

ovojnica je tanja (Raniverova suženja)

Građa mozga i leđne moždine

Mozak se sastoji od velikog i malog mozga, međumozga i produžene moždine.

Na površini velikog mozga nalazi se siva tvar, a unutar bijela tvar. Za razliku od

velikog mozga, kod kralježnične (leđne) moždine siva tvar se nalazi u središtu, a

bijela na površini.

dendrit

Raniverovo suženje

jezgra

završne nožice

soma

Schwannova stanica

mijelinska ovojnica

akson

Građa neurona

180

veliki mozak

mali mozak

produžena

moždina

Središnji živčani sustav

181

Vrste živaca

Postoje osjetilni (senzorni) i motorički živci

Motorički živci se sastoje od motoričkih neurona i prenose informacije iz

središnjeg živčanog sustava prema perifernim organima

Osjetilni živci građeni su od osjetnih neurona te primaju informacije od nekog

osjetnog receptora na periferiji organizma i prenose ih prema leđnoj moždini i

dalje prema mozgu

Povezanost naboja stanične membrane i aktivnog transporta iona kroz membranu s nastankom podražaja (depolarizacija-repolarizacija)

Na membranama svih živih stanica postoji razlika potencijala, a promjena tih

potencijala važna je za provođenje živčanih impulsa. Ta se promjena odvija u 3

faze: faza mirovanja, faza depolarizacije i faza repolarizacije

FAZA MIROVANJA: Na vanjskoj strani membrane je pozitivan naboj, a s

citoplazmatske strane negativan. Membranski potencijal održava se zahvaljujući

aktivnom transportu iona kroz membranu stanice → mehanizam natrij-kalij

siva tvar

bijela tvar

Prerez kralježnične moždine

182

crpke (iz stanice se izbacuju 3 natrijeva, a unose 2 kalijeva iona). Negativan

potencijal s unutarnje stane membrane iznosi -70 mV

FAZA DEPOLARIZACIJE: Slijedi nakon faze mirovanja. Membrana stanice je

podražena pa se otvaraju kanali koji omogućuju ulazak velikog broja iona

natrija → unutarnja strana membrane postaje pozitivno nabijena (s -70 mV

prelazi na +30 mV) → tu naglu promjenu potencijala zovemo akcijski

potencijal.

FAZA REPOLARIZACIJE: Nakon prolaska vala depolarizacije membrana stanice

se repolarizira zatvaranjem kanala za ulazak iona natrija u stanicu i

uključivanjem natrij-kalij crpke (naboj se vraća na -70mV)

Funkcionalna podjela kore velikog mozga

Pojedini dijelovi mozga čine funkcionalne dijelove mozga

Većina ulaznih informacija iz tijela stiže u osjetilno područje smješteno u

tjemenom režnju.

Pokretačko ili motoričko središte nalazi se u stražnjem dijelu čeonog režnja.

U čeonom režnju nalaze se središta misaonih funkcija.

U sljepoočnom režnju nalazi se područje za sluh, a u zatiljnom područje za vid.

U dnu sljepoočnog režnja je područje za njuh.

183

Građa pužnice i uloga pojedinih dijelova pri nastanku osjeta sluha

Uho – osjetilni organ za sluh i ravnotežu.

Sastoji se od vanjskog, srednjeg i unutarnjeg uha. Vanjsko čine ušna školjka i

ušni kanal. U središnjem uhu su bubnjić i slušne koščice (čekić, nakovanj,

stremen). U unutarnjem uhu su slušni organi i organ za ravnotežu

Unutarnje uho je labirint koji se sastoji od pužnice, dva mjehurića i tri

polukružna mjehurića. U pužnici je slušni organ → zavijeni kanal u obliku

puževe kućice koji je dvjema tankim membranam podijeljen u 3 hodnika. Oni

su ispunjeni endolimfom u srednjem kanalu i perilimfom u ostalim kanalićima.

Na pregradi (bazilarna membrana) nalazi se organ za sluh s receptorima, tzv.

Cortijevim stanicama s dlačicama → receptori podražaje prenose ograncima

slušnog živca → sljepoočni režanj velikog mozga u središte za sluh

zatiljni režanj

čeoni režanj

sljepoočni režanj

tjemeni režanj

mali mozak

Funkcionalna podjela kore velikog mozga

184

Akomodacija oka; poremećaji u funkciji oka (kratkovidnost, dalekovidnost)

Na leći se lomi svjetlost koja ulazi u oko pa je ona važna za stvaranje slike. Oblik leće

može se mijenjati ovisno o stezanju mišića leće – AKOMODACIJA OKA

DALEKOVIDNOST – zbog spljoštene očne jabučice slika pada iza mrežnice. Ispravlja

se bikonveksnim lećama

KRATKOVIDNOST – očna jabučica izdužena – zrake svjetlosti se skupljaju u žarištu

ispred mrežnice. Ispravlja se bikonkavnim lećama

gledanje bliskog objekta gledanje udaljenog objekta

ispupčena (konveksna) leća spljoštena leća

prednji polukružni

kanalić

kesica (utrikul)

stražnji polukružni

kanalić

postrani polukružni kanalić

vrećica (sakul)

predvorje

Građa pužnice

pužnica

185

Prijenos svjetlosnih podražaja

Zrake svjetlosti koje ulaze u oko lome se na leći i prolaze do mrežnice na

stražnjem dijelu očne jabučice (stvara se umanjena i obratna slika). Na tom

dijelu mrežnice nalaze se fotoreceptori koje dijelimo na štapiće (osjetljivi na

intenzitet svijetla) i čunjiće (zamjećujemo boje). Na svijetlo je najosljetiljivija

žuta pjega (na tom mjestu nastaje slika). Mjesto na mrežnici, gdje vidni živac

izlazi iz oka, nema fotoreceptora, to je slijepa pjega. Vidnim živcem iz svakog

oka slika putuje u središte za vid u zatiljni režanj velikog mozga. Mozak

usklađuje dvije slike (tek u mozga nastaje stvarna slika)

Smještaj osnovna četiri okusa na jeziku

Na površini jezika nalaze se okusni pupoljci s okusnim receptorskim stanicama.

Postoje različite vrste okusnih pupoljaka pomoću kojih osjećamo: slatko, kiselo,

gorko i slano. Područja s najviše receptorskih stanica pojedine vrste raspoređena

su:

slano

kiselo

slatko

kiselo

gorko

slano

Razmještaj okusa na jeziku

slano

186

Provođenje živčanog impulsa i procesi u sinapsi

SINAPSA – mjesto prelaska živčanog impulsa s jednog neurona na drugi neuron ili na

mišićnu ili žijezdanu stanicu.

Impuls se duž aksona prenosi električnim putem (širenjem akcijskog potencijala) →

preko sinapsi se prenosi kemijskim putem pomoću neurotransmitera.

Akcijski potencijal dolazi do završnih nožica aksona → poveća se propusnost za iona

kalcija → spajanje mjehurića ispunjenih neurotransmiterom sa staničnom membranom

→ otpuštanje neurotransmitera u sinaptičku pukotinu → difuzija neurotransmitera

kroz sinaptičku pukotinu→ vezanje za receptore postsinaptičkog neurona ili neke

druge stanice → otvaranje kanala za natrij na membrani postsinaptičkog neurona →

depolarizacija postsinaptičkog neurona (širi se akcijski potencijal na drugi neuron)

Prirođeni (sisanje, disanje, kašljanje) i stečeni refleksi (Pavlovljevi refleksi)

Postoje prirođeni refleksi (sisanje, gutanje, kašljanje, kihanje) te stečeni refleksi → nastaju

tijekom života zbog određenih iskustava. Jednu vrstu stečenih refleksa čine uvjetovani ili

Pavlovljevi refleksi → javljaju se kada povežemo dva podražaja od kojih jedan izaziva

refleksnu reakciju, a drugi je neutralan, a nakon određenog vremena organizam počinje

reagirati i na neutralan podražaj (jer je povezan s podražajem koji samostalno uzrokuje

dendrit

mitohondrij

akson

sinaptička pukotina

neurotransmiter sinaptički mjehur smjer živčanog

impulsa

Sinaptički mjehurić

polarizirana i

depolarizirana

membrana

Prijenos živčanog impulsa kroz sinapsu

187

refleksnu reakciju). Pas luči slinu na podražaj hranom. Ukoliko povežemo taj podražaj s

nekim neutralnim podražajem, npr. zvukom zvečke, nakon nekoliko izlaganja psa hrani i

neutralnom podražaju istodobno, pas će početi lučiti slinu samo na neutralni podražaj, tj. zvuk

zvečke jer je „naučen“ da taj podražaj uvjetuje hranu.

Analiza refleksne reakcije

Refleksi – brze, nesvjesne i svrsihodne reakcije tijela na neki podražaj. Odvijaju se

preko kralježnične moždina, a kora velikog mozga pritom ne sudjeluje.

Jedna od vrsta refleksa jest refleks uklanjanja (uloga je zaštita organizma). Živčana

vlakna koja sudjeluju u provođenju impusla stvaraju refleksni luk →sastoji se od

osjetnog neurona koji prima podražaj i prenosi ga do kralježnične moždine i

motoričkog neurona koji potiče samu reakciju. Npr. nakon udarca liječničkim čekićem

po tetivi ivera osjet se prenosi (preko osjetnih neurona) do stražnjeg roga kralježnične

moždine → sinaptički se prespajaju na motorički neuron (ili može posredovati

međuneuron) → pokretački živčani impulsi stižu na motoričku pločicu mišićnih

vlakana i potiču ih na pojedinačno trzanje.

Djelovanje neurotransmitera i uloga enzima pri njihovoj razgradnji

Neurotransmiteri su neurohormni koji podražuju postsinaptički neuron i na taj način

prenose živčani impuls. Kako neurohormoni ne bi predugo podraživali postsinaptički

neuron oslobađa se enzim za razgradnju neurohormona.

Značenje sna za normalno funkcioniranje organizma

Tijekom sna mozak se energetski obnavlja, sintetizira nove količine ATP-a i

neurohormona, fiksira se pamćenje.

Osjetilo njuha i prijenos signala do mozga

Receptori za njuh smješteni su u mirisnoj – olfaktornoj regiji nosa → smještena u

sluznici gornjeg dijela nosnog hodnika. Mirisni receptori pripadaju skupini

188

kemoreceptora. Mirisne molekule moraju se otopiti u nosnoj sluzi i podražiti dlačice

mirisnih stanica → nastali potencijali se prenose u mirisnu regiju mozga

Položaj organa za ravnotežu

Nalazi se u unutrašnjem uhu. Sastoji se od dva mjehurića i 3 polukružna kanalića

ispunjenih tekućinom, tzv. endolimfom. Polukružni mjehurići smješteni su u prostoru

pod pravim kutom. Unutar kanalića nalaze se specijalizirane osjetne stanice s

dlačicama koje se podražuju kretanjem endolimfe, podražaj se živcem prenosi u

primozak i dalje u mali i veliki mozak.

m. Značenje pojedinih organa i organskih sustava u održavanju

homeostaze organizma

Pojam homeostaza

Ljudski organizam ima niz mehanizama kojima održava organizam u ravnoteži,

npr. tjelesnu temperaturu, arterijski tlak, pH, koncentraciju glukoze u krvi...

Homeostaza je, dakle, ravnoteža optimalnih bioloških (biokemijskih) uvjeta

funkcioniranja organizma.

Značenje vode za održavanje života

Voda je najzastupljeniji spoj u ljudskom organizmu (čini oko 60% ljudskog tijela)

Ima različite i važne uloge u organizmu: dobro otapalo, prenosi tvari, služi kao

medij u kojima se zbivaju biokemijske reakcije, štiti organe od ozljeda, sudjeluje u

regulaciji tjelesne temperature, održavanje osmotske ravnoteže i dr.

HOMEOSTAZA

189

Zastupljnost vode u organizmu ovisi o dobi (fetus ima 90% vode), spolu i udjelu

masti u tijelu čovjeka.

Uloga bubrega u održavanju homeostaze

Regulacija tjelesnih tekućina, ekskrecija (izlučivanje štetnih i suvišnih tvari),

regulacija krvnoga tlaka i eritropoeza (luče hormon eritropoetin koji stimulira

koštanu moždinu na proizvodnju eritrocita)

Važnost stalnih pH vrijednosti tjelesnih tekućina

Izvanstanične tekućine većinom imaju pH 7.4, a stanične oko 7.0 – promjenom pH ne

mogu se odvijati kemijske rekcije nužne za život (prvenstveno zato što većina enzima

djeluje u uskom rasponu pH).

Disanje i regulacija pH

Smanjenom frekvencijom disanja u tijelu se nakuplja CO2

On reagira s H2O stvarajući karbonatnu kiselinu koja disocira

CO2 + H2O → H2CO3 → H++HCO3-

Oslobođeni H+ ioni snizuju pH tjelesnih tekućina – ACIDOZA

Dubljim i bržim disanjem moguće je postići oslobađenje u atmosferu veću količinu

CO2 – a dio potječe iz karbonantne kiseline u krvnoj plazmi - ALKALOZA

H+ + HCO3- → H2CO3 → CO2 + H2O

Ozbiljnija acidoza i alkaloza su rijetke jer se u krvi nalaze puferi za održanje pH

190

n. Glavni poremećaji i bolesti organa i organskih sustava čovjeka;

čimbenici koji unaprjeđuju ili narušavaju zdravlje čovjeka

Pozitivni i negativni utjecaji na srce i krvožilni sustav

POZITIVNI: Redovito spavanje (7-8 h), redoviti obroci, redovita tjelesna aktivnost,

razborita prehrana (ne s previše energije, masnoća, soli, više povrća i voća), umjerena

tjelesna težina.

NEGATIVNI: Pušenje, konzumiranje alkohola, prekomjerna tjelesna težina,

prekomjeran unos masne hrane, stres.

Način života i pojava visokog tlaka i ateroskleroze

Ateroskleroza i visoki tlak češći su u osoba koje obilnije jedu masnu hranu te kod

pušača i pretilih osoba, osoba koje se nedovoljno kreću ("sjedilački način života").

Najčešće bolesti i poremećaji dišnog sustava i njihova povezanost s rizičnim čimbenicima

za zdravlje

Prehlada – najčešća bolest uzrokovana različitim virusima; infekcija gornjih dišnih

puteva: nos, grlo. Simptomi: kihanje, suzenje, grlobolja, promuklost, kašalj, curenje iz

nosa.

Akutni bronhitis – upala sluznice bronha i bronhiola; uzrokovana djelovanjem virusa.

Simptomi: kašalj s žućkastim ili sivkastim ispljuvkom, otežano disanje, hripanje,

povišena tjelesna temperatura. Češće oboljevaju pušači, asmatičari, osobe koje žive u

onečišćenoj atmosferi.

191

Kronični bronhitis – učestalo podraživanje dišnih puteva ili infektom ili drugim

iritativnim čimbernicima. Najčešći uzrok jest pušenje i onečišćen zrak. Simptomi:

otežano disanje, izlučivanje sluzi...

Emfizem pluća: oštećenje alveola; pluća gube funkciju zbog oštećenja i smanjenja

broja alveola. Tijelo dobiva malo kisika je ugljikov dioksid zaostaje u tijelu (plave

usne), mogu se javiti problem s radom srca (proširenje desnog dijela srca, tzv. plućno

srce). Uzroci su isti kao i za bronhitis

Upala pluća (pneumonija) – uzrokovana infekcijom nekom vrstom bakterija, virusa i

mikoplazmi; Simptomi: vrućica, kašalj, teško i otežano disanje; najčešće je

uzrokovana bakterijom (pneumokok).

Rak pluća (bronhalni karcinom) – u 99% slučajeva se susreće kod pušača. Dim

cigarete oštećuje stanice sluznice dušika, a oštećene stanice su početni stadij razvoj

tumora. Tumor se širi na pluća te metastazira u druge dijelove tijela (npr. mozak,

jetru, kosti, kožu) → nastaju sekundarni tumori. Simptomi: početno kašalj, ispljuvak

može biti sukrvav, a disanje otežano, kasnije se javlja bol u prsima koja je različita za

vrijeme udisaja i izdisaja.

Tuberkuloza (TBC) – izaziva je bacil →može tjednima preživjeti u prašini (ne podnosi

svjež zrak i sunčevu svjetlost). Preventiva: Pravilne higijenskim navike te preventivno

cijepljenje. Danas je izlječiva zahvaljujući antibioticima.

Rizični čimbenici: Pušenje, život u onečišćenoj atmosferi, nepravilne higijenske

navike...

AIDS: uzročnici, način zaraze HIV-om, način zaštite

AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome) – sindrom stečene

imunodeficijencije (skup simptoma zbog razvoja nedostatne funkcionalnosti

192

imunološkog sustava) – uzrokuje ga virus HIV (virus humane imunodeficijencije) –

prenosi se krvlju i spolnim odnosom, injekcijskim iglama te s majke na dijete kroz

posteljicu ili sisanjem – zaštita: izbjegavanje nezaštićenog spolnog odnosa (upotreba

kondoma), izbjegavanje dijeljenja igala među intravenskim ovisnicima.

Alergija i alergeni

Imunološki sustav može reagirati na tvari koje inače nisu štetne za organizam

→imunološka preosjetljivost (alergije)

Najčešći alergeni su: prašina (grinje), perje, pelud različitih biljaka, pojedine

namirnice, neke vrste ljekova (npr. penicilin)

Nastanak karijesa i načini zaštite zubi

Erozija zuba do koje dolazi nakon oštećenja zubne cakline. Nastajanje karijesa

pouspješuju bakterije (Streptococcus mutans). Prvo se na zubima javlja zubni plak

(naslaga hrane, sline i bakterija) → bakterije u plaku razgrađuju ostatke hrane i

pritom stvaraju kiseline koje otapaju caklinu (ovom procesu pogoduje hrana bogata

ugljikohidratima i neredovita higijena zuba). Prevencija je upravo suprotna: redovita

higijena zuba, prehrana bez puno ugljikohidrata, uzimanje manje količine fluora

(caklina postaje otpornija na otapanje), redovit odlazak stomatologu.

Štetnost alkohola

Alkohol (etanol) izaziva ovisnost, brzo se iz probavnog sustava apsorbira ukrvotok,

krvlju se trasnportira u jetru gdje se pretvara u acetaldehid → vrlo toksičan spoj,

oštećuje jetru → ciroza jetre. Pretjerana konzumacija alkohola može dovesti do

gastritisa (upala želučane sluznice), oštećenja mozga, pankreatitisa (akutna upala

gušterače), oštećenja srca, ima negativan utjecaj na pamćenje, kronični alkoholizam

dovodi do gubitka na tjelesnoj težini (iako je alkohol kaloričan, ali se zanemaruje

ostala hrana) i dr.

193

Pojava proljeva i zatvora; osnova samopomoći

Proljev – posljedica prebrzog gibanja sadržaja crijeva kroz debelo crijevo. Stolica je

česta i izrazito tekuća. Može nastati uslijed nepravile prehrane, bakterijske ili virusne

infekcije probavnog sustava, antibiotici, a može biti i psihogen (pri povećanoj

psihičkoj napetosti). Proljevom se može u vrlo kratkom vremenu izgubiti velika

količina tekućine → narušavanje homeostaze

Proljev najčešće traje dan-dva, ako potraje dulje, treba posjetiti liječnika.

SAMOPOMOĆ: uzimanje dovoljne količine izotonične tekućine

Zatvor – posljedica sporog gibanja fecesa debelim crijevom. Uzrok mogu biti

patološke promjene debelog crijeva i smanjena sposobnost kretanja muskulature

crijeva. Češće je uzrok neodgovarajuća prehrana te neredovito pražnjenje crijeva.

SAMOPOMOĆ: Uzimati hranu s više vlakana (kruh od cjelovitih žitarica, žitne

pahuljice, voće, lisnato povrće, krumpirova kora, grah i suhi grašak), smanjiti

uzimanje visokoprerađenih namirnica (bijeli kruh i sir), povećati uzimanje tekućine, ali

izbjegavati kofein i alkohol, redovito pražnjenje crijeva, redovita tjelovježba.

Osnova zdrave prehrane

Za zdravlje čovjeka bitna je uravnotežena prehrana → tijelu osigurava sve potrebne

tvari za normalno funkcioniranje i optimalnu količinu energije. Dnevno bi u obrocima

odrasle osobe prosječno trebalo biti oko 50% ugljikohidrata, 30% bjelančevina i oko

15% masnoća. U djece udio bjelačevina treba biti veći zbog intenzivnog rasta i

razvoja.

194

Rizični čimbenici za zdravlje i rad bubrega

Bubrezi su vrlo osjetljivi i treba ih čuvati od prehlade i štetnih (nefrotoksičnih) tvari.

Posebno su osjetljivi na teške metale, pojedine lijekove i veće količine alkohola. Kod

oštećenih bubrega toksične tvari zaostaju u tijelu te se koncentriraju do količina koje

uzrokuju trovanje pa i smrt.

Spolno prenosive bolesti: HIV*, hepatitis, herpes, papiloma (HPV**), trihomonas, klamidija,

gonoreja, sifilis

voće i povrće

mlijeko i niskomasni mliječni

proizvodi, meso male masnoće,

jaja i riba

šećer, ulje i masnoće

integralne

žitarice, kruh i

tjestenina

Piramida pravilne prehrane

195

*HIV kao bolest navode sami sastavljači kataloga iako HIV nije bolest, nego virus koji

uzrokuje AIDS

**isto tako, HPV (humani papiloma virus) je virus koji uzrokuje rak grlića maternice

Povezanost spolno prenosivih bolesti s rizičnim ponašanjem

Ove bolesti uglavnom su posljedica neodgovornog spolnog ponašanja: izbjegavanje

kontracepcije (posebice prezervativa), promiskuitetno ponašanje (često mijenjanje

seksualnih partnera).

Metode kontracepcije (sprečavanja začeća); važnost planiranja obitelji

PRIRODNE METODE: Ne rabe se sredstva za sprječavanje trudnoće, već se pokušava

odrediti vrijeme ovulacije – na taj se način može pretpostaviti moguće vrijeme začeća

(odrediti tzv. plodni dani) → u to se vrijeme izbjegava spolni odnos. Jedan od načina

određivanja ovulacije (ne baš pouzdan) jest prema kalendaru menstruacije. U pravilu

od ovulacije do nove menstruacije prođe 14 dana te ovulaciju možemo odrediti tako

da od ukupnog ciklusa oduzmemo 14 dana. U slučaju pravilnog ciklusa koji traje 28

dana, ovulacija bi trebala biti 14. dana ciklusa. Ako ciklusa traje 32 dana,

pretpostavka je da će se ovulacija dogoditi 18. dana ciklusa. Ako se želi izbijeći

trudnoća, spolni odnos treba izbjegavati 4 dana prije i 3 dana poslije ovulacije.

Najpoznatije prirodne metode su Knaus-Oginova metoda – temelji se na određivanju

trenutka ovulacije mjerenjem tjelesne temperature. Bilingsova metoda cervikalne

sluzi – temelji se na promjenama konzistencije sluzi u cerviksu. Prekinuti snošaj –

najstarija prirodan metoda, spolni odnos se prekida prije ejakulacije sjemene

tekućine u rodnicu (nepouzdano). Sve su prirodne metode kontracepcije poprilično

nepouzdane.

KEMIJSKE METODE: Korištenje sredstava koje sadrže tzv. spermicidne tvari (ubijaju

spermije ili smanjuju njihovu pokretljivost). Spermicidna sredstva se neposredno pije

odnosa stave u rodnicu, a najčešće su u obliku krema, gela ili pjene.

196

MEHANIČKE METODE: Sprječavaju prolazak spermija u spolni sustav žene.

Najpoznatije mehaničko sredstvo zaštite su kondomi (za razliku od ostalih navedenih

metoda, daju i određeni stupanj zaštite od spolno prenosivih bolesti). Prezervativ se

stavlja na penis prije spolnog odnosa te sprječava ejakulaciju sjemene tekućine u

rodnicu žene. Postoje i ženski kondomi – femidomi – stavljaju se u rodnicu i djeluju

na isti način.

Spirala ili maternički uložak - sprječava prolazak spermija, ali ako se oplodnja ipak

dogodi, spirala djeluje kao abortivno sredtvo → sprječava imaplantaciju zametka u

sluznicu maternice.

Dijafragma – elastična kapica, stavlja se u rodnicu prije snošaja.

BIOLOŠKO-HORMONSKE METODE: Uglavnom sprječavaju ovulaciju – ne može doći

do oplodnje. Mogu biti u obliku pilula, flastera, injekcija, implantata.

Pilula za „dan poslije“ → sprječava implantaciju oplođene jajne stanice u sluznicu

maternice.

TRAJNE METODE: Sterilizacija → u muškaraca vazektomija (presijecanje

sjemenovoda), a u žena podvezivanje jajnika.

PLANIRANJE OBITELJI - svjesno i slobodno odlučivanje žene i muškarca o

najpovoljnijem vremenu za roditeljstvo, za rođenje željenog broja djece te o vremenu

i razmaku između poroda. Cilj planiranja obiteiji je rođenje zdrave i željene djece te

odgovorno i svjesno roditeljstvo. Planiranje obitelji je jedno od osnovnih ljudskih

prava i sloboda.

Ovisnosti: vrste i štetne posljedice

Ovisnost je duševno i tjelesno stanje osobe koje nastaje kao posljedica

međudjelovanja organizma i sredstava ovisnosti. Može biti fizička: kada se zbog

prilagodbe organizma na sredstva ovisnosti pojave fizički poremećaji ako se prekine

197

uzimanje tih sredstava. Takvu ovisnost izazivaju alkohol, opijati, barbiturati i drugi

sedativi, to mogu biti i neki lijekovi (uslijed dugotrajne primjene).

Općenito sredstva ovisnosi možemo podijeliti na:

• Socijalno prihvaćena sredstva ovisnosti - alkohol, duha, kava, čak se ne

smatraju „drogama“, a nerijetko se njihovo konzumiranje potiče

(reklame).

• Socijalno neprihvaćena sredstva ovisnosti – prave „droge“, uživatelje

zovemo narkomanima. Te se droge ne mogu legalno kupiti. Ovisnici ih

nabavljaju ilegalno (nerijetko kriminalnim radnjama), vrlo su skupe. Tu

ubrajamo: morfin i njegove derivate, marihuanu, hašiš, kanabis,

kokain, sintetičke halucinogene, hlapljive pare organskih otapala

(snifanje).

• Sredstva ovisnosti o kojima nema jasnih moralnih stajališta u društvu –

prekomjerno uzimanje nekog lijeka (tabletomanija).

VRSTE ovisnosti: alkoholizam, amfetaminski tip, kanabisni tip (marihuana, hašiš),

kokain, halucinogeni (LSD, meskalin, skopolamin), opijatni tip (heroin), duhanski tip

POSLJEDICE (mogu se podijeliti na psihološke i fiziološke): Amfetamini uzrokuju

depresiju, pospanost, glad, osjećaj straha. Kanabis uzrokuje bolesti organa za disanje,

smanjuje spermatogenezu, izaziva izostanak ovulacije. Kokain može dovesti čak do

moždanog udara, izaziva strah, razdražljivost, depresiju, suicidalne misli, Heroin

uzrokuje suzenje očiju, curenje nosa, intenzivno znojenje, proširenje zjenica, proljev,

grčeve u trbuhu, bolove u mišićima i kostima. Nikotin (iz duhanskog dima) uzrokuje

oštećenje krvožilnog sustava, kronične bolesti dišnog sustava, može dovesti do raka.

U razdoblju apstinencije (prestanka uzimanja sredstava ovisnosti) javlja se

apstinencijska kriza (neugodni tjelesni simptomi, loše psihičko stanje zbog jake želje

za sredstvom ovisnosti).

198

Bolesti koje se prenose krvlju

Najčešće su AIDS i hepatitis i to posebice uporabom već korištenih igala pri

ubrizgavanju sredstava ovisnosti. Hepatitis je virusna upala jetre koja dovodi do

oštećenja ili uništenja njezinih stanica. Može biti kratkotrajan (akutni) i

dugotrajan (kronični). Razlikujemo hepatitis A – uvijek akutan; hepatitis B –

serumski hepatitis, nalazi se u krvi, slini i spermi, a prenosi se transfuzijom krvi,

zaraženim iglama ili spolnim kontaktom; hepatitis C – može se prenjeti

transfuzijom krvi, spolnim odnosom, zaraženim iglama, preko ozljeda na koži.

Rizičnu skupinu čine ovisinici o drogama, promiskuitetne osobe, osobe koje su

se podvrgnule piercingu.

Dijabetes: rizični čimbenici, liječenje

Dijabetes – šećerna bolest – gušterača ne luči inzulin ili on ne djeluje ispravno

pa se u krvi nakuplja previše šećera – oboljeli moraju primati injekcije inzulina

i/ili (ovisno o tipu bolesti – inzulin ovisni tip I ili inzulin neovisni tip II) se

pridržavati posebnog režima prehrane i tjelesne aktivnosti, može se liječiti

transplantacijom gušterače ili izoliranih Langerhansovih otočića.

Rizični čimbenici za nastanak: naslijeđe i okolina (pretilost, nepravilna

prehrana, nedostatna tjelesna aktivnost)

Leukemija

Veliko povećanje broja nenormalnih leukocita u krvi. Leukociti nisu funkcionalni, ne

obavljaju svoju zadaću obrane organizma. Mogu biti akutne ili kronične. Ako bolest

zahvaća limfocite → limfatična leukemija, a ako zahvaća neutrofilne leukocite –

mijeloična leukemija.

199

Hemofilija

Nemogućnost zgrušavanja krvi od koje uglavnom boluju muškarci (objašnjeno u

genetici). Lječenje se provodi ubrizgavanjem faktora zgrušavanja koji nedostaje.

Značenje programa imunizacije djece

Trajnom i programiranom imunizacijom (cijepljenjem) iskorijenjene su neke teške

bolesti na svjetskoj razini (npr. velike boginje). Imunizacijom se sprječava razvoj

brojnih zaraznih bolesti.

Važnost transplantacije i doniranja organa

Presađivanje ili transplantacija organa → širom svijeta prihvaćena i uspješna metoda

liječenja bolesnika kod kojih je došlo do nepovratnog zatajenja funkcije organa.

Uspješno presađivanje, i kada nije od vitalnog značaja, doprinosi poboljšanju kvalitete

života primatelja.

Povezanost nastanka bolesti s poremećajima u radu endokrinih žlijezda

Hipotireoza – smanjeno lučenje hormona štitnjače – usporavaju se tjelesne i metalne

funkcije. Jedna vrsta hipotireoze može biti uzrokovana nedostatkom joda u hrani (jod

je nužan za sintezu hormona štitinjače). Dolazi do smanjenog lučenja hormona

štitnjače, a njeno tkivo buja → gušavost

Postoji i hipertireoza – pojačano lučenje hormona štitnjače.

Gigantizam – posljedica prevelike količine hormona rasta.

Patuljasti rast – smanjeno lučenje hormona rasta.

Dijabetes – gušterača ne luči hormon inzulin.

Moždana kap; rizični čimbenici

Propadanje dijela mozga koji ostane bez opskrbe krvlju zbog poremećaja u krvotoku mozga

Rizični čimbenici: pušenje, trajno povišeni kolesterol, šećerna bolest.

200

Degenerativne bolesti živčanog sustava

Postupno propadanje neurona u mozgu

Parkinsonova bolest, Alzheimerova bolest (senilna demencija), multipla skleroza

Opasnost buke za zdravlje

Jaki zvukovi mogu uzrokovati bol u ušima, vrtoglavicu, mučninu, razdražljivost i umor, a

dugotrajna izloženost buki uzrokuje trajno oštećenje sluha. Jedinica za jačinu zvuka izražava

se u decibelima (dB). Opasnosti za sluh nema u rasponu od 10-80 dB, od 80-110 dB postoji

opasnost za sluh, a u rasponu od 120-140 dB moguće je oštećenje sluha već pri kratkom

izlaganju.

201

7 GENETIKA

a. Osnovni genetički pojmovi i njihovi međuodnosi

Definicija genetike i povezanost s ostalim biološkim disciplinama

Genetika je znanost koja se bavi istraživanjem svih aspekata nasljeđivanja. Nasljeđivanje se

može proučavati na raličitim organizacijskim razinama života – na razini molekula,

kromosoma, stanica, jedinki, populacija, vrsta itd.

Predmeti proučavanja genetike jesu struktura, prijenos i djelovanje njasljedne tvari u stanici.

Proučavanje nasljeđivanja na razini jedinki bavi se KLASIČNA ili MENDELOVA

GENETIKA

Područje genetike koje istražuje nasljeđivanje na razini stanica i kromosoma jest

CITOGENETIKA

Područje genetike koje se bavi nasljeđivanjem na razini populacija jest POPULACIJSKA

GENETIKA

Istraživanje nasljeđivanja na razini molekula jest MOLEKULARNA GENETIKA

Područje genetike koje na temelju strukture i funkcije genetičkog materijala te analize

nasljeđivanja na razini populacija i vrsta potvrđuju evolucijske postavke jest EVOLUCIJSKA

GENETIKA

Razvojem tehnika molekularne genetike utemeljeno je najnovije područje genetike

GENETIČKO INŽENJERSTVO

Genetika je povezana sa svim biološkim disciplinama koje proučavaju pojedine skupine

organizama (botanika, zoologija, biologija čovjeka, mikrobiologija...) jer se s genetičkog

stajališta istražuju sve skupine organizama. Genetika je najdublje povezana s biologijom

stanice (� citogenetika – proučava promjene broja i oblika kromosoma vidljive

mikroskopom) i molekularnom biologijom (� molekularna genetika – proučava

202

naslijeđivanje na razini molekule DNA odnosno RNA). Izvan biologije, genetika je najdublje

povezana s biotehnologijom (genetičko inženjerstvo), medicinom (najviše nas zanima naša

vlastita genetika, genetika čovjeka, kako bismo spriječili i lije čili genetske poremećaje) i

statistikom (populacijska genetika).

Nasljedna tvar i nasljedna svojstva

Nasljeđuje se uputa za izgradnju i funkcioniranje organizma, a ta je uputa sadržana u genima.

Dakle, nasljeđuju se geni koji određuju svojstva (FENOTIP→ svaka morfološka osobina

vidljiva okom). Skup svih gena jednog organizma naziva se GENOTIP. Gen je dio molekule

DNA koja sadrži uputu za strukturu određenog polipeptida (bjelančevine). Gen je dio

molekule DNA koje se zajedno prepisuje u RNA (najčešće mRNA). Nasljedna je tvar, dakle,

DNA.

Nasljedna svojstva → značajke organizma koje su rezultat nasljeđivanja (prijenosa nasljedne

tvari s roditelja na potomke). Ona nisu fizička osnova nasljeđivanja, nego su to geni koji

određuju ta svojstva.

Genotip i fenotip

GENOTIP – svi geni nekog organizma; genetička struktura jedinke.

FENOTIP – izgled i funkcija organizma kao rezultat međudjelovanja njegova genotipa i

okoliša.

Odnos gena i okoline u oblikovanju fenotipa

Na fenotip utječu i geni i okolina (dostupnost hranjivih tvari, izloženost štetnim

tvarima, kod ljudi odgoj...). Geni određuju okvire unutar kojih okoliš može utjecati na

fenotip. Ponekad su okviri široki, a ponekad izrazito uski. Uglavnom su okviri

poligenskih svojstava (fenotipska značajka pod kontrolom većeg broja gena) širi u

odnosu na monogenske okvire (jedno svojstvo – jedan gen).

203

Klon i populacija

KLON – populacija stanica ili organizama koji su nastali mitozom od jedne stanice ili

zajedničkog pretka. Kloniranje je vrsta nespolnog razmnožavanja. Tako se razmnožavaju

biljke, mnogi mikroorganizmi i neke jednostavne životinje. Primjeri: jagoda se klonira

vriježama, krumpir gomoljima, afrička ljubičica i carska begonija listovima...

POPULACIJA – skup jedinki iste vrste koje žive na određenom prostoru u određenom

vremenu (mogu se međusobno razmnožavati). Svi su pripadnici iste populacije povezani

nizom svojstava: sličan genotip i fenotip, razmnožavanjem, način prehrane i ponašanje.

Primjeri: svi maslačci na jednoj livadi, šišmiši u jednoj spilji...

b. Kemijska građa i mehanizam djelovanja gena

Građa, uloga i svojstva nukleinskih kiselina

(vidi više o nukleinskim kiselinama u 1. poglavlju Biologija stanice)

Podjela nukleinskih kiselima: DNA (deoksiribonukleinska kiseline, dvolančana), RNA

(ribonukleinska kiselina, uglavnom jednolančana) → može biti mRNA („messenger RNA“ ili

„glasnička RNA“), tRNA („transfer RNA“ ili „transportna RNA“), rRNA („ribosomal RNA“ ili

„ribosomska RNA“)

DNA (deoksiribonukleinska kiselina) – čine je dva polinukleotidna lanca omotana oko

zamišljene osi u dvolančanu zavojnicu. Osnovna jedinica strukture molekule DNA je

NUKLEOTID. Svaki nukleotid čine: ŠEĆER (pentoza – deoksiriboza), FOSFATNA SKUPINA i

DUŠIKOVA BAZA (purinske dušikove baze jesu adenin i gvanin, a pirimidinske timin i

citozin). Baza je vezana za šećer preko 1C atoma. Fosfatna je skupina vezana za šećer

preko 5C atoma. Novi se nukleotidi vežu na hidroksilnu skupinu ( -OH) na atomu

šećera. To je 3' kraj polinukleotidnog lanca. Drugi kraj lanca jest 5' kraj. Polinukleotidni

lanci su antiparalelni, a međusobno su povezani vodikovim vezama između

komplementarnih dušikovih baza (adenin s timinom, gvanin s citozinom).

Uloga nukleinskih kiselina: pohranjivanje i nasljedni prijenos upute za građu i funkcioniranje

organizma.

Svojstva nukleinskih kiselina: Pohranjivanje informacije, sposobnost udvostručivanje,

stabilnost strukture, mogućnost promjene.

204

RNA – građena je od ribonukelotida povezanih u lanac na isti način kao u molekuli DNA.

Šećer je riboza. Ona sadrži na atomu 2C OH–skupinu koje nema u deoksiribozi. To je jedina

razlika između ta dva šećera. U strukturi RNA umjesto timina dolazi uracil.

Uloga molekula RNA

Tip RNA Uloga

mRNA Donosi prijepis upute s molekule DNA za

redoslijed aminokiseline u proteinu

tRNA Donosi odgovarajuću aminokiselinu na

ribosom tijekom sinteze proteina

rRNA Sudjeluje u građi ribosoma i povezivanju

aminokiselina peptidnom vezom u lanac

Upravljanje gena životnim procesima (biosinteza proteina)

� Glasnička ili mRNA – prenosi genetički informaciju iz jezgre u citoplazme.

Proces sinteze mRNA na polinukleotidnom lancu kalupu DNA naziva se

PREPISIVANJEM ili TRANSKRIPCIJOM (na principu komplementarnih baza s

pomoću enzima RNA–polimeraze.)

� Molekula mRNA nosi informaciju u obliku tripleta baza koje nazivamo

KODON. Nakon što je transkripcija završena, mRNA prolazi kroz pore

jezgrine membrane u citoplazmu do ribosoma.

� Prijenosna ili tRNA – prenosi aminokiseline do ribosoma, MJESTA

BIOSINTEZE BJELANČEVINA. Postoji najmanje 20 tRNA, po jedna za svaku

aminokislinu. Molekula tRNA je jednolančana, a jedan kraj sadrži triplet

nukleotida – ANTIKODON – on je komplementaran jednom ili više kodona

u molekuli mRNA. Drugi kraj molekule tRNA nosi mjesto za prihvaćanje

aminikiseline.

205

� Ribosomska RNA ili rRNA – sastavni je dio ribosoma

� Nakon transkirpcije u citoplazmi dolazi do sinteze bjelačevina kroz proces

PREVOĐENJA ili TRANSLACIJE → ribosom se kreće duž molekule mRNA

(ona sadrži kodon), a u citoplazmi se nalaze i molekule tRNA (one na

jednom kraju sadrže antikodon, a na drugom neku aminokiselinu) →

antikodon je komplementaran kodonu, a prepoznaju se na temelju

vodikovih veza koje se uspostavljaju među njima. Npr. jedan od kodona za

aminokiselinu fenilalanin je UUU, dakle komplementarni antikodon na

molekuli tRNA je AAA. U citoplazmi postoji enzim koji će tu aminokiselinu

vezati za tRNA s antikodonom AAA, a kada se u području prevođenja

prijepisa (na ribosomima) pojavi kodon UUU, s njime će se, na principu

komplemetarnosti, vezati antikodon AAA koji čini jedan kraj tRNA, te

aminokiselina fenilalanin koja je vezana na drugom kraju tRNA → zatim će

molekula rRNA omogućiti vezivanje fenilalanina s prethodnom kiselinom

(stvara se peptidna veza), a mRNA će se pomaknuti za jedan triplet u svrhu

vezivanje neke nove aminokiseline → taj se proces ponavlja sve dok se u

području prevođenja pojavi jedan od STOP kodona (UAA, UAG, UGA),

dok je prvi kodon kojega ribosom prevodi START kodon (AUG).

c. Građa i organizacija nasljedne tvari virusa, prokariota i eukariota

Kromosomska teorija nasljeđivanja

U sintetskoj (S) fazi životnog ciklusa stanice, pomoću enzima DNA polimeraze odvija

se semikonzervativna replikacija DNA (na svakom lancu sintetizira se novi,

komplementaran tako da se svaka nova DNA sastoji od jednog roditeljskog i jednog

novosintetiziranog lanca), kod eukariota svaka udvostručena DNA čini dvije kromatide

kromosoma međusobno povezane centromerom (pričvrsnicom pomoću koje se

pričvršćuju za diobeno vreteno) – eukariotski kromosom sastoji se od DNA omotane

(pakirane) oko bjelančevina, to je transportni oblik DNA koji je najjače spiraliziran

(najgušće pakiran) u metafazi diobe (prije razdvajanja kromatida koje je time

206

olakšano). Sva biološka svojstva stanice određena su genima tj. dijelovima molekula DNA

koje se prenose iz roditeljske stanice na stanicu potomak u obliku kromosoma (1 molekula

DNA � 1 kromosom – ali kromosom prije diobe sadrži 2 iste molekule DNA jer se DNA

udvostručila), kromosom je gusto pakirani oblik u kojem se molekula DNA nalazi za vrijeme

stanične diobe.

Temeljna građa, broj i vrsta kromosoma, kromosomske garniture

S obziroma na staničnu građu razlikujemo prokariotski i eukariotski kromosom.

o PROKARIOTSKI: kružna dvolančana molekula DNA. Takve kromosome imaju

bakterije, virusi i organeli eukariotske stanice (plastidi i mitohondriji).

o EUKARIOTSKI: štapićasta struktura koja se nalazi u jezgri i ima linearno

poredane gene, nastaje zgušnjavanjem tankih niti kromatina za vrijeme stanične

diobe. Izgrađen od DNA i proteina.

GRAĐA KROMOSOMA

1. Kromatida

2. Centromera (pričvrsnica)

3. Kraći krak

4. Duži krak

207

Razlika između genskog sustava bakterije i virusa i eukariota

VIRUSI – nemaju staničnu organizaciju, sadrže jednu molekulu nukelinske kiseline

(DNA ili RNA, jednolančana ili dvolančana, linearna ili kružna) koja im čini cijeli

genom – ona se nalazi unutar bjelančevinastog omotača, tj. kapside.

Virusi su obligatni paraziti, tj. nemaju vlastitu izmjenu tvari, niti se mogu sami

razmnožavati → ovise o živoj stanici koju napadaju (koriste njene mehanizme za

replikaciju DNA te transkripciju i translaciju).

BAKTERIJE – nositeljica genetičke upute jest kružna prstenasta molekula –

NUKLEOID (bakterijski kromosom). Uz bakterijski se kromosom u stanici mogu

208

nalaziti i plazmidi, male kružne molekule DNA – one su nezavisne samoreplicirajuće

čestice, sadrže mali broj gena, često važnih za bakterijsku otpornost na antibiotike i

druge funkcije koje nisu nužne za preživljavanje bakterije u normalnim uvjetima, ali

mogu omogućiti preživljavanje u promijenjenim, nepovoljnim uvjetima (npr. F-

plazmid omogućuje izmjenu genetičkog materijala između bakterija

konjugacijom).

EUKARIOTI - genetski materijal je organiziran u KROMOSOM - svaki sadrži jednu

molekulu linearne DNA koja je povezana s HISTONIMA (proteini) – koji formiraju

KROMATIN – sadrži ponavljajuće jedinice – NUKLEOSOME.

Kada se stanica ne dijeli DNA i udruženi proteini pojavljuju se kao vlakanasta masa –

KROMATIN

d. Značenje mejoze i križanja za nasljeđivanje

Osnovna načela određivanja spola (u čovjeka i drugih sisavaca)

Čovjek u tjelesnim stanicama ima 46 kromosoma (2n=46): 22 para autosoma

(tjelesnih kromosoma) i jedan par spolnih kromosoma. Po spolnim se

kromosomima razlikuju kromosomski setovi muškarca i žene:

ŽENE: 44+X+X

MUŠKARCI: 44+X+Y

kariotip žene (nema Y

kromosoma)

kariotip muškarca

kariotip muškarca

209

Nakon gametogeneze u ženke svaka jajna stanica sadrži jedan X kromosom –

homogametan spol

Nakon gametogeneze u mužjaka ½ spermija ima X kromosoma, a ½ ima Y

kromosoma (heterogametan spol). Ako jajnu stanicu oplodi spermij s X

kromosomom, iz novonastale zigote kromosomske garniture 44 +X+X razvit će se

jedninka ženskog spola. Ako jajnu stanicu oplodi kromosom s Y kromosomom,

zigota će imati kromosomsku garnituru oblika 44+X+Y pa će se razviti jednika

muškog spola.

Uzroci varijabilnosti ( = raznolikosti genotipa i fenotipa različitih organizama iste

vrste)

MUTACIJE – iznenadna promjena nasljedne tvari → mogu biti genske

(točkaste) i kromosomske.

GENSKE – događaju se unutar jednog gena → nastaju novi oblici alela.

Promjene u molekuli mogu nastati u tjelesnim stanicama (somatske

mutacije), ali i u gametama (germinativne mutacije). Somatske mutacije

nisu nasljedne → nisu nastale u gametama. Primjeri: bijeli pramen kose u

ljudi, šarolikost cvjetova i listova u nekih biljaka, ali se pretpostavlja da

maligne bolesti (tumori) započinju kao somatske mutacije. Geminativne su

mutacije nasljedne i utječu na gensku varijabilnost vrsta.

Mutacije mogu nastati SPONTANO (same od sebe), a mogu biti

INDUCIRANE (nastaje djelovanjem nekog čimbenika).

Molekularna osnova i spontanih i inuciranih mutacije je ista → nastaju zbog

grešaka u replikaciji DNA, tj. mogu nastati supstitucijom (zamjena jednog

nukleotida i njegova para u lancu), adicijom (umetanje jednog ili više

parova nukleotida), delecijom (gubitak jednog ili više parova nukleotida).

Kromosomske mutacije obuhvaćaju promjenu broja ili promjenu strukture

kromosoma (kromosomske aberacije)

Promjene broja kromosoma: Može zahvaćati sve kromosome u

kromosomskom setu (euploidija) ili pojedine kromosome (aneuploidija)

210

EUPLOIDIJA

MONOPLOIDI ILI HAPLOIDI POLIPLOIDI

Imaju jedan set kromosoma(n).

Nastaju iz neoplođene jajne stanice i

vrlo su rijetki u viših organizama. Npr.

mužjaci pčele, tj. trutovi su haploidi

jer se razvijaju iz neoplođene jajne

stanice

Tri ili više setova korosoma:

triploid(3n), tetraploid(4n),

pentaploid(5n)...

Ograničeno na biljno carstvo

Npr. kultivirani krumpir je tetraploid,

a kultivirana pšenica heskaploid.

Promjene strukture kromosoma (kromosomske aberacije)

Posljedica su loma kromosoma ili pogrešaka tokom krosingovera.

Kromosomske aberacije djelimo na delecije, duplikacije, inverzije i

translokacije

MODIFIKACIJE – nenaslijedne promjene nastale uslijed utjecaja okoliša. Nastaju najčešće

djelovanjem klimatskih utjecaja (temperatura, vlaga, svjetlost, nadmorska visina i dr.).

Pocrnjela koža na suncu je primjer privremene modifikacije.

Kromosomske aberacije: a) delecija b)duplikacija c) inverzija d) translokacija

211

REKOMBINACIJE – 3 su izvora odgovorna za genetičku raznolikost, a to su:

• nezavisna orijentacija i razilaženje kromosoma

• krosingover

• slučajna oplodnja

Rekombinacija se javlja i u bakterija (prokarioti) – to su procesi transformacije, konjugacije i

transdukcije.

KRIŽANJE – miješanje genskog materijala dvaju roditelja, još se naziva i hibridizacija.

Značenje nezavisnog razdvajanja homolognih kromosoma i krosingovera

U profazi I. prilikom sparivanja homolognih kromosoma u bivalente može doći do

izmjene genetičkog materijala (crossing-over = ukriženje) između nesestrinskih

kromatida, a u anafazi I. i II. svaki bivalent odnosno homologni kromosom razdvaja se

neovisno o ostalima (postoji slučajnost poput bacanja novčića na koji će pol stanice

otići majčin odnosno očev kromosom) – sve to doprinosi varijabilnosti, jer zbog tih

procesa gamete nisu identične stanici od koje su nastale niti međusobno, nego mogu

nastati razne kombinacije.

Dominantna i recesivna svojstva, roditeljska (parentalna) i generacija

potomaka (filijalna)

DOMINANTNA (PREVLADAVAJUĆA) SVOJSTVA: dolaze do izražaja u fenotipu ako

su prisutna u genotipu.

RECESIVNA (POTISNUTA) SVOJSTVA: dolaze do izražaja u fenotipu samo ako u

genotipu nisu prisutni odgovarajući dominantni aleli.

RODITELJSKA (PARENTALNA) LINIJA: P-generacija, to su jednike kojima

počinjemo križanje.

GENERACIJA POTOMAKA (FILIJALNA): F1-generacija (prva filijalna generacija), te

jedinke predstavljaju potomke. Ako potomke, odnosno jedinke F1-generacije križamo

212

međusobno ili se oni samooplode (grašak je samooplodna biljka, tj. u svakom se

cvijetu nalaze i muški i ženski rasplodni organi pa se redovito jajna stanica oplodi

peludom istog cvijeta), dobit ćemo drugu filijalnu generaciju, tj. F2-generaciju.

Alel, homozigotni i heterozigotni organizmi

Svaki gen u diploidnoj (tjelesnoj) stanici dolazi u paru, a nazivamo ih aleli. Aleli se

nalaze na oba homologna kromosoma. Točan položaj gena na kromosomu naziva se

lokus. Za svaku karakteristiku jednika nasljeđuje dva alela: jedan od oca, drugi od

majke. Jedinka koja nosi iste alele za određeno svojstvo jest homozigot (KK ili kk).

Jedinka koja nosi različite alele za neko svojstvo je hetrozigot (Kk ili kK).

Primjeri monohibridnog, dihibridnog i intermedijarnog križanja

MONOHIBRIDNO KRIŽANJE: Praćenje jednog svojstva križanjem

generacije F1. U ovom primjeru križamo visoku jedinku graška (AA) s

niskom jednikom graška (aa)

Kao rezultat monohibiridnog križanja javljaju se dominantni i recesivni oblici u

približnom omjeru 3:1

213

DIHIBRIDNO KRIŽANJE: križanje u kojemu istodobno pratimo nasljeđivanje dvaju

svojstava, primjerice oblika i boje sjemenke graške.

Npr. križamo grašak okruglih i žutih sjemenki (OOŽŽ) s graškom naboranih i zelenih

sjemenki (oožž) – dakle to jeP-generacija koju predstavljaju homozigoti za ove dvije

osobine. Očito je da aleli „O“ i„Ž“ predstavljaju dominantne alele, a„o“ i „ž“ recesivne.

214

Kao rezultat dihibridnog križanja javljaju se dominantni i recesivni oblici u približnom

omjeru 9:3:3:1. Ovdje Mendel uočava da se svojstva nasljeđuju neovisno jedno o

drugom.

INTERMEDIJARNO KRIŽANJE: Nasljeđivanje u kojemu nema dominacije i

recesivnosti, a može se prikazati na primjeru križanja biljke zijevalice crvenog (C1C1) i

bijelog cvijeta (C2C2). U generaciji F1 sve su jedinke bile ružičaste boje. U generaciji F2

križanjem ružičastih zijevalica (samooplodnja) fenotipski omjer iznosi 1(crvena

zijevalica) : 2(ružičaste zijevalice) : 1 (bijela zijevalica). Dakle, očekivali bi da se u F1

generaciji pojave crveni cvjetovi, ali to nije slučaj! Naime alel C1 nije dovoljan za

proizvodnju dovoljne količine crvenog pigmenta, pa su cvjetovi u F1 generaciji svjetliji

Dihibridno križanje

215

u usporedbi s roditeljom. Tu govorimo o NEPOTPUNOJ DOMINACIJI (alel C1 ne

dominira u potpunosti nad alelom C2)

Između pojedinih alela može postojati križanje s dominacijom (monohibridno

križanje), a mogu postojati i aleli bez dominacije (intermedijarno križanje).

Mendelovi zakoni u riješavanju različitih tipova zadataka križanja

Mendelovi zakoni:

• 1. Mendelov zakon ili zakon o jednoličnosti generacije F1 govori da

križanjem čiste linije jedinki, tj. homozigotnih roditelja (AA, aa) nastaju

potomci generacije F1 koji su međusobno jednaki. Dakle, ako križamo

niski grašak s niskim graškom, svi su potomci niski, ta je karakteristika

recesivna, a da bi bila vidljiva u fenotipu oba alela moraju biti recesivna

(aa)

216

• 2. Mendelov zakon ili zakon segregacije (odvajanja alela tijekom mejoze)

u generaciji F2. Omjeri pojedinih svojstava konstantni su. Kod

monohibridnog križanja s dominacijom promatra se jedno svojstvo koje

se nasljeđuje, s tim da jedna biljka nosi dva dominantna alela (AA), a

druga dva recesicna za isto svojstvo (aa). Križanjem će se u F1 generaciji

pojaviti samo dominantna karakteristika, dok će u F2 generaciji doći u

omjeru 3:1

• 3. Mendelov zakon ili zakon neovisnog nasljeđivanja govori da se

pojedina svojstva (nasljeđuju se odvojeno) prilikom križanja dviju jedinki

raspoređuju slučajno, bez vidljivih pravila. Zato kod dihibridnog križanja

imamo 16 mogućih kombinacija alela.

1. zadatak

Križanjem miševa crne boje dobiveno je deset crnih i tri bijela miša. Koje je svojstvo

dominantno, a koje je recesivno? Koji je genotip parentalne generacije?

Rješenje:

Iz omjera 10:3 što možemo svesti na približan omjer 3:1 proizlazi da je crna boja

dominantno svojstvo, a bijela recesivno. Isto tako, riječ je o monohibridnom križanju s

dominacijom

Genotip parentalne generacije jest Cc x Cc

P Cc x Cc

:

2. zadatak

C c C c gamete

C Cc Cc cc F1

3 1

Crni miševi Bijeli miš

217

U rajčice plod može biti crvene i žute boje. Križane su biljke sljedećih fenotipova

Roditelji

Roditelji

a) Koji je fenotip dominantan?

b) Koji su genotipovi roditelja i potomaka?

Rješenje:

Dominantna je crvena boja ploda!

U prvom primjeru gdje se križaju dvije rajčice crvenih plodova genotipi mogu biti

(dvije kombinacije):

CC x CC

CC x Cc

U drugom primjeru da bi dobili približni fenotipski omjer 1:1 roditelji trebaju biti

genotipa:

Cc x cc

3. zadatak

Kakvi će se genotipovi i fenotipovi pojaviti u potomstvu nakon križanja ružičaste i

bijele jedinke noćurka (isto kao i kod biljke zijevalice → intermedijarno križanje)?

4. zadatak

Križanjem visoke ljubičaste jedinke s niskom ljubičastom jedinkom dobiveno je 40

visokih ljubičastih i 40 niskih ljubičastih potomaka (boja se odnosi na boju cvijeta).

crveni crveni x

Potomci → svi crveni plod

žuti plod crveni x

Potomci → 33 (crveni plod) : 36 (žuti plod)

218

Prikaži križanje služeći se simbolima V, v, A, a i odredi moguće genotipove roditelja i

potomaka

Multipli aleli (primjeri)

Postoje slučajevi kada je veći broj alela odgovoran za jedno svojstvo – MULTIPLI

ALELI

Primjer je AB0 – sustav krvnih grupa. Tri alela na jednom genu (I) kontroliraju

naslijeđe:

IA, IB, I0. Aleli IA i IB su kodominantni, što znači da nema ni dominacije jednog

alela nad drugim ni intermedijarnog fenotipa, već do izražaja dolaze oba

dominantna alela. Krvnu grupu određujemo po antigenima koji se nalaze na

eritrocitima, tako osobe krvne grupe A imaju na eritrocitima antigen A. Osobe

krvne grupe B imaju antigen B, a osobe krvne grupe 0 na eritrocitima nemaju

antigena. Osobe krvne grupe AB na eritrocitima imaju i antigen A i antigen B

(jer su aleli IA i IB kodominantni). Istodobno, aleli IA i IB su dominantni u

odnosu na alel I0

KRVNA

GRUPA

(FENOTIP)

GENOTIP

A IAIA, IAI0

B IBIB, IBI0

AB IAIB

0 I0I0

1. zadatak

Ako otac ima krvnu grupu A, a majka krvnu grupu B, koje krvne grupe mogu

imati njihova djeca? Roditelji su za svojstvo krvne grupe heterozigoti.

Rješenje:

homozigot

heterozigot

219

Budući da su heterozigoti genotipovi su im oblika:

P

Dakle, bit će zastupljene sve krvne grupe (A, B, AB, O)

2. zadatak

Ako otac ima krvnu grupu AB, a majka krvnu grupu A, koje krvne grupe mogu

imati njihova djeca? Majka je za svojstvo krvne grupe homozigot.

e. Vrste promjena genotipa, uzroci i posljedice

Mutacije, primjeri mutacija, vrste mutacija

Vidi Uzroci varijablinosti

Uzroci mutacija

1. Ionizirajuća zračenja – X-zračenje, zračenje iz svemira te različitih radioaktivnih

izvora → uzrokuju lomove molekula DNA ili lomove u drugim molekulama koje zatim

postaju reaktivne (slobodni radikali) i oštećuju DNA

2. Neionizirajuća zračenja – UV-zračenja

3. Kemijski mutageni – alkilirajući spojevi, analozi baza, akridinske boje, fenoli,

pesticidi, metali, azbestna vlakna i dr.

Učestalost korisnih i štetnih mutacija

Podrazumijevamo javljanje mutacije u uzroku stanica ili jedinki, a izražava se kao

broj mutacija na milijun gameta. Stopa mutacija varira od organizma do

organizma i od gena do gena. Spontane mutacije su rjeđe od induciranih, a

IBIO IAI0 x

IA I0 IB I0 gamete

IAIB IAI0 I0I0 IBI0 F1

220

korisne su rjeđe od štetnih. Čimbenici koji utječu na stopu mutacije su: veličina

gena (što je gen veći, veća je mogućnost mutacije), genotip, temperatura,

starenje, mutageni. Općenito, svaka određena mutacija je jako rijetka, ali budući

da organizmi imaju jako puno gena, mutacije općenito su česta pojava.

Nasljedne bolesti uzrokovane genima smještenim na spolnim kromosomima

Spolni kromosomi određuju spol, no oni nose i druge gene. Nasljeđivanje tih

gena vezano je uz spol pa su to SPOLNO VEZANI GENI → njihovo je

nasljeđivanje različito od nasljeđivanja gena na autosomima (tjelesnim

kromosomima). Kada se govori o spolno vezanom nasljeđivanju, u prvom se

redu misli na nasljeđivanje X kromosoma (jer je X kromosom puno veći nego Y

kromosom, X kromosom ima puno više gena)

Npr. gen za sintezu crvenog ili zelenog pigmenta u osjetilnim stanicama

mrežnice nalazi se na kromosomu X (XD ili Xd). Da bi se kod žene očitovao

daltonizam (neraspoznavanje boja), oba njezina X kromosoma moraju nositi

recesivni alel (XdXd). Da bi bila zdrava može biti dominantni homozigot (XDXD)

ili heterozigot (XDXd) – jer ima alel XD za sintezu pigmenta. Muškarac će biti

zdrav samo ukoliko na X kromosomu ima dominantan alel (XDY), a muškarac

daltonist ima recesivni alel (XdY) → to je zato što na Y kromsomu nema alela za

sintezu pigmenta koji bi „prekrio“ recesivni alel Xd. Zato je daltonizam puno

češći u muškaraca nego u žena.

Isto se događa kod hemofilije (nemogućnost zgrušavanja krvi) i mišićne

distrofije (slabljenje i propadanje mišića), to su SPOLNO VEZANE BOLESTI.

1. zadatak

Daltonizam je spolno vezano recesivno svojstvo. Zdrava žena (nositeljica)

udaje se za muškarca daltonista.

a) Kakav je genotip majke tog muškarca?

b) Hoće li njihovo dijete biti daltonist?

Rješenje:

221

a) Ako je muškarac daltonist tada on na X kromosomu ima recesivni alel (XdY).

Majka je morala biti ili nositeljica (XDXd) ili bolesna (XdXd) → križajte s

zdravim, a zatim s bolesnim ocem. Dobit ćete uvijek bolesnog muškog

potomka!

b) Moguće potomstvo je:

Dakle, njihovo dijete, bez obzira na spol, ima 50% šanse da bude daltonist.

Kromsomske aberacije u čovjeka

Downov sindrom spada u kromosomske aberacije, točnije to je primjer

aneuploidije (promjena broja kromosoma koja zahvaća pojedine kromosome

u setu) u čovjeka (vidi Uzroci varijabilnosti – mutacije), Downom sindrom

još se naziva i trisomija 21. kromosoma → javljaju se 3 kopije kromosoma 21

(2n+1). Fenotipski se javlja mentalna retardacija, mongoloidno smještene oči,

nizak rast, široka i kratka lubanja, zdepasti udovi, srčane mane i dr.

Uz Downov sindrom primjer je Turnerov sindrom. To je jedini primjer

monosomije kod koje čovjek preživljava. Kromosomska garnitura oboljele

osobe je 44+X0 (2n-1), riječ je dakle o ženskim osobama s jednim X

kromosomom, koje su spolno nezrele i sterilne

Povezanost mutacije i malignih oboljenja, rizični čimbenici i ponašanje

Somatske mutacije mogu uzrokovati tumore. Tumor nastaje zbog nekotrolirane

diobe stanica koja je posljedica poremećaja regulacije staničnog ciklusa. U svim

stanicama nalaze se onkogeni, a aktivni su samo tijekom embrionalnog razvoja.

gameta od majke � XD Xd

gameta od oca ↓

Xd XDXd zdrava

žena nositeljica

XdXd bolesna

žena

Y XDY zdrav

muškarac

XdY bolestan

muškarac

222

Ukoliko se aktiviraju, dolazi do nekotrolirane diobe stanica. Geni supresori

inhibiraju staničnu diobu, no ako dođe do mutacije u supresorima, poremeti se

njihova funkcija te dolazi do nekotrolirane diobe stanica i njihove

transformacije u tumorske stanice.

Tumor je rezultat serije genetičkih događaja, mutacija u genima koji

kontroliraju stanični ciklus. Neke od tih mutacija su nasljedne, a neke nastaju

zbog oštećenja molekule DNA uslijed različitih tvari iz okoliša koje nazivamo

kancerogenima. Svi kancerogeni izazivaju mutacije pa ih zovemo i mutagenima

→ zračenja, pesticidi, duhanski dim, neki konzervansi i dr. Stoga treba

izbjegavati izloženost takvim tvarima.

f. Primjena genetike na različitim podružjima ljudske djelatnosti

Metode proučavanja nasljeđivanja u ljudi

Budući da nije moguće provoditi eksperimente križanja na ljudima, u genetici čovjeka

koriste se druge metode: proučavanje rodoslovlja i citogenetska istraživanja.

Rodoslovlje ili obiteljsko stablo grafički je prikaz nekoliko generacija rodbinskog

odnosa između predaka i potomaka. Koristi se za praćenje učestalosti nekih

dominantnih/recesivnih svojstava, nasljednih bolesti i nepravilnosti. Svojstva određena

jednim genom nasljeđuju se Mendelovim pravilima monohobridnog križanja i mogu se

pratiti rodoslovnim stablom.

Citogenetska istraživanja - analiza genetičke upute čovjeka općenito te pojedinaca

radi otkrivanja mogućih genetskih poremećaja

Nasljeđivanje hemofilije pomoću rodoslovlja

Zadatak:

Prikaži rodoslovlje obitelji kod koje 16. potomak treće generacije ima hemofiliju ako

se zna da su 14. i 15. potomak ženskog spola jednojajčani blizanci također bolesni.

Isto tako, zna se da su djedovi bili bolesni, a bake nositeljice recesivnog svojstva.

Rješenje:

223

1. Generacije se u rodoslovnom stablo označavaju rimskim brojevima (I, II, III, IV...)

2. Svakom se pojedincu pridaje redni broj počevši s 1 kojeg dajemo jedinki prve

generacije, pazeći da broj pridajemo s lijeva na desno (predstavnik prve generacije

koji se nalazi lijevo, ima broj 1)

3. Rodoslovlje koristi simboliku

I. generaciju čine bake i djedovi, djedovi su bolesni (XhY), a bake nositeljice (XhXH)

Križanje bolesnog djeda i bake nositeljice:

XhY x XhXH

Dakle nastaju 4 potomka (oboljela žena, nosteljica, oboljeli muškarac, zdrav muškarac),

potpuno će iste potomke imati drugi baka i djed jer je i drugi djed bolestan, a i druga baka

nositeljica. Dakle, ovi potomci baka i djedova predstavljat će II. generaciju. Sada moramo

provjeriti križanjem kojih jedinki druge generacije ćemo dobiti oboljele jednojajčane blizance

i oboljelog muškog potomka.

muškarac žena oboljeli

muškarac

oboljela

žena

nositeljica brak

Jednojajčani

blizanci

Preminulo

dijete

P

gamete Xh Y Xh XH

XhXh

XhXH XhY XHY oboljela

žena nositeljica oboljeli

muškarac

Zdrav

muškarac

224

To će biti ako križamo bolesnu ženu i bolesnog muškarca (križate na isti način kao i gore).

Točnije tada ćete dobiti sve bolesne potomke, tj. oboljele jednojajčane blizance i dva bolesna

muškarca.

Primjena DNA u tehnologiji

• Proizvodnja velikih količina bjelančevina koje je teško dobiti na drugi način (hormon

rasta, inzulin, interferon, faktor zgrušavanja, cjepiva) – organizmi, najčešće bakterije

ili plijesni, genetski se modificiraju tako da ih proizvode i izlučuju.

• Primjena u kartiranju humanog genoma, genska savjetovališta za planiranje

obitelji

• Genska terapija – unošenje zdravog gena u pacijentove stanice koje su pogođene

bolešću uzrokovanom nedostatkom tog gena. Danas se primjenjuje na monogenskim

bolestima (cistična fibroza, hemofilija, srpasta anemija i dr.)

• Trasngenični ili genetički modificirani organizmi (GMO) – BILJKE→ otporne na

razne nametnike, herbicide. ŽIVOTINJE → krupnije, meso bolje prehrambene

kvalitete (svinje, krave, kunići, ovce)

• Industrija – proizvodnja bakterija za razgradnju toksičnog otpada, uzgoj algi u

marikulturi radi proizvodnje hrane i ostalih sastojaka, poboljšanje metoda u

proizvodnji hrane, genetski preinačeni kvasci koji celulozu mogu pretvarati u alkohol i

dr.

I

II

III

XhXh XhXh XhY XhY

1 2 3 4

5 6 7 9 10 11 12

13

8

16 15 14

225

DODATNO: Zadaci iz genetike

1. U istoj bolnici rođene su četiri bebe. Došlo je do zamjene njihovih identifikacijskih

brojeva. Svaka je beba imala drukčiju krvnu grupu (A, B, AB, 0). Krvne grupe

roditeljski parova su sljedeće

Anić ♂ A ♀ B

Papić♂ B ♀ 0

Babić♂0♀ 0

Nikolić♂ AB ♀0

Koje dijete treba dobiti koji bračni par?

(Rj: Babići: dijete krvne grupe 0, Papići: dijete krvne grupe B, Anići: dijete krvne grupe AB,

Nikolići: dijete krvne grupe A)

2. Jedna vrsta anemije u ljudi, talasemija, determinirana je Tm alelom. Homozigot

TmTm uzrokuje vrlo jak oblik anemije (talasemija major) dok je kod heterozigota

(TmTn) anemija izražena u blažem obliku (talasemija minor)

1. Kakav je genotip zdrave osobe?

2. Pod pretpostavkom da osobe koje boluju od od talasemije major umru prije

nastupanja spolne zrelosti, koji se postotak anemičnih osoba očekuje križanjem:

a) anemične i normalne osobe

b) anemične i anemične osobe

(Rj: 1. TnTn; a) 50%; b) 75%)

3. Uzgajivač miševa zapazio je da križanjem čistih linija miševa sa repom dugim

100mm i sa kratkim repom od 50 mm dobiva potomstvo dužine repa 75mm. Kako

bi biološki objasnio ovaj rezultat?

226

4. Djevojka čiji je otac imao hemofiliju udaje se za zdravog muškarca. Kolika je

mogućnost pojave hemofilije kod njihove djece? Hoće li ženski potomci bolovati

od hemofilije? Objasni.

(Rj.: vjerojatnost pojave hemofilije kod njihovih muških potomaka je 50%; ženski

potomci neće bolovati od hemofilije – imaju samo 50% šanse da budu nositeljice)

5. Križanjem jedinki graška visokog rasta i okrugle sjemenke sa jedinkama niskog

rasta i naborane sjemenke dobiveno sveukupno 384 potomaka. Koliko je broj

recesivnih homozigota?

(Rj: 24)

Simboli koje genetika koristi razrađeni su u katalogu (na kraju)

227

8 EVOLUCIJA

a. Osnovni pojmovi i etape kemijske i biološke evolucije

Definicija evolucije

Evolucija je znanost o postanku i razvoju života na Zemlji

Razlikovati kemijsku i biološku evoluciju

Kemijska evolucija → postanak prvih jednostavnih pa sve složenijih molekula na

novonastalom planetu (Zemlja) – preduvjet za biološku evoluciju

Biološka evolucija → tijek razvoja živih organizama (od prve prave stanice do

modernog čovjeka)

Miller-Ureyev pokus; objašnjenje kemijske evolucije

električno izbijanje

ulaz vode

izlaz vode

voda s organskim tvarima zagrijana voda

H2O, H2, CH4, NH3

Millerov pokus

(hladilo)

228

Miller je u laboratoriju oponašao uvjete koji su vjerojatno vladali u prvobitnoj

atmosferi. Ta atmosfera je sadržavala H2O, H2, CH4, NH3, a znanstvenici su tijekom 7

dana električnim iskrenjem oponašali munje koje su sijevale u takvoj atmosferi.

Istodobno je sustav lagano zagrijavan pa je dolazilo do kondenzacije vodenih para

(kiša) i isparavanja iz tako nastalog „praoceana“ → analizom te otopine utvrdili su

postojanje organskih spojeva (među njima i aminokiselina) → ovaj se pokus smatra

potvrdom kemijske evolucije (dolazi do pojave prvih složenih kemijskih spojeva) –

preduvjet za biološku evoluciju (pojava prvih stanica)

Oparinov pokus; koacervatne kapljice

Koacervatne kapljice su nakupine polimernih molekulakoje se drže zajedno u malim

kapljicama okruženima tekućinom. Koacervati mogu nastati od proteina,

ugljikohidrata ili nukleinskih kiselina. Mogu rasti – pasivno koncentriraju tvari iz

okoliša, a kada dosegnu kritičnu masu podijele se. Ruski biokemičar A. Oparin prvi je

dobio koacervatne kapljice u pokusima → smatra se da su one prijelazni oblik između

organske materije i žive tvari

Postanak i procjena starosti Svemira, Sunčevog sustava i Zemlje

Svemir je imao svoj početak i prošao je tzv. kozmičku evoluciju → ona je započela tzv.

Velikim praskom prije oko 13 milijardi godina. Starost sunčevog sustava je oko 5 milijardi

godina. Zemlja je vjerojatno nastala spajanjem nekoliko manjih planeta koji su se oblikovali

od prašine i plinova prije 4.8 milijardi godina.

Protobionti

Probionti su kuglaste nakupine organskih makromolekula s dvoslojnom membranom. Smatra

se da je takav mogao biti prvi oblik života. Osobine probionta: probionti su "jednostanični"

(prostor obavijen membranom može se smatrati prvobitnom stanicom), "prokarioti" (nisu

unutrašnjim membranama podijeljeni na odjeljke – organele), heterotrofni (mogu kroz

membranu uzimati tvari iz okoliša, mogu sadržavati enzime koji razgradnjom nekih od tih

tvari oslobađaju energiju), anaerobni (opstaju u okolišu u kojem nema molekula kisika).

229

Filogenija je znanost (grana biologije) koja proučava evolucijske odnose između vrsta, prati

postanak živih bića od zajedničkoga pretka. Organizmi su se uglavnom razvijali od

jednostavnijih prema složenijima: prvo prokarioti pa eukarioti, jednostanični pa višestanični,

beskralješnjaci pa kralješnjaci, vodeni pa kopneni, poikilotermni (ribe, vodozemci, gmazovi)

pa homeotermni (sisavci, ptice), čovjek je jedna od najmlađih vrsta. Za detaljniji filogenijski

prikaz biološke evolucije vidi Geološke ere Zemljine prošlosti.

b. Dokazi evolucije

Dokazi evolucije i objašnjenje na primjerima

Dokazi iz biogeografije:

Biogeografija proučava raspored živih organizama na Zemlji. Geografska rasprostrajenost

upućuje na događanja u prošlosti. Npr. tigrove nalazimo samo u Aziji, lavove samo u Africi,

ljenjivce u Americi. Specifična je fauna Australije i Novog Zelanda (ti su se dijelovi rano

odvojili od ostalih) → bogata fauna tobolčara i jednootvora

Dokazi iz paleontologije

Paleontologija je znanost koja proučava fosilne ostatke živih bića na Zemlji (fosile) –

„opipljivi“ dokazi evolucije → ostaci nekad živućih organizama i njihovih aktivnosti (ljuske,

jaja, izmet, otisak stopala)

Fosili nastaju procesom fosilizacije koja se manifestira na više načina

• Okamenjivanje (petrifikacija) – zamjena organskih tvari anorganskim (CaCO3, SiO2)

• Pougljenjivanje (karbonizacija) – nepotpuna oksidacija tvari pod visokim tlakom. Tako

često nastaju fosili biljaka

• Bitumenizacija – biljni materijal prekrije voda, bez kisika

• Konzerviranje – očuvanje materijala pri visokim (mumificiranje) ili niskim

(smrzavanje) temperaturama

• Otiskivanje – nastanak otiska u stijeni

• Inkrustacija – na površini organskog ostatka se istaloži mineralna kora od aragonita,

kalcita ili kremena

230

Princip određivanja starosti fosila: najpouzdanija metoda je određivanje udjela

radioaktivnih izotopa u fosilu – npr. udio radioaktivnog izotopa ugljika 13C u ukupnoj

količini ugljika u organizmu u živih organizama je stalan jer ga stalno unose u sebe

prehranom (kruženje tvari u prirodi), no nakon uginuća organizam više ne unosi u

sebe 13C nego se taj izotop u njemu samo raspada, vrijeme poluraspada (vrijeme

potrebno da mu se količina smanji na polovicu početne količine) pojedinog

radioaktivnog izotopa je konstanta pa se određivanjem količine tog izotopa u fosilnom

uzorku (npr. udjela 13C u ukupnoj količini ugljika u uzorku) može odrediti koliko je

vremena proteklo od uginuća organizma

PRIJELAZNI OBLICI – vrste u razvoju. Imaju karakteristike pretpostavljenog pretka i potomka

te povezuju te dvije skupine. Prijelazni oblici omogućuju praćenje tijeka evolucije pojedinih

skupina npr. Arhaeopteryx – prijelazni oblik između gmazova i ptica.

ŽIVI FOSILI – vrste ili skupine organizama koje se nisu uopće ili su se vrlo malo mijenjale

tijekom milijuna godina. Životinjski predstavnici: resoperke, crvene pande, krokodili, indijska

lađica; biljni: ginko, neke paprtati, velvičija, cikade

RAZVOJNI NIZ – uzastopni prijelazni oblici →mogu se pratiti postpune promjene neke vrste ili

skupine organizama. Poznati su razvojni nazovi konja i slona. Razvojni niz barskog puža

ogrca: stariji oblici imaju glatku kućicu, a mlađu sve kvrgaviju

231

Dokazi iz poredbene anatomije

Dokazi na osnovi organa istog podrijetla – potiču od zajedničkog pretka, tj. razvijaju se

djelovanjem istih gena. Organe različitih uloga, a istog podrijetla zovemo homologni organi

(prednji udovi kitovima služe za plivanje, a psima za hodanje)

Organi koji imaju istu funkciju, ali su različitog podrijetla zovemo analogni organi ( krila

kukaca i krila ptica: služe za letenje, ali nisu istog podrijetla)

Još su važni zakržljali (rudimentarni) organi – nemaju aktivnu ulogu, ali upućuju na srodnost

pojedinih vrsta (trtična kost – ostatak repa, crvuljak – upućuje na prehranu biljnom hranom,

dlake i mišići dlaka), javljaju se u svih pripadnika neke vrste. Atavizmi – pojavljivanje osobina

koje su svojstvene pretcima (npr. u ljudi prekobrojan broj zubi, abnormalna dlakavost,

razvijen (mekani) rep, prekobrojne mliječne žlijezde i dr.) samo kod nekih pripadnika neke

vrste

Dokazi iz poredbene embriologije

U vrlo ranima fazama embrionalnog razvoja gotovo pa i nema razlike u zamecima svih

skupina kralježnjaka → upućuje na podrijetlo od zajedničkog pretka

Razvojni niz barskog puža ogrca

232

Dokazi iz molekularne biologije

Na osnovi sličnosti i razlika sljedova baza DNA može se ustvrditi srodnost organizama, tj.

kada je živio najmlađi zajednički predstavnik nekih dviju vrsta. Važno je odrediti i stopu

pojedinih mutacija i koje su to mutacije dovele do razlika među vrstama, a koje su dovele do

nastanka novih vrsta.

Geološke ere Zemljine prošlosti

(tablica ide od starijeg prema mlađem odozdo prema gore)

GEOLOŠKA RAZDOBLJA značajni oblici

živih bića

eoneoneoneon era period epohaepohaepohaepoha prvi hominidi

(čovjek)

kenozoik kvartar holocenholocenholocenholocen

pleistocenpleistocenpleistocenpleistocen sisavci se naglo

razvijaju i tercijar pliocenpliocenpliocenpliocen

Faze embrionalnog razvoja

233

F

A

N

E

R

O

Z

O

I

K

miocenmiocenmiocenmiocen postaju

dominantni oligocenoligocenoligocenoligocen

eoceneoceneoceneocen

paleocenpaleocenpaleocenpaleocen

mezozoik kreda izumiru mnoge

vrste; cvjetnice,

vrhunac

dinosaura

jura prve ptice,

širenje dinosaura

trijas prvi dinosauri i

sisavci

paleozoik perm izumiru trilobiti i

mnoge druge

morske životinje

karbon šire se insekti;

javljaju se prvi

gmazovi; velike

primitivne

drvenaste biljke

(prapapratnjače)

devon prvi vodozemci

silur prvi fosili

kopnenih biljaka

ordovcij prve ribe

kambrij prvi organizmi s

oklopom,

dominiraju

trilobiti

P

R

E

proterozoik

eukarioti i pred

kraj prvi

višestanični

234

K

A

M

B

R

I

J

organizmi

(beskralješnjaci)

arheozoik prva pojava

života:

prokarioti;

jednostavna

jednostanična

bića i alge

*Eoni i epohe se neće ispitivati

Provodni fosili (amoniti, trilobiti)

PROVODNI FOSILI – značajni za točno određeno razdoblje

TRILOBITI – izumrli člankonošci - paleozoik

AMONITI – veliki glavonošci s kućicom - mezozoik

Značajke resoperki i dvodihalica u evoluciji kopnenih kralježnjaka

Resoperke su ribe koštunjače koje prve pokazuju razvoj prema kopnenim

životinjama, kostur prsne peraje resoperke ima sličnosti s kosturom prednje noge

vodozemaca

amoniti trilobiti

235

Dvodihalice u normalnim uvjetima dišu škrgama, ali kada se okolišni uvjeti

pogoršaju (mala količina vode i kisika, suša) prelaze na disanje plućima (moguć

život na kopnu)

Usporedba brojnosti i raznolikosti današnjih gmazova sa svijetom gmazova u prošlosti

(mezozoik)

Gmazovi se se pojavili krajem paleozoika (karbon), ali kao era gmazova poznat je

mezozoik, tada su gmazovi naselili sve raspoložive biotope. Postojali su leteći,

kopneni i morska gmazovi. Pretpostavlja se da je njihova brojnost i raznolikost

danas značajno manja

Zajedničko podrijetlo ptica i gmazova na primjeru fosila praptice

Praptica je zapravo prijelazni oblik između ptica i gmazova. Od karakteristika

svojstvenih pticama imao je krila, kljun i perje, ali imao je i zube i kandže na

prednjim udovima i dugačak rep sastavljen od kralježaka, što su karakteristike

gmazova.

zubi

kandže na prednjim udovima

dugačak rep s kralješcima

perje

praptica

236

Postanak sisavaca

Prvi sisavci su se mogli razviti iz drevnih gmazova (zvjerogmazova) – oni su bili maleni

poput miša, a hodali su četveronoške. Prvi sisavci pojavili su se nešto prije nego praptice.

c. Osnovne postavke Darwinove selekcijske teorije evolucije te glavne

pokretačke sile evolucijskog procesa

Osnovne postavke darvinizma

• među jedinkama iste vrste postoje razlike (morfološke, fiziološke, u

ponašanju... � varijabilnost)

• obično se pri spolnom razmnožavanju pojavljuje veći broj potomaka nego što

ih može iz okoliša dobiti dovoljno životnih resursa (hrana, prostor...)

• među potomstvom nastaje nadmetanje, "borba za opstanak"

• opstaju oni koji su najpodobniji zahtjevima okoliša, oni mogu imati potomstvo

i prenijeti na njega svoje podobne osobine � prirodni odabir

• zaključak: gomilanjem sitnih nasljednih varijacija tijekom duljeg vremena

nastane velika promjena pa se pojavi nova vrsta (pripadnici srodnih populacija

više ne daju plodno potomstvo)

Temeljne sile evolucije: mutacije, genetički (genski) drift (skretanje), izolacija i prirodna

selekcija. Mutacije dovode do promjena u genomu pojedinih organizama koje mogu

uzrokovati promjene osobina tih organizama. Te promjene su nasljedne i mogu se održati i

proširiti u populaciji prirodnom selekcijom ako svojim nositeljima olakšavaju preživljavanje i

razmnožavanje u uvjetima okoliša (nositelji neke mutacije duže preživljavaju i imaju više

potomaka, od kojih mnogi također nose tu mutaciju) ili genetičkim driftom ako se od glavne

populacije odvoji manja populacija u kojoj slučajno većina ili svi nose neku mutaciju. Izolacija

237

neke populacije od ostalih pripadnika te vrste (tako da imaju potomstvo samo međusobno, a

ne s ostatkom izvorne vrste) tijekom puno generacija dovodi do nakupljanja sve više različitih

mutacija u izoliranoj populaciji, koja zbog toga postupno postane nova vrsta (više se ne može

dati plodno potomstvo parenjem s izvornom vrstom).

Genetički drift i izolacijski mehanizmi

GENETIČKI DRIFT

Događa se u malim populacijama u kojima se neki mutirani gen može održati ili

izgubiti suprotno pravilima selekcije. Genetičko skretanje (drift) dovodi do

neočekivanih i skokovitih promjena u učestalosti pojedinih alela. Genetički drift je čest

uslijed promjene okolišnih uvjeta, tj. zbog promjene okoliša može se dogoditi da aleli

koji nisu bili posebno „popularni“ najednom postanu izrazito povoljni te mogu

osigurati preživljavanje populacije ili čak vrste.

IZOLACIJSKI MEHANIZMI

Niz mehanizama kojima su vrste izolirane u procesu reprodukcije. Izolacijski

mehanizmi zaštićuju „genetički integritet“ vrste. Ona sprječavaju križanje raznih vrsta.

Na crtežu je prikazana populacija kornjača. Zelena boja određene je dominantnim alelom B, a crna

recesivnim alelom b. Ako ishodišnu populaciju (a) napuste jedinke koje ne sadrže alel B i utemelje novu

populaciju (b), u genskoj zalihi nove populacije neće biti alela B.

238

Izolacijske mehanizme djelimo na:

• Vanjski izolacijski mehanizmi (mehanizmi prije parenja) – oni mogu biti

ekološki (životinje preferiraju različita staništa prilikom parenja, npr. neke se

žabe vole pariti u dubokoj, a neke pak u plićoj vodi). Mogu biti morfološki (npr.

mužjak je jednostavno premalen ili preslab da bi mogao uhvatiti ženku prilikom

parenja, to može biti i različita struktura spolnih organa pojedinih vrsta –

kukci). Mogu biti etološki (parenje onemogućeno zbog različitog ponašanja)

• Unutarnji izolacijski mehanizmi (mehanizmi nakona parenja – kada prestanu

djelovati vanjski izolacijski mehanizmi, tada će unutarnji pokušati spriječiti

hibridizaciju – jaja i spermiji se jednostavno ne mogu spariti (dviju različitih

vrsta), hibridi ugibaju prije zrelosti, hibridi su sterilni

Konvergentna i divergentna evolucija

KONVERGENTNA EVOLUCIJA

Pojava da pripadnici nesrodnih vrsta u istim uvjetima okoliša stječu slične prilagodbe

(analogne organe) – npr. morski pas (riba) i dupin (sisavac): oblik tijela, peraje

DIVERGENTNA EVOLUCIJA

Razvoj nekoliko različitih vrsta iz jedne – npr. Darwin je na otočju Galapagos otkrio

mnogo vrsta zeba koje su se razvile iz zajedničkog pretka koji je doletio s kopna, a

razlikuju se oblikom kljuna ovisno o ishrani (kukci, sjemenke, nektar...)

Alopatrijska i simpatrijska specijacija

SPECIJACIJA – proces nastajanja novih vrsta

ALOPATRIJSKA SPECIJACIJA

Događa se kod populacija koje se ne miješaju jer ih razdvaja neka prirodna barijera (rijeka,

planina). S vremenom genetske promjene u prostornu izoliranih populacija jedne vrste sve su

veće pa dolazi i do reproduktivne izolacije → u tom slučaju kažemo da je nastala nova vrsta.

239

U svakoj odvojenoj populaciji mutacijama i rekombinacijima javljaju se nove osobine -

nastaju nove vrste

SIMPATRIJSKA SPECIJACIJA

Populacije čiji se životni prostori preklapaju, ali među njima nema kontakta → zbog različitog

ponašanja ili vremena sazrijevanja gonada, npr. u nekih Drosophila (vinskih mušica) koje žive

na istom području, zbog različite frekvencije zvuka, nema parenja između dviju populacija →

hibridi su rijetki. U biljaka simpatrijske specijacije nastaju polipolidijom, npr. križanjem su u

prirodi (ili djelovanjem čovjeka u začecima poljoprivrede) nastale tetraploidne pa

heksaploidne vrste pšenice koje nisu mogle dati potomstvo s roditeljskim diploidnim vrstama,

ali daju potomstvo same sa sobom.

alopatrijska specijacija simpatrijska specijacija

geografska barijera

240

Usporedba Lamarckove i Darwinove teroije evolucije

Lamarckova teorija evolucije prethodi Darwinovoj. Razlikuje se od nje po tome što je

Lamarck smatrao (pogrešno) da se organi razvijaju ili kržljaju zbog intenzivne ili

nedostatne upotrebe te se takve stečene promjene prenose na potomstvo (npr. da su

žirafe stekle dugi vrat jer su ga kroz mnogo generacija istezale kako bi dosegle lišće), i

da se tako vrste samo usavršavaju, a nove vrste ne nastaju iz postojećih nego uvijek

iznova iz nežive tvari. Darwin shvaća da su sva živa bića na Zemlji u dubokoj

srodstvenoj povezanosti → sve biljke i životinje potekle su od nekog prvog oblika

života. Darwin će, isto kao i Lamarc, tvrditi da je okoliš promjenjiv, ali ne i da mu se

organizmi moraju prilagoditi, nego kaže da će oni koji su najpodobniji zahtjevima

okoliša ostati, a ostali nestati – prirodni odabir.

Prirodna i umjetna selekcija (odabir)

Selekcija u evoluciji je pojava da samo neki pripadnici vrste preživljavaju do

reproduktivne dobi i imaju potomstvo. O tome koji pripadnici, s kojim genima, imaju

potomstvo, ovise geni i osobine potomstva a time i daljnja evolucija vrste. U cijeloj

biološkoj evoluciji odvija se prirodna selekcija – najčešće preživljavaju i imaju

najbrojnije potomstvo organizmi koji su najbolje prilagođeni uvjetima okoliša i (u

viših organizama) najprivlačniji spolnim partnerima, a oni slabo prilagođeni češće

umiru bez potomstva pa se time vrste postupno mijenjaju. Čovjek od početka uzgoja

domaćih životinja i biljaka vrši umjetnu selekciju – sadi sjeme najpogodnijih

primjeraka biljaka (veći, ukusniji, zdraviji plodovi...) i omogućava parenje

najpogodnijih primjeraka životinja (više mlijeka, ukusnije meso, pouzdaniji psi

čuvari...). Na taj način nastale su i nastaju razne podvrste (sorte, pasmine...) željenih

osobina.

SSSSukcesivna evolucijaukcesivna evolucijaukcesivna evolucijaukcesivna evolucija

Sukcesivna evolucija označava kolebanja u sastavu gena, tj. male nasljedne

promjene u genofondu (zaliha gena) neke populacije → iz naraštaja u naraštaj

dolazi do kolebanja omjera homozigotnih i heterozigotnih jedinki. Ovim tipom

evolucije ne nastaju nove vrste, nego samo nestabilni genotipovi. Ipak na duže

vrijeme može doći do značajne fenotipske razlike

241

d. Evolucija čovjeka

Primati

Rod čovjeka (Homo) ubraja se u razred sisavaca (Mammalia). Primati su red

razreda sisavaca.

Dokazi da čovjek potječe od izumrlih primata: sličnost u građi tijela, dokazi iz

paleontologije, dokazi molekularne biologije (čimpanze su genetski i po nekim

bjelančevinama sličniji ljudima nego drugim primatima)

Najvažnije pojave u evoluciji čovjeka: razvoj mozga (povećanje veličine i složenosti

velikog mozga), govora (mogućnost međusobne komunikacije složenih ideja �

omogućio razvoj ljudskog društva), kulture, izrade oruđa i oružja.

Etape u razvoju čovjeka

ETAPA OSOBINE

Australopitek Prije 4 milijuna godina, hodali uspravno

(Australopithecus africanus), volumen

mozga kao viši majmuni, nepce izduženo

kao u majmuna, zdjelica široka i plosnata,

nisu izrađivali oružje, ali su ga

upotrebljavali

Homo habilis Izrađuje oružje, počinje se razvijati govor

Homo erectus Viši od 1.50 metra, posve uspravni, bolje

izrađuje oružje, grade nastambe, veliki

mozak usporedive veličine s današnjim,

neke primitivne karakteristike (nisko čelo,

jaki nadočni lukovi, masivne lubanje)

Neandertalac Izrađuje oruđe, upotrebljava vatru, mrtve

sahranjiva uz posebne obrede

Kromanjonac Današnji čovjek njegov je neposredni

242

potomak; izrađuje finije oruđe (kamen,

kosti, slonovača), oruđa i crteži pronađeni

u pećinama; kromanjnca odjevenog u

modernu odjeću ne bi mogli prepoznati

Nastanak Nastanak Nastanak Nastanak rasarasarasarasa

Na različitim krajevima svijeta zasebno su se razvile genotipski i fenotipski djelomično

različite populacije ljudi ovisno o klimatskim uvjetima, ne zna se kad su se točno

odvojile od zajedničkog pretka, nisu različite vrste (vjerojatno čak ni prave podvrste),

među njima je u svim razdobljima bilo razmjene gena. Ne postoji biološka osnova

koja bi upućivala da su ljudi različitih rasa različito vrijedni – rasizam nije biološki

opravdan. Među ljudima s različitih krajeva svijeta koje smatramo pripadnicima iste

rase mogu postojati i veće biološke razlike nego među onima koje smatramo

pripadnicima različitih rasa.

Sličnosti i razlike između hominida i čovjekolikih majmunaSličnosti i razlike između hominida i čovjekolikih majmunaSličnosti i razlike između hominida i čovjekolikih majmunaSličnosti i razlike između hominida i čovjekolikih majmuna

Čovjekoliki majmuniČovjekoliki majmuniČovjekoliki majmuniČovjekoliki majmuni, opice ili hominoidi, dijele se na dvije porodice: , opice ili hominoidi, dijele se na dvije porodice: , opice ili hominoidi, dijele se na dvije porodice: , opice ili hominoidi, dijele se na dvije porodice: HylobatidaeHylobatidaeHylobatidaeHylobatidae i i i i

HominidaeHominidaeHominidaeHominidae (Hominidi) (Hominidi) (Hominidi) (Hominidi) → orangutani, čimpanze, gorile i čovjek. Hominidi su veći, orangutani, čimpanze, gorile i čovjek. Hominidi su veći, orangutani, čimpanze, gorile i čovjek. Hominidi su veći, orangutani, čimpanze, gorile i čovjek. Hominidi su veći,

nemaju rep, većinom su arborealne, tj. kreću se po krošnjama drveća, svežderi. nemaju rep, većinom su arborealne, tj. kreću se po krošnjama drveća, svežderi. nemaju rep, većinom su arborealne, tj. kreću se po krošnjama drveća, svežderi. nemaju rep, većinom su arborealne, tj. kreću se po krošnjama drveća, svežderi.

Hylobatidae također nemaju rep, no znatno su Hylobatidae također nemaju rep, no znatno su Hylobatidae također nemaju rep, no znatno su Hylobatidae također nemaju rep, no znatno su manji od hominiti, isključivo su manji od hominiti, isključivo su manji od hominiti, isključivo su manji od hominiti, isključivo su

arborealni, uglavnoarborealni, uglavnoarborealni, uglavnoarborealni, uglavnom svežderi, a imaju istu zubnu formula kao hominidi.m svežderi, a imaju istu zubnu formula kao hominidi.m svežderi, a imaju istu zubnu formula kao hominidi.m svežderi, a imaju istu zubnu formula kao hominidi.

243

EKOLOGIJA

a. Osnovni ekološki pojmovi i njihovi međuodnosi

Ekologija je znanost o međusobnim ovisnostima i utjecajima živih bića i njihovog okoliša

Osnovni ekološki pojmovi

Populacija je skupina jedinki iste vrste koje žive na istom prostoru i međusobno se

razmnožavaju – npr. svi mungosi na jednom otoku koji se mogu međusobno pariti (a

ne mogu se pariti s mungosima s drugih, predalekih otoka niti sa psima na istom

otoku)

Životna zajednica = biocenoza (biotička komponenta ekosustava) je skup populacija

živih organizama na određenom prostoru (staništu) – npr. jezerska biocenoza (sve

biljke i životinje itd. u jednom jezeru), bentoska biocenoza (sve biljke i životinje itd.

koje žive na dnu i pri dnu u nekom dijelu mora)

Stanište = biotop je prostor (dio nežive prirode) s određenim skupom nebioloških

ekoloških uvjeta (fizikalnih i kemijskih), na kojem živi neka jedinka, populacija ili

životna zajednica – npr. morsko dno u plićaku oko jednog otoka

Ekosustav je skup životne zajednice i njenog staništa – npr. jezerski ekosustav =

jezerska biocenoza zajedno sa samom vodom i dnom jezera i slojem zraka nad

njegovom površinom

– vodeni ekosustavi: jezerski, riječni, morski (bentoski, pučinski),

podzemnovodeni...

– kopneni ekosustavi: šumski, travnati, polupustinjski, pustinjski...

ekosustav = životna zajednica + stanište

Biom je skup ekosustava koji čine cjelinu na dijelu Zemlje

Biomi se dijele i nazivaju prema klimazonalnoj zajednici na kopnu: tundra,

tajga, travnjak, pustinja, šume umjerenog pojasa, mediteranska vegetacija,

tropske vlažne šume...

Biosfera je prostor na Zemlji naseljen živim bićima

Dijelovi biosfere su: hidrosfera (voda), litosfera (stijene i tlo), atmosfera (zrak)

244

Ekološka niša je položaj neke vrste (ili populacije, jedinke itd.) u ekosustavu, način na

koji ona živi i ostvaruje svoje životne potrebe, uloga u prometu tvari i energije

(pojednostavljeno je definirana samo kao položaj vrste u hranidbenoj mreži, ali puna

definicija uključuje sve životne aspekte). Može se definirati i kao skup svih ekoloških

valencija neke vrste.

Primjer: djetlić se hrani kukcima iz kore drveta, gnijezdi se u rupi koju pritom

izdubi, živi samo u određenom rasponu temperatura, nadmorskih visina...

Biljna zajednica (fitocenoza) je skup populacija biljnih organizama na određenom prostoru

(dio biocenoze koji čine samo biljke) – npr. svo drveće i nisko raslinje u nekoj šumi

Životinjska zajednica (zoocenoza) je skup populacija životinjskih organizama na određenom

prostoru (dio biocenoze koji čine samo životinje) – npr. sve ribe, vodozemci, puževi, kukci

itd. u nekom jezeru

Fauna je skup svih životinjskih vrsta nekog područja (sistematski pojam)

Flora je skup svih biljnih vrsta nekog područja (sistematski pojam)

Vegetacija je skup svih biljnih zajednica (fitocenoza) nekog područja (ekološki pojam)

populacija populacija populacija

životna zajednica (biocenoza) stanište (biotop)

ekosustav ekosustav ekosustav

biom biom biom

biosfera

hidrosfera litosfera atmosfera

245

Areal ili područje rasprostranjenosti (određene vrste ili druge sistematske kategorije ili

životne zajednice) je skup svih staništa na kojima ta vrsta itd. živi

Endem je vrsta (ili druga sistematska kategorija) koja naseljava samo malo, ograničeno

područje – npr. u dijelovima Hrvatske biljke dubrovačka zečina, hrvatska sibireja,

velebitska degenija; vodozemac čovječja ribica

dubrovačka zečina hrvatska sibireja velebitska degenija

čovječja ribica

Kozmopolit je vrsta (ili druga sistematska kategorija) koja naseljava vrlo široki raspon

staništa. Kozmopolit ima vrlo široku ekološku valenciju – može živjeti u raznolikim

životnim uvjetima. Primjeri kozmopolita: lišajevi, lisica, maslačak

Ekološki minimum je donja granica intenziteta jednog ekološkog čimbenika (npr.

temperatura, vlažnost, svjetlost) pri kojoj je još moguća egzistencija određene organske

vrste – npr. 0°C je ekološki minimum temperature za slatkovodne organizme jer se

ispod te temperature voda smrzne pa oni ne mogu preživjeti

Ekološki maksimum je gornja granica intenziteta jednog ekološkog čimbenika pri

kojoj je još moguća egzistencija određene organske vrste – npr. maksimalna

koncentracija iona nekog teškog metala u vodi pri kojoj neka vodena vrsta može

opstajati u toj vodi

246

Ekološki optimum je stupanj intenziteta jednog ekološkog čimbenika pri kojemu je

njegovo djelovanje na određenu organsku vrstu najpovoljnije – npr. bakterije koje žive

u ljudskim crijevima najbrže se množe na ljudskoj tjelesnoj temperaturi (36–37°C)

Ekološka valencija je amplituda kolebanja jednog ekološkog čimbenika u čijim je

granicama moguć opstanak određene vrste (skup svih vrijednosti između ekološkog

minimuma i ekološkog maksimuma za taj čimbenik)

b. Odnosi između živih bića i abiotičkih čimbenika okoliša

Glavni abiotički čimbenici su:

– temperatura

– voda i vlaga

– svjetlo

Poikilotermne životinje su životinje s nestalnom tjelesnom temperaturom (tjelesna

temperatura ovisi o temperaturi okoliša): beskralješnjaci, ribe, vodozemci, gmazovi. Biljke i

gljive su poikilotermne, kao i prokarioti.

Homeotermne životinje su životinje sa stalnom tjelesnom temperaturom (održavaju stalnu

tjelesnu temperaturu djelovanjem metabolizma bez znatnog utjecaja temperature okoliša):

ptice, sisavci.

Prednosti homeotermnih u odnosu na poikilotermne životinje: veća rasprostranjenost na

Zemlji (homeotermne životinje mogu živjeti pri nižim temperaturama jer mogu održavati

svoju tjelesnu temperaturu iznad temperature okoliša, dovoljno visoko za odvijanje

247

metabolizma, npr. polarni medvjedi i sl. u polarnim područjima), bolje podnošenje sezonskih

klimatskih promjena, npr. mogućnost prezimljavanja u umjerenim područjima bez prekida

aktivnosti i zavlačenja u skrovita mjesta (npr. ptice stanarice kao što su kod nas vrabac i

golub)

Važnost temperature za odvijanje životnih procesa u organizmima: većina

enzima nužnih za metaboličke procese aktivni su samo u uskom temperaturnom

rasponu pa se ako se temperatura unutar organizma previše snizi ili povisi životni

procesi ne mogu odvijati i organizmi ugibaju

Primjeri prilagodbi stablašica umjerenog područja na preživljavanje hladnog

razdoblja godine: odbacivanje listova (listopadno drveće), preživljavanje u

podzemnim organima (trajnice = dvo– i višegodišnje zeljaste biljke) ili u obliku

sjemenke (jednogodišnje biljke)

Prilagodbe homeotermnih životinja na sezonsku promjenu temperature u

okolišu:

– mitarenje (ptice – gube dio perja) / linjanje (sisavci – gube dio dlaka) – u

proljeće kad temperature postaju više

– zimski san – mirovanje tijekom najhladnijeg dijela godine (usporavanje

metabolizma radi štednje energije)

Prilagodbe biljaka na količinu vode i vlage u staništu:

– biljke vlažnih staništa – npr. žabnjak – veliki listovi, vrlo tanke epiderme,

mnogo puči, puči često izbočene

– biljke sušnih staništa – npr. kaktusi, agave – mali, dlakavi, kožasti listovi ili

bodlje umjesto lišća, pohrana pričuvne vode u zadebljaloj nadzemnoj stabljici

(biljke koje imaju takvu stabljiku nazivaju se sukulenti) ili u podzemnom dijelu

(primjeri podzemnih stabljika: lukovica, gomolj), puči u udubinama

Prilagodbe kopnenih životinja za život na kopnu:

– organi za disanje kisika iz zraka (kukci – uzdušnice, kopneni kralježnjaci –

pluća)

– zaštita površine tijela od isušivanja (kukci – hitinska kutikula, kopneni

kralježnjaci – koža)

– organi za kretanje po tlu (i zraku) (noge, krila)

Prilagodbe životinja različitim svjetlosnim uvjetima u okolišu:

248

– dnevne (diuralne) životinje – aktivne danju – npr. gušterice, većina ptica – dobro

razvijen dnevni vid, mehanizmi za hlađenje tijela ako žive u vrućim područjima

– noćne (nokturalne) životinje – aktivne noću – npr. šišmiš, sova – imaju oči posebno

osjetljive na svjetlo (često vrlo velike), vide u infracrvenom području i/ili imaju

osobito razvijena druga osjetila a ne vid

– životinje koje mogu biti aktivne i danju i noću – npr. voluharica, mačka – oči koje se

mogu prilagoditi i velikoj i maloj osvjetljenosti (veliki raspon regulacije veličine

zjenice)

* životinje aktivne samo u sumrak/zoru – npr. srna

– životinje koje žive u prostorima do kojih ne dopire svjetlo (morske dubine, spilje) –

npr. čovječja ribica – slijepe, neobojene, razvijena druga osjetila (njuh, sluh)

c. Odnosi između živih bića u biocenozi (biotički čimbenici)

Glavni biotički čimbenici = odnosi između živih bića

– odnosi razmnožavanja – između jedinki iste vrste

– simbioza – odnos između jedinki različitih vrsta iz kojeg obje vrste crpe korist (ili

jedna crpi korist, a nijedna ne trpi štetu)

simbioza: leptir oprašuje cvijet pri čemu se hrani nektarom iz njega

– nametništvo – odnos nametnika i domaćina (domadara)

249

nametništvo: trakavica živi parazitski u probavilu sisavaca

– predatorstvo – odnos grabežljivca i plijena

predatorstvo: zmija lovi i jede male glodavce

Kako odnosi između jedinki različitih vrsta utječu na brojnost/ gustoću

populacija u biocenozi: kretanje brojnosti grabežljivca s određenim zakašnjenjem

prati kretanje brojnosti plijena (jer povećanje brojnosti plijena omogućuje povećano

razmnožavanje grabežljivca, odnosno smanjenje brojnosti plijena smanjuje

razmnožavanje grabežljivca)

Mimikrija je pojava da organizmi oblikom, bojom itd. nalikuju na druge žive ili nežive

stvari. Primjeri mimikrije: bogomoljka (grančica), leptir letilist (list)

250

bogomoljka

letilist

Prilagodbe grabežljivaca:

– ptica grabljivica (jastreb): razvijen vid osobito za određene obrasce boja i oblika

(plijen), kljun, pandže

– zvijer (vuk): razvijen njuh osobito za miris plijena, lovi u čoporu, zubi

Prilagodbe plijena za zaštitu od grabežljivaca:

– sisavci biljojedi (zec, srna): razvijena osjetila (vid, njuh, sluh), brzo kretanje, život u

skupinama, zaštitna obojenost (stapanje s okolišem), nepotpuno spavanje

Načini izražavanja gustoće populacije

– brojem (ili masom – biomasom) jedinki na jedinici površine (ili volumena u

vodenim ekosustavima)

– brojkama od 1 (rijetka vrsta) do 5 (vrlo brojna vrsta)

Kako odnosi između jedinki iste vrste utječu na brojnost/ gustoću populacije –

reproduktivni potencijal (sposobnost razmnožavanja) i kompeticija (nadmetanje za hranu,

životni prostor i sl.): na jednom staništu može živjeti samo ograničeni broj jedinki neke vrste

(koliki je taj broj, ovisi o raspoloživoj hrani i drugim uvjetima staništa)

251

d. Glavne osobine biocenoza i ekosustava

Razlike u osobinama vodenih i kopnenih ekosustava:

– u vodenim ekosustavima život se prostire kroz sve slojeve (od dna do površine)

zbog velike gustoće vode

– u vodenim ekosustava manje su temperaturne promjene zbog velikog toplinskog

kapaciteta vode

– u vodenim ekosustavima s dubinom vrlo brzo raste tlak

Bentos čine svi vodeni organizmi pričvršćeni za podlogu ili načinom života vezani uz podlogu

(dno)

– dijele se prema stupnju pokretljivosti:

– pričvršćeni za podlogu (npr. alge, koralji, spužve)

– slabo pokretni (ježinci, trpovi, neki školjkaši – npr. periska)

– s velikim radijusom kretanja (pridnene vrste riba – zubatac, cipal i sl.)

Nekton čine svi slobodnoplivajući organizmi

– primjeri: srdela, morski pas, dupin

Plankton čine svi slobodnolebdeći vodeni organizmi (ne pokreću se vlastitim snagama

plivanjem, nego ih nosi gibanje vode), većina planktona su vrlo sitni organizmi

Značenje planktona u vodenim ekosustavima: fitoplankton vrši oko 90% sveukupne

fotosinteze na Zemlji, plankton je hrana za veće organizme (npr. kitovi)

Fitoplankton je autotrofni ("biljni") plankton

Zooplankton je heterotrofni ("životinjski") plankton

Glavni čimbenici koji utječu na raspored organizama (biocenoza) u moru:

osvjetljenost (prozirnost), gustoća morske vode, slanost, sastav (hranjivost) morske

vode, temperatura, izmjena plime i oseke

U osvijetljenom sloju u vodenim (morskim) ekosustavima (maksimalno do 200 m

dubine) žive autotrofni (fotosintetski) organizmi (proizvođači), a na većim dubinama u

neosvijetljenom sloju mogu živjeti samo heterotrofni (i kemoautotrofni)

Šumske biocenoze (osobito tropske vlažne šume) su najsloženiji (najveća raznolikost vrsta) i

organskom proizvodnjom najbogatiji (najveći intenzitet fotosinteze među kopnenim

biocenozama) tip kopnenih biocenoza

Slojanje (vertikalni raspored vrsta) u šumskoj biocenozi

252

visoko drveće

srednje visoko drveće

nisko drveće

grmolika vegetacija

zeljaste biljke

tlo – organski ostaci (ponajviše otpalo lišće)

– tropske šume imaju najviše slojeva

Sukcesija je niz promjena biocenoza na nekom staništu u određenom vremenskom

razdoblju. Primjeri sukcesija su: zaraštavanje jezera (prirodni proces, ali unos fosfata

i nitrata iz umjetnih gnojiva i sl. može ga prekomjerno ubrzati; povećava se količina

organskih tvari u vodi, raste sve više algi i vodenih biljaka, čijim odumiranjem nastaje

tlo, jezero postaje pliće i naposlijetku nestaje), obnavljanje šume nakon požara

(postupno izrasta prvo nisko raslinje pa grmlje pa drveće)

Sukcesije nastaju prirodno, ali često i djelovanjem čovjeka (krčenje šuma,

melioracija, požari, zagađenje voda...)

Sezonske promjene u biocenozi u skladu s klimatskim promjenama

– jesen/zima (zahlađenje) – gubitak klorofila (zelene boje) i odumiranje te opadanje

lišća s drveća, ugibanje jednogodišnjih biljaka i nadzemnih dijelova višegodišnjih

zeljastih biljaka

– proljeće/ljeto (zatopljenje) – pupanje, listanje, cvjetanje, klijanje

Glavni tipovi (kopnenih) bioma i klimatske prilike područja na kojima se prostiru:

– tundra – polarna klima

– tajga – šume četinjača – hladna kontinentalna klima

– šuma umjerenog pojasa – vazdazelene i kontinentalne – umjerena kontinentalna

klima

– mediteranska vegetacija – u suhim ili polusuhim primorskim područjima umjerenog

pojasa (mediteranska klima)

– travnjak – travnjaci umjerenog pojasa (stepa, prerija, pampa) i tropskog pojasa

(savana)

– tropska kišna šuma – topla i vlažna tropska (ekvatorijalna) klima

– pustinja – u područjima s vrlo malom količinom padalina (vlage) u svim klimatskim

pojasevima (tople i hladne pustinje)

253

Horizontalni (ovisno o geografskoj širini; na visini 0–100 m nad morem) raspored biljnog

pokrova ovisno o klimatskim prilikama (od polova prema ekvatoru): ledenjaci (bez biljnog

pokrova), tundre (mahovine, lišajevi), tajge (crnogorične šume), listopadne šume umjerenog

pojasa (odnosno stepe, polupustinje, pustinje – ovisno o vlažnosti) i primorske vazdazelene

šume, oko ekvatora tropske vlažne šume (prašume)

Vertikalni (ovisno o nadmorskoj visini; u umjerenom pojasu, npr. Hrvatska) raspored

biljnog pokrova ovisno o klimatskim prilikama (odozdo prema gore): travnjaci, hrastove

šume, bukove šume, miješane šume bukve i jele , pretplaninske bukove šume, planinske

šikare, planinski bor (krivulj), planinski travnjaci (pašnjaci), zona vječnog snijega i leda (bez

biljnog pokrova)

e. Odnosi ishrane u biocenozi, kruženje tvari i protjecanje energije u

ekosustavu

Proizvođači su svi autotrofni organizmi (prvenstveno zelene biljke) koji proizvode organsku

tvar koristeći Sunčevu energiju (fotosintezom)

Potrošači su heterotrofni organizmi koji se hrane proizvođačima ili drugim potrošačima i

koriste dio tako dobivene energije za svoje metaboličke procese (ta energija u obliku topline

napušta ekosustav)

Glavni tipovi potrošača: biljojedi (primarni potrošači), mesojedi i svejedi

Razlagači su saprofiti koji razgrađuju tijela uginulih organizama – tako vraćaju hranjive tvari u

ciklus, čime omogućuju rast i razvoj proizvođača. Razlagači su prvenstveno bakterije.

Prehrambena piramida s obzirom na broj i biomasu te količinu energije na pojedinoj

prehrambenoj razini: na nižim razinama (proizvođači pa primarni potrošači...) veći je broj

organizama, biomasa i količina energije

254

Kruženje tvari: autotrofni organizmi, heterotrofni organizmi – primarni potrošači, sekundarni

potrošači, tercijarni potrošači, razlagači

proizvođači

primarni potrošači

sekundarni potrošači

tercijarni potrošači

broj organizama,

biomasa, količina

energije...

255

Protjecanje energije: autotrofi vežu dio Sunčeve energije u organske molekule, na svakom se

stupnju dio energije "gubi", pretvara u toplinu (troši za životne procese organizama)

proizvođači

(autotrofni)

primarni

potrošači

sekundarni

potrošači

tercijarni

potrošači

razlagači

sunce

proizvođači

(autotrofni)

primarni

potrošači

sekundarni

potrošači

tercijarni

potrošači

razlagači

256

– analizirati ulogu i ovisnost pojedinih članova hranidbenih lanaca na konkretnim

primjerima (treba znati prepoznati "tko koga jede" tj. u zadanom hranidbenom lancu

tko su proizvođači, primarni potrošači... razlagači)

Biogeokemijski ciklus ugljika (ne treba znati shemu/sliku napamet nego ju treba znati

objasniti)

životinje (heterotrofni

organizmi)

zelene (autotrofne) biljke

uginuli

organizmi

bakterije (saprofiti)

CO2 disanje

fotosinteza

ishrana životinja

disanje

257

Hranidbena mreža – skup svih isprepletenih hranidbenih lanaca u nekom ekosustavu

Primarnu organsku proizvodnju čine proizvođači (autotrofni)

Sekundarnu organsku proizvodnju čine potrošači (heterotrofni)

f. Štetni utjecaji čovjeka na biosferu i mjere kojima se štetni utjecaji mogu

smanjiti (održivi razvoj u Republici Hrvatskoj i u svijetu)

Štetno djelovanje čovjeka na biosferu: krčenje šuma, isušivanje močvara, regulacija

vodotoka, gradnja naselja, industrijskih zona, povećavanje prometa i širenje prometne mreže

te onečišćenje vode, zraka i tla – ugrožava staništa živih organizama i/ili izravno njihovo

zdravlje i život

Posljedice krčenja šuma: erozija (degradacija) tla (gubi plodnost), izumiranje biljnih

i životinjskih vrsta, poremećaj regulacije kolebanja temperature, vlažnosti i vjetra (sve

to doprinosi širenju pustinja)

Posljedice isušavanja močvara (melioracije): izumiranje vodenih biljaka i životinja,

drastična promjena ekosustava

Posljedice onečišćenja voda: izumiranje biljnih i životinjskih vrsta (ne samo onih u

vodi), opasnost za čovjeka (uzročnici zaraznih bolesti, kancerogene tvari)

Potreba pročišćavanja otpadnih voda

Prirodne vode (osobito tekućice) imaju veliku sposobnost samopročišćavanja

(autopurifikacije), ali nedovoljnu da bi se samim tim poništio utjecaj čovjeka

(industrije), pa je industrijske i komunalne otpadne vode potrebno prije ispuštanja u

258

vodotoke propustiti kroz uređaje za pročišćavanje (mehaničko (fizikalno), kemijsko i

biološko) jer nepročišćene otpadne vode sadrže tvari (otrove, teške metale, infektivne

organizme...) koje štete živim organizmima.

Izvori onečišćavanja zraka: plinovi (sumporov dioksid, dušikovi oksidi, ugljikov

monoksid, ozon, amonijak, ugljikovodici, sumporovodik, halogenovodici, freoni) i

krute čestice (teški metali, čađa). Izvori onečišćavanja zraka su prirodni (vulkanske

erupcije, požari) i antropogeni (spaljivanje fosilnih goriva, industrija).

Pojava efekta staklenika: ugljikov dioksid (i još neki plinovi) u atmosferi sprečava da

toplinsko zračenje odlazi sa Zemlje u svemir tj. reflektira ga natrag na Zemlju – prirodni efekt

staklenika omogućuje život na Zemlji (bez njega bi bilo mnogo prehladno), ali razvojem

industrije naglije se povećao udio CO2 i drugih "stakleničkih plinova" u atmosferi te stoga i

prosječna temperatura na Zemlji, što uzrokuje podizanje razine mora (otapanje ledenjaka),

narušava prirodnu ravnotežu i štetno je za organizme jer se odvija puno brže nego što bi se

vrste mogle evolucijski prilagoditi

Onečišćenje zraka koje uzrokuje pojavu kiselih kiša: industrijski plinovi koji otapanjem u

vodi tvore kiseline (sumporov dioksid, dušikovi oksidi, klorovodik � sumporna, dušična i

klorovodična kiselina)

Štetne posljedice kiselih kiša: usporavaju rast drveća, uzrokuju ugibanje vodenih

organizama, lišajeva i nekih biljaka (četinjače), povećavaju zagađenje teškim metalima

Značenje ozonskog sloja u atmosferi: apsorbira najveći dio ultraljubičastog zračenja koje

dopire iz svemira (ponajviše sa Sunca) i štetno je za zdravlje (npr. u čovjeka i drugih sisavaca

uzrokuje rak kože i sivu mrenu oka)

Onečišćenje zraka koje uzrokuje nastajanje ozonskih rupa (područja na kojima je ozonski

sloj znatno prorijeđen):

– let nadzvučnih zrakoplova

– halogenirani ugljikovodici (freoni)

– detonacija nuklearnog oružja

Glavni načini onečišćavanja tla i njihove posljedice:

– gnojenje � promjene u kemijskom sastavu i kiselosti tla

– pesticidi � akumulacija otrovnih tvari u živim organizmima

– teški metali (iz industrije i otpada) � –||–

259

Ugrožene biljne i životinjske vrste te ekosustav u cjelini treba štititi zakonom jer većina

ljudi neće na to samovoljno paziti nauštrb profita i udobnosti. Ugrožene vrste treba štititi

kako bi se sačuvala bioraznolikost (danas je ugrožen jako velik broj vrsta) i prirodna

ravnoteža (ispražnjene ekološke niše zbog izumiranja mogu narušiti ravnotežu tj. negativno

utjecati na druge vrste koje su s tom vrstom u međuodnosima). Odnosi u ekosustavu tako su

sveobuhvatni i složeni da uvijek treba štititi ekosustav u cjelini, tako je hrvatskim zakonom o

zaštiti prirode propisano da se zaštita prirode provodi na 100% površine Republike Hrvatske.

Izvori hrane (npr. plodno tlo), pitke vode, energije (npr. fosilna goriva) i sirovina (npr.

metala) na Zemlji su ograničeni (neće ih biti dovoljno za sve ako ljudi bude još više – za sada

su nedostaci uzrokovani samo time što nisu pravilno raspoređeni), pa stoga u novije doba

nagli rast ljudske populacije i urbanizacija sve više ugrožavaju budućnost ljudske i drugih

vrsta

– nagli rast ljudske populacije – vidi utjecaji na brojnost ljudske populacije

– urbanizacija – porast gradova i povećanje udjela gradskog stanovništva – gradovi su

ovisni o unosu sirovina izvana (prehrambeni proizvodi, materijal za izgradnju,

električna energija...) i veliki izvor onečišćenja (otpada) pa lokalno i globalno

opterećuju kruženje tvari i energije te nepovoljno utječu na biosferu

Važnost zamjene fosilnih izvora energije alternativnim (vjetar, solarna energija

i sl.): fosilna goriva (ugljen, nafta, zemni plin) su neobnovljivi izvori energije (nastaju

vrlo dugotrajnim procesima u Zemljinoj kori pa kad ih čovječanstvo jednom iscrpi, više

ih u ljudskim razmjerima neće biti) a potrebna su i za druge industrijske potrebe (npr.

proizvodnja plastike iz nafte) i stoga predragocjena za izgaranje koje nije niti osobito

energetski učinkovito, te njihovim izgaranjem nastaju štetni plinovi i čađa koji

zagađuju okoliš (učinak staklenika, kisele kiše), zato treba raditi na unapređivanju

tehnologija i širenju upotrebe alternativnih, prvenstveno obnovljivih izvora energije

(vjetar, Sunce, gibanja vode, biogoriva...)

Ekonomska i ekološka važnost izdvajanja sekundarnih sirovina iz otpada

(papir, staklo, metal, tekstil): takve se sirovine onda mogu ponovo iskoristiti

(reciklirati) za daljnju proizvodnju što smanjuje troškove (ekonomska važnost) i

potrebu za uzimanjem primarnih sirovina (drvo, voda, rude...) iz prirode te onečišćenje

pri proizvodnji (ekološka važnost)

260

Zaštita voda i zraka je globalni problem jer su kruženjem vode i gibanjem zračnih

struja sve svjetske vode odnosno svi dijelovi zračnog omotača povezani, onečišćenje se

tako može daleko proširiti

Nacionalni parkovi Hrvatske: Plitvička jezera, Paklenica, Risnjak, Mljet, Kornati,

Brijuni, Krka, Sjeverni Velebit

Parkovi prirode u Hrvatskoj : Telaščica, Velebit, Kopački rit, Vransko jezero , Žumberak

i Samoborsko gorje, Biokovo, Lonjsko polje, Papuk, Učka, Lastovsko otočje, zapadni dio

Medvednice

Primjeri zakonom zaštićenih biljaka u Hrvatskoj: visibaba, ciklama, velebitska degenija,

dubrovačka zečina)

Primjeri zakonom zaštićenih životinja u Hrvatskoj: vuk, vidra, sredozemna medvjedica,

ptice grabljivice i močvarice

sredozemna medvjedica

Posljedice unošenja stranih vrsta: strane vrste mogu se prekomjerno razmnožiti (jer u

novom okolišu nemaju prirodnih neprijatelja – predatora i parazita) i narušiti prirodnu

ravnotežu na štetu autohtonih vrsta – primjeri: mungos na Mljetu (početkom 20. st. doveden

iz Indije kao prirodni neprijatelj zmija (poskoka), ali proširio se i na druge otoke i kopno te se

prehranjuje i drugim životinjama i biljkama), kaulerpa u Jadranu (vidi zelene alge)

261

mungos kaulerpa

Održivi razvoj je razvoj ljudskog društva uz što manji negativni utjecaj na prirodu

Akumuliranje štetnih tvari u lancima ishrane: organizmi na nižim stupnjevima

hranidbenog lanca (biljke, plankton, kukci...) u sebe prehranom unose manje količine štetnih

tvari (teških metala, pesticida) i preživljavaju bez znatnih posljedica, a viši organizmi (sisavci,

ptice) hraneći se njima nakupljaju u sebi veće količine tih tvari, što uzrokuje teške posljedice

(neplodnost, smrt)

Prednosti ekološke proizvodnje hrane: ako se u uzgoju biljaka ne koriste umjetna gnojiva i

pesticidi, izbjegava se njihov štetan utjecaj na okoliš (vidi agrokemijske metode); ako se u

uzgoju životinja ne koriste preventivne doze antibiotika, smanjuje se širenje bakterija otpornih

na antibiotike

Tehnološka voda = voda koja je prošla kroz industrijske ili druge procese u ljudskoj

djelatnosti te stoga više nije dovoljne kakvoće za ljudsku prehranu (piće, kuhanje), ali je

dovoljne kakvoće za neke druge svrhe, npr. daljnju upotrebu u industriji, pranje ulica... –

važno je za te svrhe kad je to moguće upotrebljavati tehnološku umjesto pitke vode kako bi se

ograničene količine pitke vode sačuvale za one svrhe za koje je nužna

Suvremene metode u poljoprivredi i njihovi nedostaci:

– monokultura (uzgoj samo jedne biljne vrste na određenoj poljoprivrednoj površini)

– tako uzgajane biljke osjetljivije su na štetnike (kukce, gljivice) i epidemije bolesti pa

je potrebno koristiti više pesticida i žetva može biti manja, tlo se iscrpljuje od nekih

sastojaka pa je potrebno koristiti više umjetnih gnojiva

262

– agrotehničke metode (upotreba strojeva u poljoprivredi) – strojevi troše naftu

(neobnovljivo fosilno gorivo) koja se može i izlijati u okoliš (pri nesrećama) pa ga

zagaditi

– agrokemijske metode: umjetna gnojiva (mogu uzrokovati prekomjerno gomilanje

nekih mineralnih tvari u tlu, uključujući i teške metale, mogu nepovoljno utjecati na

pH tla, mogu dospjeti u vodotoke i uzrokovati pretjerano bujanje vodenog bilja),

pesticidi (tvari koje ubijaju štetnike, npr. herbicidi ubijaju biljke–korov, insekticidi

kukce – nisu selektivni, nego ubijaju i neutralne ili korisne vrste, smanjuju

bioraznolikost)

Djelovanje čovjeka (onečišćenje, krčenje šuma, isušivanje voda, potapanje dolina za

akumulacijska jezera hidroelektrana...) uzrokuje smanjenje brojnosti i izumiranje mnogih

biljnih i životinjskih vrsta, ali djelovanje čovjeka može uzrokovati i (prekomjerno) povećanje

brojnosti neke vrste (npr. unošenje stranih vrsta)

„Crvene knjige biljnih i životinjskih vrsta” su popisi ugroženih i rijetkih vrsta neke skupine

(npr. sisavci) na nekom području (npr. u Hrvatskoj), sadrže sve podatke o tim vrstama (opis i

fotografija, rasprostranjenost, uzroci ugroženosti, postojeće i predložene mjere zaštite). Važne

su kao stručna podloga za omogućavanje zakonske zaštite ugroženih vrsta

Važno je uspostavljati i poštivati međunarodne ugovore o zaštiti prirode i okoliša jer

onečišćenje ne poznaje državne granice, zagađivanje i neodgovorno iskorištavanje prirode u

jednoj državi može imati dalekosežne posljedice u susjednima pa i u udaljenima (vidi: zaštita

vode i zraka je globalni problem)

Utjecaji na brojnost ljudske populacije:

Poboljšanje zdravstvene zaštite zbog napretka u medicini i povećanje proizvodnje hrane zbog

mehanizacije u poljoprivredi doveli su do naglog porasta brojnosti čovječanstva u zadnja dva

stoljeća (a osobito od tzv. zelene revolucije 1960–ih – početak upotrebe suvremenih

poljoprivrednih metoda). U novije vrijeme u većini razvijenih država populacija održava

podjednaku brojnost ili postupno pada (zbog modernog stila života koji smanjuje natalitet), ali

u mnogim nerazvijenim i siromašnim državama populacija prekomjerno raste sve brže tako da

ukupna ljudska populacija još uvijek naglo raste. Čovjek je jedina živa vrsta na Zemlji na čiju

brojnost u velikom dijelu staništa više ne utječu prvenstveno okolnosti u njegovom živom i

neživom okolišu (prirodne (ne)pogodnosti, grabežljivci/plijen) nego više odnosi unutar

vlastite vrste (razmnožavanje, ratovi...).

263

Prije izgradnje proizvodnih, prometnih i drugih objekata (tvornice, ceste, naselja...) potrebno

je izraditi ekološku studiju – istraživanje mogućih utjecaja tog objekta (samog procesa

izgradnje i njegove kasnije funkcije) na ekosustav, kako bi se pri izgradnji i upotrebi objekta

uzele u obzir mjere kojima se nepovoljni utjecaji što više smanjuju (ugradnja uređaja za

pročišćavanje otpadne vode, ograđivanje cesta kako divljač ne bi istrčavala na njih, sječa

samo onoliko šume koliko je nužno...) ili u slučaju prevelike neotklonjive ekološke opasnosti

od izgradnje odustalo

ukupna svjetska populacija

zemlje u razvoju

razvijene zemlje

Kretanje svjetske populacije

Milijarde

264

9 NEKI PREPORUČENI POKUSI

a. Dokazivanje prisutnosti škroba

CILJEVI POKUSA:

- utvrditi dvije vrste škroba (asimilacijski i rezervni) u biljkama - utvrditi prisutnost škroba u namirnicama - objasniti da se škrob dokazuje Lugolovom otopinom u namirnicama - uočiti promjenu boje - opisati nastanak škroba u biljkama

MATERIJAL I PRIBOR:

Šećer, riža, sjemenka graha, gomolj krumpira, tjestenina, kruh, komadić margarina, Lugolova

otopina, kapaljka, Petrijeve zdjelice

POSTUPAK:

Navedeni materijal rasporedite na poklopcu Petrijeve zdjelice, kapnite nekoliko kapi

Lugolove otopine. Reakciju označite znakom (-) ako se boja ne promijeni, a znakom (+) ako se

pojavi druga boja.

REZULTAT:

Unesite (-) ili (+) ovisno o promjeni boje

šećer -

riža +

sjemenka graha +

gomolj krumpira +

tjestenina +

kruh +

margarin -

PITANJA:

1. Koje od navedenih tvari sadrže škrob? Po čemu ste to zaključili?

Škrob sadrže riža, sjemenka graha, gomolj krumpira, tjestenina i kruh. To se zaključuje po

promjeni boje Lugolove otopine (otopine joda i kalijeva jodida) iz žutosmeđe u tamnoplavu.

265

b. Dokazivanje koagulacije bjelančevina

CILJ POKUSA:

- utvrditi koji su uzroci zgrušavanja ili koagulacije bjelančevina u mlijeku i bjelanjku - povezati koagulaciju s denaturacijom bjelančevina

MATERIJAL I PRIBOR:

Epruveta, drvena štipaljka, 2 satna stakla, kapaljka, stakleni štapić, plamenik, bjelanjak,

mlijeko, razrijeđena octena kiselina (ocat) (ili limunov sok).

POSTUPAK:

1. Na jedno satno staklo stavite malo mlijeka, a na drugo malo bjelanjka. Zatim na oba kapnite nekoliko kapi octene kiseline i promješajte staklenim štapićem.

2. U epruvetu stavite malo bjelanjka zagrijavajte ga držeći epruvetu štipaljkom iznad plamena. To ponovite i s miljekom.

PITANJA:

1. Što se dogodilo s mlijekom i bjelanjkom djelovanjem kiseline, a što djelovanjem visokih temperatura? U oba slučaja dogodila se koagulacija (denaturacija) bjelančevina.

2. Kako nazivamo bjelančevine iz mlijeka? Najzastupljenija bjelančevina u mlijeku je kazein (po funkciji emulgator – omogućuje stabilnost emulzije vode i masti od koje se mlijeko sastoji).

3. Zašto je mlijeko visokovrijedna namirnica? Koji mineral sadrži mlijeko? Jer sadrži važne bjelančevine, masti, mliječni šećer, vitamine i minerale. Ponajviše kalcij.

4. Što može dovesti do denaturacije bjelančevina? Jake kiseline i lužine, ioni teških metala, visoke temperature, neka organska otapala i drugi otrovi, mehanički rad ("tučenje" bjelanka).

266

c. Mikroskopsko promatranje plastida

Mikroskopsko promatranje leukoplasta

CILJ POKUSA:

- Promatrati leukoplaste u biljnom materijalu, opisati njihov oblik i nacrtati ih - Navesti biljne dijelove u kojima se nalaze leukoplasti - Pronaći i opisati amiloplaste

MATERIJAL I PRIBOR:

Gomolj krumpira, Lugolova otopina, alkohol, pokrovna i predmetna stakalca, mikroskop,

britvica

POSTUPAK:

S krumpirova gomolja odstružite periderm tamne boje i od staničja koje se nalazi ispod njega

načinite tanke prereze. Osim nježnih leukoplasta, opažaju se mala zrnca škroba, a katkad i

kristaloidi bjelančevina u obliku kocke.

Slika: škrobna zrnca (neobojena i obojena Lugolovom otopinom)

267

PITANJA:

1. Mogu li leukoplasti prelaziti u druge plastide? U kojim uvjetima? Leukoplasti mogu prelaziti u druge plastide, npr. u kloroplaste kad su stanice u kojima se nalaze izložene sunčevoj svjetlosti (ozelenjavanje gomolja krumpira).

2. Gdje se stvaraju škrobna zrnca? U plastidima (u kloroplastima fotosintezom nastaje glukoza, koja se polimerizira u škrob najviše u amiloplastima).

268

Mikroskopsko promatranje kromoplasta

CILJ POKUSA:

- Promatrati kromoplaste u biljnom materijalu, opisati njihov oblik i nacrtati ih - Navesti biljne dijelove u kojima se nalaze kromoplasti - Navesti bojila u kromoplastima

MATERIJAL I PRIBOR:

Plod rajčice i plod ruže (ili korijen mrkve ili cvat ili cvijet ljekovitog maslačka), britvica,

pokrovna i predmetna stakalca, mikroskop

POSTUPAK:

Izrežite komadić ploda zrele rajčice, ogulite joj koru, zgnječite je i malo zgnječene mase

razmutite u kapljici vode na predmetnom stakalcu. Poklopite pokrovnicom i mikroskopirajte.

Načinite sličan preparat s plodom ruže.

PITANJA:

1. Mikroskopski usporedi kromoplaste u plodu rajčice i plodu ruže. Kromoplasti u plodu rajčice i šipku ruže razlikuju se oblikom: kod rajčice su okrugli, a kod šipka različita nepravilna oblika.

269

2. Mogu li kromoplasti prelaziti u druge plastide? U kojim uvjetima? Kromoplasti mogu prelaziti u druge plastide, npr. u kloroplaste pri izloženosti sunčevom svjetlu (ozelenjavanje dijela korijena mrkve koji viri iz zemlje).

270

Mikroskopsko promatranje kloroplasta

CILJ POKUSA:

- Promatrati kloroplaste u biljnom materijalu, opisati njihov oblik i nacrtati ih - Navesti biljne dijelove u kojima se nalaze kloroplasti - Navesti bojila u kloroplastima

MATERIJAL I PRIBOR:

Mahovina, neka alga (Spirogira) ili bilo koji zeleni dio biljke (npr. vrlo mladi list šparoge),

britvica, pinceta, kapaljka, pokrovna i predmetna stakalca, mikroskop

POSTUPAK:

S bilo kojeg dijela neke zelene biljke napravite tanki prerez, stavite ga u kap vode na

predmetno stakalce, poklopite pokrovnim stakalcem i mikroskopirajte pod malim i srednjim

povećanjem.

PITANJA:

1. Usporedite izgled i građu kloroplasta pod svjetlosnim i elektronskim mikroskopom. Pod svjetlosnim mikroskopom vide se cijeli kloroplasti kao zelene kuglice u stanicama, a pod elektronskim mikroskopom vidi se unutrašnja struktura (ultrastruktura) kloroplasta.

271

kloroplasti pod svjetlosnim mikroskopom

kloroplasti pod elektronskim mikroskopom

2. Koje stanice imaju kloroplaste? Kloroplaste imaju stanice (zelenih biljaka i algi) u kojima se odvija fotosinteza, a to su stanice svih zelenih dijelova biljke. Najviše kloroplasta imaju stanice na gornjoj površini listova.

3. Mogu li kloroplasti prelaziti u druge plastide? Kloroplasti mogu prelaziti u druge plastide, npr. u kromoplaste pri sazrijevanju plodova (djelovanjem biljnih hormona kao što je etilen) ili u leukoplaste pri nedovoljnoj izloženosti sunčevoj svjetlosti.

272

4. Zašto se kloroplasti mogu samoumnažati? Jer sadrže vlastitu DNA (nukleoid). Smatra se da su evolucijski nastali endosimbiozom iz samostalnih prokariotskih autotrofnih (fotosintetskih) organizama.

273

d. Dokazi osmoze u biljnoj stanici

CILJ POKUSA:

- usporediti osmozu i difuziju - objasniti osmozu na temelju pokusa s mrkvom - utvrditi promjene u različitim koncentracijama otopina

MATERIJAL I PRIBOR:

korijen mrkve, nož, čaša, sol

POSTUPAK:

Izdubite korijen mrkve. Pažljivo stavite korijen u posudu (čašu) s vodom tako da pri

postavljanju pokusa voda ne uđe u udubinu. Udubinu ispunite solju. Očitajte rezultate nakon

pola sata.

PITANJA:

1. Što se dogodilo u udubini korijena mrkve? Sol se otopila i udubina se ispunila vodom.

2. Zašto mrkva gubi čvrstoću? Zbog izlaska vode iz stanica smanjuje se turgorski tlak u njima.

274