Kiegészítés a középszintű biológia érettségihez

Kiegészítés a középszintű biológia érettségihez 4.2. Kültakaró (2. B) 1 4.3. A mozgás (3. B) 2 4.3.1 vázrendszer 2 4.3.2. izomrendszer 3 4.4. A táplálkozás (4. B; 5. B) 5 4.5. A légzés (7. B) 7 4.6. Az anyagszállítás (8. B) 9 4.7. A kiválasztás (6. B) 12 4.8. A szabályozás 13 4.8.1. idegrendszer 13 4.8.4 a hormonrendszer 21 4.8.5 az immunrendszer 23 Védőoltások 23 2. Egyed alatti szerveződési szint 25 2.1. Szervetlen és szerves alkotóelemek 25 2.1.2 szervetlen molekulák 25 Szerves molekulák 25 2.3. Sejtalkotók (az eukarióta sejtben) 28 6. Öröklődés, változékonyság, evolúció 30 6.1 Molekuláris genetika 30 6.2. Mendeli genetika 31 Példák 33 6.2.2.mennyiségi jellegek 34 6.1.2 A mutáció 35 5. Egyed feletti szerveződési szintek 36 5.1. Populáció 36 5.2. Életközösségek (társulások) 39 5.3. Bioszféra 40 5.4. Ökoszisztéma 41 6. Öröklődés, változékonyság, evolúció 42 6.3 Populációgenetika és evolúciós folyamatok 42 Az evolúció bizonyítékai 44 6.4. A bioszféra evolúciója 45

A rendszerezés alapjai 47 A biológiai szerveződés 47 Sejtes szerkezet nélküliek- A vírusok 47 Sejtes szerkezetűek— Prokarióták országa 48 Baktériumok törzse 48 A szaporodás 49 A baktériumok jelentősége 49 A baktériumok által okozott megbetegedések 49 Védekezés a baktériumos megbetegedés ellen 49 Sejtes szerkezetűek— egysejtű eukarióták 49 Többsejtű eukarióta szervezetek 50 Szerveződési formák 50 Az állati sejt és a főbb szövettípusok jellemzői 50 A sejt részei és szerepük 50 Az állatok szövetei 50 Az állatok, mint heterotróf szervezetek 51 A kültakaró 51 A váz és mozgásrendszer 52 A táplálkozás szervrendszere 52 A légzés szervrendszere 53 Az állatvilág önreprodukciója 53 Az állatvilág önszabályozása 54 Az állatok örökölt magatartása 55 Az állatok tanult magatartása 55 Viselkedési típusok 55 Az állatok kommunikációja 55 Az állatok létfenntartó viselkedése 56 Az állatok társas viselkedése 56 Az állatok szexuális viselkedése 56 A növények és anyagcseréjük 56 A növényi test szerveződése 57 A fotoszintetizálók szerveződési szintjei 57 A növényi szövetek 57 A növények szervei 57 Létfenntartó szervek 57 A növények ivaros szaporodása 57 A növények ivartalan szaporodása 58 Ivartalan szaporítási módok: 58 A növények rendszertani csoportjai 58 A gombák teste és életműködése 59 Gyakorlati jelentőségük 59 A zuzmók 59

4.2. Kültakaró (2. B)

1/60

4.2. Kültakaró (2. B) 1. _ A bőr keresztmetszetének vázlata

Az emberi bőr a szervezetünk első védelmi rendszere. Három réteg építi fel: hám, irha, bőralja. Szerepe: elhatárolás, kapcsolatteremtés. Többrétegű elszarusodó laphámjának mélyebb rétege az élőhám. Ezek a sejtek állandó osztódással termelik az újabb és újabb sejteket, melyek kifelé tolódva egyre távolabb kerülnek a hám alatt található irharétegtől, ami a lassú pusztulásukhoz vezet (elszarusodó réteggé válnak). E folyamat közben ellaposodnak, és a védelmet biztosító szaru halmozódik fel bennük, végül pedig lekopnak. Az élőhám sejtjei UV-sugárzás hatására sötét színű festéket (melanint) termelnek, mely védi a sugárzástól az élőhám alatti sejteket. Az elszarusodó hám sejtjei szoros záródásukkal, a felszaporodó szaruval megakadályozzák a kórokozók behatolását, de védenek a savak és a lúgok ellen is. A bőr középső rétege az irha. Alapja lazarostos kötőszövet, melyben számtalan vérér található. Ezek a tápanyagellátás mellett a hőszabályozásban is nélkülözhetetlenek. Az irhában szőrtüszőket találunk. A bőrből kiemelkedő, elszarusodó hámsejtekből felépülő szőrszálat az erekkel körülvett szőrhagyma képezi. Melynek anyaga elsősorban egy fehérje, a keratin. A szőrtüszőbe nyílnak a faggyúmirigyek, melyek zsíros váladékukkal védik, fényezik a szőrszálat. A szőrtüszőhöz simaizmok kapcsolódnak (szőrmerevítő izmok). A verejtékmirigy egyszerű csöves, külső elválasztású mirigy a vérből vizet, ionokat, sót kismolekulájú szerves anyagokat is kiválaszt, melyet a bőr felszínére ürít. Azzal, hogy a leadott víz elpárolgása jelentős mennyiségű hőt von el a testtől, fontos szerepet játszik a szervezet hőszabályozásában. A hámban, és főleg az irhában mechanikai és hőreceptorok találhatók. A bőr minden részében találhatunk fájdalomérzékelő szabad idegvéződéseket. A bőralja lazarostos kötőszövetében több-kevesebb zsírszövetet találunk. A bőralja feladata a tápanyagok és a zsírban oldódó vitaminok raktározása, valamint a mechanikai és a hővédelem.

4.3. A mozgás (3. B)

4.3.1 vázrendszer

2/60

4.3. A mozgás (3. B) 4.3.1 vázrendszer A csontváz biológiai funkciói: a mozgási szervrendszer passzív része (kedvező ingerek felkeresése, kedvezőtlenek elkerülése), az egész test alakját adja, mechanikai védelem, szivacsos állományban vörös csontvelő→ vérképzés. 2. _A gerincoszlop tájékai

Magyarázza a gerincoszlop kettős S alakját Az emberi gerincoszlop jellegzetes alakja az egyedi élet során fokozatosan alakul ki. Születéskor csak a keresztcsonti görbület van meg, a többi a kialakulás sorrendjében: – nyaki görbület a fejtartással, – háti görbület az üléssel, – ágyéki görbület a járással alakul ki. 3. _A mellkas felépítése

4. _Az agykoponya és az arckoponya csontjai Az arcüreg szerepe: elősegíti (a homloküreggel és az ékcsonti üreggel) az orron áthaladó levegő melegítését, párásítását. A csont kémiai összetétele: a csontnak nagyon keménynek és szilárdnak, ugyanakkor rugalmasnak kell lennie. A csontba beépült szervetlen kalciumfoszfát adja a keménységet, a szerves anyagok pedig a rugalmasságot biztosítják. Főleg idősebb korban bekövetkező csontrendszeri betegség a csontritkulás. Csökken a csontok szervetlen anyag tartalma, sűrűsége, és ezért azok elgyengülnek. A csontsűrűség harmincéves korunkig nő, ezt követően lassan csökkenni kezd. Ha a szervezet nem 3-

jut elég ásványi anyaghoz (Ca2+, PO 4 ), vagy az anyagcseréje rosszul szabályozott, a csontok egyre törékenyebbek lesznek. Alak és felépítés szerint megkülönböztetünk csöves és lapos csontokat. Mindkettő fő tömegét a tömör csontállomány alkotja. Belül található a szivacsos állomány, mely az erőhatásoknak megfelelően kialakuló és elrendeződő csontlemezekből épül fel. A csontgerendák jelentősen fokozzák a csont teherbíró képességét. A lapos csontok belső terét teljesen kitölti a szivacsos állomány, a csöves csontoknak csak a végein lehet megtalálni. A csöves csontok nevüket a csont középső részén lévő csontüregről kapták, melyet a sárga csontvelő tölt ki.

4.3. A mozgás (3. B)

4.3.2. izomrendszer

5. _Hosszú csöves csont (combcsont) szerkezete

3/60

6. _A csigolya részei

A gerincoszlop csigolyákból áll (32-37 db). Az egymás feletti csigolyák izületi nyúlványokon keresztül kapcsolódnak egymáshoz, közöttük porckorongok vannak. A tömör csigolyatestről hátrafelé a csigolyaív található, rajta izületi-, haránt-, és tövisnyúlvány van. A csigolyaív zárja körül a csigolya-lyukat, ezek egymás felett adják a gerinccsatornát, ez védi a gerincvelőt, melynek idegei két csigolya között lépnek ki a csatornából. 7. _Az izület vázlatos felépítése

8. _A gerincesek ötujjú végtagtípusának csontjai

A csontkapcsolatok csoportosítása Folyamatos Merev

Megszakított „Félmerev” Mozgékony Porcos Ízületes csigolyatestek között, ujjpercek között, csuklóízüa szegycsont és a bordák let, vállízület, csípőízület között

Összenövés Varratos medencecsont, koponyacsontok (kivéve az állkapocscsontot) keresztcsont, szegycsont 4.3.2. izomrendszer 9. _A vázizom felépítés Koponya izmai gyűrű alakú záróizmok→ testnyílásoknál (száj és szem körül), mimikai izmok Nyak izmai: fejbiccentő izom, csuklyás izom→ a fej egyensúlyozását és mozgatását biztosítják. Törzs izmai: testünk felületén helyezkednek el, kivéve rekeszizom. bordaközi izmok, mellizom, hasizmok→ törzs és végtagok mozgatása (légzés→ bordaközi izmok, rekeszizom), gát izmok→ a medencét alulról zárják, közreműködnek az ürítési funkciók akaratlagos szabályozásában, a szülésben, a szexualitásban és alátámasztják a hasűri szerveket. Végtagok hajlító- és feszítő izmai→ a felső végtagon a feszítőizmok vannak kívül, a hajlítók pedig belül; az alsó végtagon a feszítők vannak elől, a hajlítók pedig hátul. A vázizmok akaratlagos mozgásai agykérgi funkciókhoz kötöttek.

4.3. A mozgás (3. B)

4.3.2. izomrendszer

4/60

Ismertesse miért fontos a bemelegítés A szervezet nyugalmi állapotban, vagy kis intenzitású mozgástevékenység közben teljesítőképességének alig egy harmadát használja ki. Ilyenkor a szív ritkábban húzódik össze, a vérkeringés csökkent mértékű, a légzés felszínes. Az izmok, izületek merevek, hidegek, korlátozott mozgás-kiterjedésűek, vérellátásuk nem megfelelő. Az idegrendszeri irányító központok és a perifériás idegek (a végtagokban lévők) kevésbé ingerelhetők. A szervezet ilyen állapotban károsodás nélkül, nagy intenzitású mozgástevékenységre nem képes. A bemelegítés hiánya teljesítménykorlátozó tényező, mert az ideg-izom tevékenység, az izomkoordináció alacsonyszintű. Ez hibás gyakorlat-végrehajtásban nyilvánul meg, szélsőséges esetben izomrostok, izületi szalagok szakadásához, különböző húzódásokhoz vezethet. Légző-görcsök, oldalszúrás lesz kellemetlen velejárója a mozgásos tevékenységnek bemelegítés hiányában, hiszen a szervezetet gyors, hirtelen, adott esetben extrém terhelésnek tesszük ki, és nem adunk lehetőséget az alkalmazkodási folyamatok létrejöttének. Ahhoz, hogy a szervezet károsodásmentesen, nagyobb erőkifejtéssel járó mozgások elvégzésére alkalmassá váljon, idős korban 10-15 perc szükséges. Ezt az időt fokozatosan növekvő intenzitású mozgások végzésével kell eltölteni, vagyis a szervezetet be kell melegíteni. Ismertesse hogyan szűntethető meg az izomláz Edzetlen szervezetben a hosszantartó, erőteljes izom-összehúzódás csökkenti a vérellátást. Oxigénhiányos állapot lép fel. Oxigén hiányában a glükóz tejsavvá bomlik le anaerob erjedéssel. A felhalmozódó tejsav ingerli az izom érzőideg-végződéseit = izomláz. Forró fürdő, szauna az erek tágításával javítja a vérellátást, csökkenti a tejsav mennyiségét, ami eloxidálódik vagy glikogénné alakul a májban és a vázizomban. Az izomláz még gyorsabban elmúlik váltott hideg-meleg vizes fürdéskor és könnyű testmozgástól, mert ezek serkentik a vérkeringést, fokozzák az oxigénszállítást.

4.4. A táplálkozás (4. B; 5. B)

5/60

4.4. A táplálkozás (4. B; 5. B) 10. _A bélcsatorna vázlatos felépítése Táplálkozás: az élőlények anyagcseréjéhez szükséges tápanyagok megszerzése, felvétele. Tápanyagok: az életjelenségek fenntartásához szükséges anyagok összessége [Nagy mennyiségben szükségesek (alap tápanyagok): fehérjék (építő), zsiradékok, szénhidrátok (energiát szolgáltatnak); Kis mennyiségben szükségesek (védő tápanyagok): vitaminok, ásványi anyagok.] Táplálék (élelmiszer): a tápanyagok és az emészthetetlen salakanyagok együttese. (Az állatok mindig táplálékot vesznek fel.) A táplálkozás folyamati: tápanyagok felvétele a táplálékkal, emésztés, felszívás, salakanyagok eltávolítása. A tápcsatorna feladata a felvett táplálék emésztése, felszívása és az emészthetetlen salakanyagok elválasztása, ürítése. Tápcsatornánkban a táplálék perisztaltikus mozgással halad, miközben makromolekuláit külső elválasztású mirigyek által termelt emésztőenzimek bontják le felszívható összetevőire (=sejten kívüli emésztés) Az emésztőrendszer részeit biológiai funkciói I. Előbél A szájüregben a fogak által felaprított táplálék keveredik a nyállal, amit három pár nyálmirigy (nyelv alatti-, állkapocsalatti- és fültőmirigy) termel. Amiláz enzim: keményítő bontását kezdi (enyhén lúgos pH-n)  A falat a garaton és a nyelőcsövön át a gyomorba jut.  A gyomor, fali mirigyei termelik a gyomornedvet, ami sósavat és enzimeket tartalmaz. Pepszin: a fehérjék bontását kezdi el (fehérje →polipeptid). Kimozin: kicsapja a tejfehérjéket (=kazeint).

II. Középbél = vékonybél (5 m)  Patkóbél: ide nyílik a hasnyálmirigy és a máj által termelt epe közös kivezető csöve. Máj Az epe az epehólyagban raktározódik. Szerepe a zsírok (lipidek) kolloid formában tartása = emulgeálás A máj glikogént raktároz→ tartalék tápanyag (állati keményítő); ugyanakkor hidrolizálva azt, szőlőcukrot juttat vissza a vérbe. A test anyagait a szervezet szükségleteinek megfelelően átalakíthatja (glükóz, tejsav ↔lipidek; lipidek↔ nem esszenciális aminosavak stb.). Jelentős szerepet tölt be a fehérjeképzésben. Itt alakul ki a vérplazma fehérjéinek jelentős része (albuminok, globulinok többsége, véralvadási fehérjék). A máj sejtjeiben lezajló folyamatok a szerves anyagok eloxidálásával jelentős mennyiségű energiát szabadítanak fel. A méregtelenítés (a szervezet számára káros anyagok lebomlása) is a májban következik be. A lépben széteső vörös vérsejtek anyagai egy részének átalakítása is a májban következik be, melynek során epefesték keletkezik. Ez a szintén itt képződő epesavakkal, a vízzel és az ionokkal együtt alkotja az epét. Hasnyálmirigy Szigetsejtjei belső-elválasztású mirigyként hormonokat termelnek, pl. inzulin) külső elválasztású mirigyként hasnyálat termel, aminek enzimjei: tripszin: folytatja a fehérje bontását peptidekre (di-, tripeptid) amiláz: keményítő →maltóz lipáz: zsírokat → glicerinre és zsírsavakra nukleáz: nukleinsavakat →nukleotidokra bontja A hasnyál NaHCO3 (nátrium-hidrogénkarbonátot) tartalmaz, ami a gyomorsavat közömbösíti, a vékonybélben lúgos pH lesz.



Éhbél, csípőbél: a bélfalban található mirigyek váladéka a bélnedv. Enzimjei befejezik az emésztést, itt történik a felszívás. Erepszin: a peptideket→aminosavakra bontja. Maltáz, laktáz, szacharáz: a diszacharidokat → monoszachariddá bontják. Lipázt és nukleázt is tartalmaz. A vékonybél nyálkahártyáján át szívódnak fel a kisméretű tápanyag-molekulák. A felszívási felületet növelik a körkörös bélredők, a rajtuk levő bélbolyhok (aktív, lüktető mozgást végeznek), és a felszívó hámsejtek mikrobolyhai = kefeszegély. Az aminosavak és a monoszacharidok a vérkapillárisokba, a zsírok a nyirokkapillárisokba kerülnek.

4.4. A táplálkozás (4. B; 5. B)

6/60

III. Utóbél A csípőbél a vakbélnél szájadzik a vastagbélbe, ami a vékonybelet keretbe foglalja (felszálló-, haránt- és leszállóág), majd a szigmabélen át a végbélhez vezet. A vastagbélben erjesztő és rothasztó baktériumok élnek (cellulóz bontását, B- és K-vitamin képződését végzik, bélgázok keletkeznek). Itt történik a víz, sók és vitaminok felszívása. A béltartalom besűrűsödik székletté alakul. A széklet a végbélben gyűlik össze, nyomást gyakorol a bélfalra. Az ürítést sima- és harántcsíkolt záróizmok szabályozzák reflexes úton. A tápcsatorna védelmét a kórokozókkal szemben a bélfalban levő nyiroktüszők és nyirokszervek: orr-, szájpad- és nyelvmandulák, valamint a féregnyúlvány végzik. Baktériumölő hatású a nyál és a gyomorsav is. A tápcsatorna mozgását és mirigyeinek működését a vegetatív idegrendszer és a hormonrendszer végzi. A bélfal is termel hormonokat. Pl. a gasztrin a gyomornedv, a szekretin a hasnyál elválasztását serkenti.

11. _Kétgyökerű fog felépítése 12. _Fogképlet: 2 metsző 1 szem 2 kisőrlő 3 nagyőrlő

13. _Az emésztőnedvek termelődési helye és szerepük Emésztőnedv Kiválasztó mirigyek Kémhatás Az emésztő enzim neve neve Nyál

3 pár nyálmirigy (nyelv Lúgos alatti, állkapocsalatti, fültőmirigy)

Amiláz

Gyomornedv

A gyomor nyálkahártyájá- Savas (HCl) nak mirigyei.

Pepszin

Hasnyál

Hasnyálmirigy

Lúgos

Tripszin, lipáz, amiláz, nukleáz.

Epe Vékonybélnedv

Máj Lúgos A vékonybél falának miri- Lúgos gyei.

Nem tartalmaz enzimet Erepszin (fehérjebontó enzimek összessége, aminosavakig képes bontani), szénhidrátbontók, lipidbontók, nukleinsavbontók.

Az emésztőnedv szerepe Szénhidrátok emésztésének megkezdése. Rágás és nyelés megkönnyítése (mucin). Fehérjék emésztésének megkezdése (denaturálás). Táplálékkal bekerült mikrobák elpusztítása. Folytatja a tápanyagok lebontását. Zsírok emulgeálása Befejezi a lebontást.

A táplálkozás szabályozása A táplálékfelvételt az éhségérzet, a folyadékfelvételt a szomjúságérzet szabályozza. Az agy hipotalamusz nevű részében van a táplálkozásszabályozási központ és a szomjúságközpont. (A táplálkozási központ izgalma kellemes, nyugodt hangulatot okoz, van, aki ezért eszik túl sokat. Ennek a központnak az elektromos ingerlésével az is elérhető, hogy a kísérleti állat a teli tál mellett éhen hal.) éhségérzetet elsősorban a vér glükóztartalmának a csökkenése okoz, de éhségérzetet vált ki a gyomor üres állapotú perisztaltikája (korgás) is. A szomjúságérzetért a vér ozmotikus koncentrációjának növekedése, valamint a vértérfogat csökkenése a felelős. Feltételes reflexek is kiválthatnak éhséget vagy szomjúságot: az ebédlő látványa, a tányércsörgés, a plakáton egy üveg gyöngyöző üdítőital képe stb. A nyálelválasztás ingere a látvány mellett a szájba kerülő falat nyomása, íze. Száraz táplálék esetén több nyál termelődik. Táplálkozás idején a nyál enzimekben gazdagabb, evések közötti időben hígabb. A nyálelválasztásra és a gyomornedv-elválasztásra a feltételes reflexek nagy hatással vannak. A gyomornedv elválasztását már a szájba kerülő táplálék megindítja. A gyomortartalom mechanikai hatása, a fűszerek és a hús ízanyagai fokozzák a nedvelválasztást. A gyomorban termelődnek olyan helyi hatású hormonok, amelyek a vér közvetítésével fokozzák a táplálékkal éppen nem érintkező gyomorsejtek nedvelválasztását is, sőt a következő bélszakaszt is előkészítik az emésztésre. A vékonybélben további hormonok termelődnek, amelyek a nedvelválasztást, illetve a perisztaltika sebességét szabályozzák.

4.5. A légzés (7. B)

7/60

4.5. A légzés (7. B) 14. _ A légzőrendszer felépítése A sejtlégzéshez szükséges O2 felvétele, illetve a keletkezett CO2 leadása a légzőszerv feladata. I. A felső légút az orrüreggel kezdődik. Nyálkahártyája csillószőrös hengerhámsejtekből áll. Feladata:  előmelegíti, megszűri a levegőt  páratartalmát növeli  szaglás (szaglóhám, kemoreceptorok)  hangképzés (rezonátor üreg) Felületét orrkagylók és a koponyacsontokba haladó orrmelléküregek (pl. arcüreg, homloküreg) növelik. Garat: itt kereszteződik a légút a tápcsatornával. A fertőzésektől a légutat nyirokszervek (mandulák védik). Gége: a hangadás szerve, vázát a gégeporcok képezik (izmok mozgatják).  pajzsporc (ádámcsutka)  kannaporcok (a hangszalagokat mozgatja, amik a hangrést zárják közre)  gégefedő (nyeléskor zárja a gége bemeneti nyílását)  gyűrűporc

A hangszalagok (3) különleges nyálkahártyával borított simaizom redők. A pajzsporcról (1) erednek és a kannaporcon (2) tapadnak meg. 5 Felülnézetben jól látszik, hogy csak az egymás 4 1 2 felé néző széleiken nem rögzítettek, közöttük egy háromszög alakú nyílás, a hangrés található. A hangrést a gége harántcsíkolt izmai a kannaporcok mozgatásával szűkíteni illetve, tágítani tudják. A gyűrűporc kiszélesedő részén áll hátul a két kis kannaporc. A kannaporc és a pajzsporc széle, valamint a két kannaporc között harántcsíkolt izom van: a kannaporcok mozgathatók, forgathatók. A két hangszalag a pajzsporc csúcsi részének belsejétől fut az egyik és a másik kannaporcig. A gége belső részét nyálkahártya béleli. Úgy képzeljük el, hogy a hangszalag a nyálkahártya alatt van, és így a gége belső falától a hangszalagig és vissza egy nyálkahártya-kettőzet halad, ez a hangredő (4). A hangszalagoktól kifelé, a pajzsporc széle felé tehát a gége hengeres ürege zárt, a két hangszalag között viszont nyitott. A nyitott részt hangrésnek (5) nevezzük. Hangadáskor a kannaporcokat mozgató izmok segítségével mozgatjuk a hangszálakat, és ezzel a hangredőt, így a tüdőből kiáramló levegő útját hol elzárjuk, hol szabadon hagyjuk. A levegő a hangredő mögött hol feltorlódik, hol szabadon áramlik. A hangadásban nemcsak a gége működése kap szerepet, hanem fontos a száj- és orrüreg rezonanciája, valamint a nyelv, az ajkak és a fogak alakja, helyzete is, amely egyéni színt ad hangnak. II. Alsó légutak A gégétől kezdődnek a légcsővel (10 cm). Vázát C-alakú porcok merevítik. Csillószőrös hám béleli (mechanikai szenynyeződések eltávolítása). Két főhörgőre ágazik el, amik a két tüdőfélbe vezetnek. A tüdő páros szerv a jobboldali három- a baloldali két lebenyből áll (a hely a szívnek kell). A főhörgők lebenyi hörgőkre, majd további hörgőkre ágazódnak el. A legvékonyabb csövecskék a hörgőcskék falában nincs már C-alakú porc, a szőlőfürt-szerűen elhelyezkedő léghólyagocskákhoz vezetnek. A léghólyagok falában kapilláris érhálózat van, egyrétegű laphám béleli. Itt játszódik le a külső légzés= diffúziós gázcsere a légzőszerv levegője és a testfolyadék (vér) között. Az összes légzőfelület kb. 100 m2-es. A tüdőt a mellhártya rögzíti a mellkashoz. Zsigeri lemeze a tüdő felszínéhez, fali lemeze a mellkas falához tapad. A két lemez között párcsepp savós folyadék van (vákuum, negatív mellűri nyomás). A tüdő passzívan követi a mellkas térfogatváltozásait. 3

4.5. A légzés (7. B)

8/60

Belégzéskor a légzőizmok [rekeszizom, külső bordaközi izmok (nőknél) hasizmok (férfiaknál)] összehúzódnak a mellkas térfogata a tüdővel együtt nő, a nyomás csökken. A tüdőbe levegő áramlik be a légutakon át a külső légtérből (nyomáskiegyenlítődés). A kilégzés passzív, a légzőizmok elernyednek. (Erőltetett kilégzésnél a belső bordaközi izmok és a hasizom is segít.) Az ember tüdeje normális légzéskor átlagosan 0,5 liter levegőt cserél. Erőltetett kilégzéssel még körülbelül 1 liter levegőt lehet kifújni, ez a kilégzési tartalék. Ez után is marad a tüdőben még körülbelül 1 liter levegő, az úgynevezett maradék levegő, amelyet nem lehet felhasználni, mert élettani körülmények között nem lehet a tüdőt teljesen öszszenyomni. (Még a mellüregből kivett tüdő is tartalmaz annyi levegőt, hogy fajsúlya a víznél kisebb.) Ha normális kilégzés után erőltetetten belélegzünk, akkor körülbelül három liter levegőt tudunk beszívni. Ez a normális légzési térfogatból és a belégzési tartalékból tevődik össze. Az erőltetett belégzés utáni erőltetett kilégzéssel tehát összesen körülbelül 4 liter levegőt tudunk kifújni, ezt nevezzük vitálkapacitásnak. Ezek az értékek edzéssel, sporttal megnövelhetők. Percenként átlagosan 16-szor veszünk levegőt. Félliteres légzési térfogattal számolva 8 liter a légzési perctérfogat. (Ennek csak 20 %-a oxigén!) fokozott terhelés idején ez az érték jelentősen megnőhet. Az edzetlen ember inkább a légzésszámot tudja gyorsan megnövelni, az edzett pedig inkább a légzés mélységét növeli. A légúti reflexek (tüsszentés, köhögés, be- és kilégzés) központjai az agytörzsben vannak. Akaratunktól független, vegetatív idegrendszeri szabályzás történik. Az ingert felvevő receptorok a tüdőben és az érrendszerben találhatók. Ingerként szerepelhet a nyomás változása a tüdőben, a vér pH-jának, hőmérsékletének, CO2 és O2 koncentrációjának megváltozása.

maradéklevegő (1 liter)

kilégzési tartalék (1 liter) normális légzés (0,5 liter)

vitálkapacitás (4 liter)

belégzési tartalék (2,5 liter)

Magyarázza, miért jár gyakran együtt a torokgyulladás középfülgyulladással. Nátha, torokgyulladás kapcsán - általában lázas állapotban - középfülgyulladás is kialakulhat. A dobüreg "szellőzőcsöve", az Eustach-kürt belső nyálkahártyája is begyullad, beduzzad, ami bezárja ezt a járatot, és a dobüregben pangó, gyulladásos váladék felgyülemlik. Ez a dobhártya feszülését váltja ki, mely igen erős fájdalmat okoz, így társul a náthához a középfülgyulladás.

4.6. Az anyagszállítás (8. B)

9/60

4.6. Az anyagszállítás (8. B) 15. _A hajszálerek és a nyirokkeringés A vér valójában nem érintkezik közvetlenül a szövetek sejtjeivel, hanem közöttük a sejt közötti állomány folyadéka, a szövetnedv létesít kapcsolatot. A nagy vérkör hajszálereiből az érfalon át a vérplazma egy része a benne oldott tápanyagokkal és oxigénnel együtt kijut a sejtek közé. A kapillárisok ugyanakkor szén-dioxidot, különböző bomlástermékeket és vizet vesznek föl a szövetnedvből. Tény, hogy a hajszálerekből több folyadék lép ki, mint amennyi visszaáramlik. A szövetnedv többlete, a nyirok, először a szövetek között vakon kezdődő nyirokhajszálerekbe kerül. A nyirokerek egyre nagyobb erekké egyesülnek, és tartalmuk végül egy nagy vénába ömlik, vagyis ismét a vérbe jut. A nyirokkeringés ezzel fenntartja a szövetnedv és a vér állandó térfogatát. Ha a nyirokerek nem vezetik el a szövetnedv fölöslegét, akkor ez felhalmozódik a szövetek között és vizenyő, más szóval ödéma alakul ki. Ez leggyakrabban a lábakon figyelhető meg hosszas álldogálás után vagy melegben. Ödéma alakulhat ki sérüléskor vagy a keringési rendszer elégtelen működése következtében is.

16. _Anyagkicserélődés a nagyvérköri kapillárisokban

17. _Ember nyirokkeringése és nyirokszervei A nyirokerek mentén kisebb-nagyobb nyiroktüszők, nyirokcsomók vannak. Ezeknek a kórokozók elleni védekezésben van szerepük (megszűrik a rajtuk átáramló folyadékot): bennük történik a fehérvérsejtek osztódása és érése. Különösen nagy számban fordulnak elő nyirokszervek azokon a helyeken, ahol kórokozók juthatnak be a szervezetbe. Ilyenek például a felső légutak és a tápcsatorna elején a mandulák.

Nyirokszerveink közé tartozik a vakbélhez kapcsolódó féregnyúlvány is.

18. _A vér mikroszkópos képe Vér: folyékony sejtközötti állományú kötőszövet. Az ember vértérfogata: 5-5,6 dm3. Ennek jelentős részét a víz és a fehérjék alkotják. Az alakos elemek térfogata közel fele a vértérfogatnak. A vízben mozoghatnak az alakos elemek, a vízzel áramlanak a fehérjemolekulák, benne szállítódnak a különböző sejtekből (pl. bél-, mirigy-, idegsejtekből stb.) bekerült ionok, anyagok. Az erek fala a fehérjék számára átjárhatatlan, így a fehérjék jelentős szerepet játszanak a vér ozmotikus nyomásának kialakításában, a kémhatás dinamikus állandóságának biztosításában. A vér gyengén lúgos (pH-ja 7,4), egy része a vérraktárakban (lép, máj) tárolódik. Vérplazma: a vér sejtközötti állománya. a vér térfogatának átlagosan 55%-a vérplazma. Ennek 90%-a víz. Az ionok közül a magas Na+- és Cl- -koncentráció a legjellemzőbb. Ezek mellett –bár jóval kisebb mennyiségben – a K+, Ca2+, Mg2+, HCO3(hidrogénkarbonát) stb. jellemzőek.

Alakos vagy sejtes elemek: Vörösvérsejt Szerepe Képződési helye Számuknak a normál értéktartománytól való eltérés okai, és következményei

légzési gázok (elsősorban oxigén) szállítása vöröscsontvelő A vérszegénység nem vérhiány, tehát nem a vér mennyiségének csökkenését jelenti, hanem azt, hogy kevés benne a hemoglobin. Vagy a vörösvérsejtek száma csökken, vagy bennük a normálisnál kisebb a hemoglobin-tartalom. A vérszegénység leggyakoribb oka, hogy a táplálék nem tartalmaz elegendő vasat, ami a hemoglobin egyik fontos alkotóeleme.

Vérlemezke

Fehérvérsejtek

véralvadás

belső védekezés

vöröscsontvelő Közismert betegség a vérzékenység, amikor a vér csak igen lassan vagy egyáltalán nem alvad meg. Oka lehet a vérlemezkék számának csökkenése vagy működési zavara.

vöröscsontvelő, nyirokrendszer Ha a csontvelő kóros működése miatt a keringő vérben a fehérvérsejtek száma a normálisnak többszörösére nő, fehérvérűségről, más néven leukémiáról beszélünk. Ezek a fehérvérsejtek éretlenek, működésképtelenek. A leukémiás betegek jelentős részét ma már gyógyítani tudják.

4.6. Az anyagszállítás (8. B) 10/60 Ismertesse a vérzéscsillapítás módjait. Gyengén vérző sérülések körül a bőrt – ha szennyezett – megtisztítjuk vízzel, majd jódtinktúrával bekenve fertőtlenítjük. A sebet magát bejódozni nem szabad. A sebre többrétegű steril gézlapot teszünk. Kisebb sérüléseknél ezt egyszerűen ragtapasszal rögzítjük, nagyobbaknál pólyával többszörösen körültekerjük. A testfelülethez közel sok helyütt futnak kisebb-nagyobb vénák. Ha nagyobb gyűjtőér sérül, a vér folyamatosan folyik a sebből. A vérvesztés megakadályozására ilyenkor nyomókötést kell elhelyezni: a sérülést steril gézlapokkal borítjuk, erre nagyobb géz- vagy vattacsomót teszünk, és szoros pólyát tekerünk rá, hogy a vérzést elnyomja. Kevés artéria fut a testfelület közelében, ezért verőeres vérzés ritkábban fordul elő. Onnan ismerhető fel, hogy a sebből lüktetve élénkvörös vér spriccel. A nyomókötés elhelyezéséig először a seb szív felőli oldalán a vért szállító artériát kézzel el kell nyomni, hogy a nagyobb vérveszteséget meggátoljuk. Utána nyomókötést kell készíteni. 19. _A tüdő és a szív elhelyezkedése a mellüregben

21. _A szív szerkezete

20. _A szív külső felépítése

22. _Kis- és nagyvérkör

Az ember keringési rendszerének központja a szív. Falát szívizomszövet alkotja, amit kívülről a szívburok, belülről a szívbelhártya határol. A szív táplálását az aortából eredő két koszorús artéria látja el. A szív falában több ágra, majd kapillárisokra oszlanak, végül a vénás vér a jobb pitvarba kerül. A szívet a szívsövény osztja jobb és bal szívfélre. A jobb szívfélben CO2-dús a vér, a bal szívfélben O2-dús a vér. A szívben a vér egyirányú áramlását a szívbillentyűk biztosítják. A zsebes billentyűk: az aorta és a tüdőartéria kezdetén 3-3 db. Megakadályozzák a vérnek a kamrába való visszaáramlását. A vitorlásbillentyűk: a pitvar-kamra határán, szemölcsizmok mozgatják ínhúrok segítségével. (a jobb- 3 csúcsú, a baloldali 2 csúcsú.) megakadályozzák a vér visszaáramlását a pitvarba a kamrák összehúzódásakor. A vér útja a szívben: A kisvérkör (tüdővérkör): jobb kamra→ tüdőartéria (CO 2-dús)→ tüdőkapillárisok (gázcsere) →tüdővénák (O2-dús)→ bal pitvar. A nagyvérkör (testvérkör): O2-dús vért szállít a szövetekhez. Bal kamra→ aorta→ artériák→ kapillárisok (gázcsere)→ vénák (CO2-dús)→ alsó- és felső üres véna→ jobb pitvar.

4.6. Az anyagszállítás (8. B)

11/60

Vérnyomás A vérnek az erek falát feszítő nyomása a vérnyomás. Az érrendszer különböző részein a vér nyomása eltérő érték, az artériáktól a vénák felé folyamatosan csökken. A vérnyomásmérés eredménye egy kettős számadat. Ez onnan származik, hogy a szívösszehúzódáskor az artériákban nagyobb nyomással áramlik a vér, mint a szív elernyedésekor. A egészséges emberek vérnyomása az életkorral kissé nő, fiataloknál a felkar artériájában mérve átlagosan 16/12 kPa (120/90 Hgmm) körüli érték. Ismertesse a lép helyét és szerepét. A lép a hasüreg baloldalán, a gyomor mögött található hosszúkás szerv, melybe nyirokerek nem lépnek. Míg a nyirokhálózat a nyirokban, addig a lép a vérben lévő idegen anyagokat „szűri ki”. Részt vesz az elöregedő vérsejtek lebontásában. A lép kötőszövetes burkán belül kétféle rendszert találunk. A vörös pulpa (pulpa: valamely szerv belső puha állománya) üregeiben a vörös vérsejtek és a falósejtek tárolódnak. Itt történik az elöregedő sejtek lebontása. A fehér pulpa tüszőiben – ahogy a nyirokcsomóban is- nyiroksejteket (limfocitákat) találunk. Magyarázza a véreloszlás megváltozásának élettani funkcióját. A szervek tápanyag- és oxigénigénye nagyon változó. Felesleges lenne állandóan annyi vért keringetni, amennyi minden szövet maximális igényét kielégíti. Ehelyett a szervezet az egyik szerv igényeinek növekedésekor a másik szervtől, szervrendszertől vonja el a vért, azaz a keringés átrendeződik. A keringés átrendeződésének két alapvető, az egész szervezetre kiterjedő típusa van, de egyéb kombinációk is előfordulnak. Az egyik az úgynevezett szimpatikus hatás, amikor a szervezet erőit a menekülés érdekében mozgósítani kell (veszély, verseny, felelés). Ilyenkor a mozgásszervek, az érzékszervek, az idegrendszer kap több vért, a kültakaró a tápcsatorna, a szaporodási szervrendszer kevesebbet. A másik az úgynevezett paraszimpatikus hatás, amikor a szervezet energiatartalékai feltöltésére, pihenésre készül fel. Ilyenkor a kültakaró, a táplálkozás, a szaporodás szervrendszere kap több vért, az izmok, az agy kevesebbet. Minden szövet hajszálereinek egy része az artériás szakaszon simaizommal elzárható. A keringésátrendeződés úgy megy végbe, hogy a simaizmok egyes szövetekben elzárják, másutt pedig megnyitják a hajszálerek egy részét. Ez a folyamat teszi alkalmassá az ereket a hőszabályozásra. Percenkénti összehúzódások száma a PULZUSSZÁM.

4.7. A kiválasztás (6. B)

12/60

4.7. A kiválasztás (6. B) Kiválasztás: a szervezet számára már hasznosíthatatlan anyagok eltávolítása. Elválasztás: a szervezet számára fontos anyagok termelése.

23. _A kiválasztó szervrendszer 24. _A vese szerkezete

25. _A nefron felépítése és érrendszere

Az ember kiválasztó szerve a páros vese. A vér állandó összetételének szabályozását végzi. Eltávolítja a bomlástermékeket, a felesleges sókat és vizet, szabályozza a kémhatást. A vese kötőszövetes tokkal borított bab alakú szerv. Homorú részén található a vesekapu, itt lép be a veseartéria és itt lép ki a vesevéna, valamint a húgyvezeték.

26. _Vesetestecske felépítése A külső kéregállományban vesénként kb. 1 millió vesetestecske található, ami érgomolyagból és kettősfalú Bowmann-tokból áll. A hajszálérgomolyagból vérplazma szűrődik át a Bowmann-tokba. A szűrlet fehérjét nem tartalmaz. A vérplazmát a hajszálérgomolyagban uralkodó nagy nyomás préseli a tokba. A túlnyomás azért jön létre, mert a belépő artéria nagyobb átmérőjű a kilépő artéria kisebb keresztmetszetű. A kilépő artéria az elvezető csatornarendszer körül még egyszer kapilláris hálózatra oszlik szét. Ide szívódnak vissza az elsődleges szűrletből a még használható anyagok, a szűrlet töményedik, vizelet képződik (kb. napi 1,5 liter). Az elvezető csatornarendszer részei: Elsődleges kanyarulatos csatorna (a kéregállományban): visszaszívódnak a glükóz (szőlőcukor), aminosavak, ionok, karbamid (N-tartalmú fehérje-bomlástermék). A Na+ ionnal együtt a víz nagy része is visszakerül a kapillárishálózatba. Henle-kacs (a velőállományba hatol ;hajtűkanyar): itt csak, Na+ -visszaszívás történik. Másodlagos kanyarulatos csatorna (a kéregállományban): Na+, Cl-, H+ és víz visszaszívása. Egyenes gyűjtőcsatorna: több vesetestecskéből származó vizeletet gyűjti össze, itt fejeződik be a só és víz visszaszívódása, kialakul a vizelet végleges koncentrációja. A gyűjtőcsatornákból álló vesepiramisok alkotják a vese velőállományát. A vizelet a piramisok csúcsán található, vesepapillán át a vesekehelybe, a vesemedencébe, majd a húgyvezetékben át folyamatosan kerül a húgyhólyagba, ahol összegyűlik. A vizelet ürítése a húgyhólyagból a húgycsövön át történik. Az ürítés reflexes folyamat, kettősgyűrű alakú záróizomzat szabályozza. A vese elvezető csatornarendszerének bizonyos sejtjei kiválasztó működést is végeznek. Festékanyagokat, gyógyszermaradványokat, ionokat, karbamidot juttatnak a vizeletbe.

Indokolja a folyadékbevitel jelentőségét a vesekőképződés megelőzésében. A sok húst tartalmazó étrend, a krónikus folyadékhiány és a kemény csapvíz kőképződéshez vezethet a vesékben, a húgyvezetékekben és a hólyagban. (Tízből kilenc esetben a kövek kalciumot tartalmaznak.) Segítség: fogyasszunk kevesebb húst, több ballasztanyagot, gyümölcsöt és zöldséget! A bennük található magnézium ellensúlyozza a kalciumot. Igyunk meg napi két liter magnéziumban gazdag és kalciumszegény vizet! Heti egy pohár sör 53 százalékkal csökkenti a vesekő kockázatát! Ha mindkét vese beteg és működésképtelenné válik, akkor a szervezetben a káros anyagcseretermékek felhalmozódnak és mérgezik a sejteket. Az ilyen állapot halálhoz vezet, ha a vese működését nem sikerül pótolni művesekezeléssel. A beteg ember vérét keresztülvezetik a művesén, majd visszajuttatják a keringési rendszerbe. Ha ezt a folyamatot néhány órán keresztül folytatják, a vér teljesen megtisztul, így a kezelést elegendő hetente kéthárom alkalommal elvégezni.

4.8. A szabályozás

4.8.1. idegrendszer

13/60

4.8. A szabályozás 4.8.1. idegrendszer 27. _A vezérlés és a szabályozás folyamata

visszajelentés

jel

jel

Az irányítás két alapformája a vezérlés és a szabályozás. KÖZPONT KÖZPONT Vezérlés: egyirányú kapcsolat a központ és az irányított rendszer között. Az irányított rendszer nem befolyásolja a központ működését. Szabályozás: akkor valósul zavaró jel vezérelt rendszer szabályozott rendszer meg, ha az irányított rendszer, működési jellemzőit bizonyos határok között kell tartani, és ehhez állandó visszajelentésre van szükség az irányított rendszer működéséről. A szabályozás kétirányú kapcsolatot jelent a központ és az irányított rendszer között. A kétirányú kapcsolat szabályozókört hoz létre. A másodlagos „zavaró” jelek az eredeti szabályozókörön kívülről érhetik a működő rendszert, megváltoztatják működését. Ilyen eset fordulhat elő, ha valamitől megijedünk, és vérnyomásunk emelkedik. A vérnyomást megváltoztató hatás a zavaró jel. (Zavarójelek persze nemcsak a külső környezetből eredhetnek, hanem a belső környezetből is.)

A hibajel ellentétes előjellel kerül vissza a működő rendszerbe (optimálisnál nagyobb vérnyomás esetén vérnyomás-csökkentési parancs, értágítás; optimálisnál kisebb vérnyomás esetén vérnyomás-növelési parancs, érszűkítés). Ezt a szabályozási elvet és módszert negatív visszacsatolásnak nevezik. Pozitív visszacsatolás: a hibajelnek megfelelő, azonos előjelű hatással módosítja a rendszer működését (növekedésre növelés, csökkenésre csökkentés). Pl.: petesejt kilökődésének irányítása. Az idegsejteket kívülről sejthártya határolja, belsejüket sejtplazma tölti ki. A sejtmag a sejttestben található. A sejttestből erednek az idegsejt nyúlványai. A faágszerűen elágazó rövid nyúlványok a dendritek. 28. _Az idegsejt szerkezete Az idegsejteknek rendszerint egy vagy kettő hosszú nyúlványa, úgynevezett axonja van. A legtöbb sejttest idegsejt axonját velőshüvely szigeteli el a környezetétől. A velőshüvellyel borított axont nevezzük idegrostnak. Az axonok végén elágazó végfácska látható. A végfácska axonvégződései létesítenek kapcsolatot más sejtekkel. Az idegsejt csak egy irányban vezeti az ingerületet, a sejttest, illetve a dendritek felől az axon felé. Az ingerület az inger hatására létrejövő anyagcsereváltozás. A külső vagy a belső környezetből származó hatásokat összefoglaló néven ingereknek nevezzük. Nyugalmi állapotban a membrán belső oldalán az anionok (fehérje anionok) vannak túlsúlyban a kationokhoz képest. A sejthártya polarizált, külső és belső felszíne között feszültség (potenciálkülönbség) mérhető, átlagosan –70 mV (millivolt) körüli érték.

Amennyiben az inger erőssége nem ér el egy minimális értéket (küszöbértéket), akkor nem alakul ki feszültségváltozás (ún. akciós potenciál). (Az akciós potenciál szakaszai: depolarizáció, repolarizáció.) Ingerküszöb: a membránnak az a legkisebb változása (depolarizációja), amelyik kiváltja a feszültségváltozást. Minden vagy semmi törvénye: ha az inger nagysága eléri az ingerküszöböt, mindig ugyanolyan nagyságú és irányú potenciálváltozás jön létre, ellenkező esetben nem alakul ki feszültségváltozás (akciós potenciál). 29. _Szinapszis felépítése Szinapszis: az ingerület átadásának helye (idegsejtnek idegsejttel vagy más sejttel kialakított működési kapcsolata). A két sejthártya közvetlenül nem érintkezik, közöttük vékony szinaptikus rés húzódik. A végbunkóban apró szinaptikus hólyagok vannak, ezek ingerületátvivő anyagokat tartalmaznak. Az axon ingerületének hatására az átvivőanyag exocitózissal a szinaptikus résbe ürül, majd megkötődik a fogadó sejt membránján. A serkentő szinapszisokban az ingerületátvivő anyag kötődésének hatására depolarizálódik a membrán és tovaterjedő akciós potenciál alakul ki. A gátló szinapszisokban az átvivőanyag a következő sejtmembrán polarizált állapotát fokozza, vagyis hiperpolarizációt idéz elő. A neuronoknak működés szerint három fő fajtája van: az érző idegsejtek, melyek inger felvételére specializálódtak (a szervezetet kívülről érő, vagy belső állapotát jelző hatásokra kerülnek ingerületbe, ingerületük az axon útján a központi idegrendszerbe jut). Az összekötő vagy asszociációs idegsejtek kapcsolatot teremtenek két vagy több idegsejt között. A mozgató idegsejtek valamilyen végrehajtó szervvel, azaz izommal vagy miriggyel állnak kapcsolatban. Ingerületük hatására az izom összehúzódik, illetve a mirigysejt leadja váladékát.

4.8. A szabályozás

4.8.1. idegrendszer

14/60

30. _Az idegsejtek fajtái és kapcsolatai (a reflexív vázlata) Az ingerek felvételére speciális sejtek, a receptorsejtek szolgálnak. Azt az ingert, amire egy receptor a legérzékenyebb, adekvát ingernek nevezzük. Külső környezetből származó inger például a fény, vagy egy forró tárgy magas hőmérséklete. Az előbbit a szem, az utóbbit a bőr érző idegsejtjei fogják fel. A belső környezet hatása többek között a vérnek az erek falára gyakorolt nyomása, a vérnyomás, amit a nagyobb artériák falában levő idegsejtek érzékelnek. Az érző idegsejtekben az ingerek hatására tovaterjedő elektromos jel, ingerület alakul ki. A gerincvelő és az agy együttesen a központi idegrendszert alkotják. Mag: az idegsejtek sejttestjeinek csoportja a központi idegrendszerben. Pálya: az idegrostok kötegei a központi idegrendszeren. A szürkeállomány sok idegsejttestet tartalmaz, a fehérállomány pedig velőshüvelyes idegrostokból áll. Az idegrendszer központi része csontos tokban, agygerincvelői folyadékkal és agyhártyákkal védetten helyezkedik el. Az idegrendszer többi része, az idegek és a dúcok a környéki idegrendszerbe tartoznak. Dúc: idegsejtcsoportok a környéki idegrendszerben. Ideg: kötőszövettel elkülönített idegrostok a környéki idegrendszerben. 31.

_ Gerincvelő felépítése

A gerincvelő a csigolyák által határolt gerinccsatornában húzódik. Keresztmetszetén szabad szemmel is jól láthatóan két rész különböztethető meg. A belső, sötétebb színű szürkeállományban főként az idegsejtek sejttestei és rövid nyúlványai, míg a külső, világosabb fehérállományban az idegrostok futnak. A szürkeállomány hátulsó szarvában és központi részén asszociációs sejtek, elülső szarvában mozgatósejtek oldalsó szarvában pedig, de csak a háti és az ágyéki szakaszon központi vegetatív sejtek sejttestei találhatók. A mozgatósejtek a vázizmokat mozgatják. A központi vegetatív sejtek axonjai csak a környéki idegrendszerben lévő vegetatív dúcokig érnek el. Itt szinapszissal kapcsolódnak a mozgatósejtekhez. A vegetatív mozgatósejtek a belső szervek izmainak és mirigyeinek működését szabályozzák. A gerincvelőben érzősejtek nincsenek. Az érzősejtek sejttestei a csigolyaközti dúcokban vannak. Az érzősejteknek két axonjuk van. Az egyik a receptorból vezet a sejttesthez, a másik pedig a hátsó gyökéren keresztül a gerincvelő hátulsó szarvába. A csigolyaközötti dúcok a hátsó gyökérben helyezkednek el. Az érzősejtek potenciálváltozása a gerincvelőben többnyire asszociációs sejtekre tevődik át. A mellső gyökéren át a gerincvelő mozgató- és vegetatív rostjai lépnek ki. A gerincvelői idegekben érző-, mozgató- és vegetatív rostok vannak. A gerincvelőbe lépő és onnan kiinduló idegrostok 31 pár gerincvelői ideget alkotnak. A fehérállományban az agy és a gerincvelő között kapcsolatot teremtő idegrostok haladnak. A központi idegrendszer az életműködéseket reflexekkel szabályozza. Reflex: a külvilág és a belső környezet ingereire adott válasz. A receptortól a végrehajtó szervig vezető neuronsort reflexívnek, reflexpályának nevezzük.

4.8. A szabályozás 4.8.1. idegrendszer 15/60 Eleinte csak a receptorból a végrehajtó szerv felé futó potenciálváltozást ismerték. Ma már ismerjük a reflexközpontból a receptorokhoz vezető rostokat is, amelyek többnyire a receptorok ingerküszöbét állítják be. A végrehajtó szervekből is kiindulnak idegrostok a központi idegrendszer felé, amelyek a szabályozókörök visszajelentő működését látják el. A reflexívek helyett tehát ma már inkább reflexköröket mondunk. Gerincvelői reflexek A gerincvelő, amellett, hogy összeköttetést teremt a testrészek és az agy között, számos reflexműködés központja is. Ezek között vannak védekező reflexek, a testtartás fennmaradását szolgáló reflexek, és a belső szervek működését szabályozó reflexek. 32. _Izomeredetű reflex 33. _Bőreredetű vázizomreflex

A hajlító, feszítő izmok közötti átkereszteződés ábrázolása hiányzik az ábráról.

A vázizomreflexeknek két típusuk van: Az izomeredetű reflex működik például akkor, amikor álldogálás közben a térdünk megbicsaklik. Ilyenkor a hirtelen megnyúlt izomból egy érző idegsejt közvetítésével ingerület érkezik a gerincvelőbe. Az ingerület áttevődik a térd feszítőizmához futó mozgató idegsejtre. Az ingere válaszként az izom összehúzódik, térdünk kiegyenesedik, így sikerül megőriznünk a testhelyzetünket. A bőreredetű vázizomreflexek (pl. keresztezett, hajlító, feszítő reflex) a bőr receptoraiból indulnak ki. Általában erős nyomás vagy fájdalom váltja ki. Az ingerelt végtagot a gerincvelő hajlítással távolítja el az ingerforrástól. A másik végtagon viszont feszítőreflex alakul ki, így a testhelyzet megtartható. 34. _Vegetatív reflexek Vegetatív reflexek szabályozzák a bélcsatorna, a légzőszervek, a vérkeringés szerveinek, a kiválasztó- és ivarszerveknek a működését. Például, amikor az utóbél megtelik, a béltartalom nyomja a bélfalban található érzőideg-végződéseket, ezekben ingerület keletkezik. Az ingerület az érző idegroston keresztül a gerincvelőbe jut, majd egy további idegsejt közvetítésével eléri a bélfalban található idegsejt-csoportosulást, vagyis dúcot. A dúcban találhatók azoknak a mozgató idegsejteknek a sejttestei, amelyek axonja a bélfal izomzatában végződnek. Ingerület hatására tehát a bélfal izomzata összehúzódik, ami a béltartalom továbbítását eredményezi. 35. _Az idegrendszer felosztása működése szerint A szomatikus idegrendszer a vázizmokhoz kapcsolódó működéseket szabályozza. A vegetatív idegrendszer a belső szervek, zsigerek működését hangolja össze. A szomatikus idegrendszer működése jórészt tudatos, a vegetatív idegrendszeré nem.

Az agyvelő tagolódása Az agyvelő szerkezete lényegesen eltér a gerincvelőétől. A neuronok sejttesteit tartalmazó szürkeállomány itt alapvetően kétféle módon rendeződik. Az agy felszínét pár milliméter vastagon borító réteg az agykéreg, a pályákat tartalmazó fehérállományba ágyazódó részek pedig a magok. Az agyvelő fehérállományát alkotó pályák a központi idegrendszer különböző részei között létesítenek kapcsolatot. A gerincvelő folytatásába eső agyrészek közös neve agytörzs, amelyet a nyúltagy, a híd és a középagy alkot. A híd háti oldalánál található a kisagy. A középagyat fölfelé a köztiagy követi, ennek folytatása pedig a legnagyobb agyrész, az erősen barázdált felületű nagyagy.

4.8. A szabályozás

4.8.1. idegrendszer

16/60

36. _Az agy felépítése 37. _Az agy oldalnézetben

Agytörzs Az idegi működések legfőbb központja, az agy a koponyacsontok által határolt üregben helyezkedik el. Alsó része a gerincvelővel közvetlen összeköttetésben álló agytörzs. Ezen a területen találhatók az alapvető életműködéseket, a szívműködést, a vérnyomást, a légzést szabályozó központok. Az agytörzs emellett részt vesz a testtartás szabályozásában, és itt van a köhögés, a hányás, a nyelés stb. reflexközpontja is. Köztiagy Az agytörzs fölött található a köztiagy, amelynek két része a javarészt szürkeállományból felépülő talamusz és hipotalamusz. A talamusz az érzőműködések, így a látás, a hallás, az ízlelés stb. fontos központja. A hipotalamusz a létfenntartó működések legfőbb irányítója. Közvetlen összeköttetésben áll az agyalapi miriggyel, hatással van a hormonális rendszer működésére is. Nagyagy Az agy legterjedelmesebb része, a nagyagy két féltekéből áll. A féltekék lebenyekre tagolhatók. Felszínüket barázdák és tekervények tagolják, nagyobbítják. A jobb és a bal félteke között a kérgestest teremt kapcsolatot. A nagyagy felszínét néhány milliméter vastag szürkeállomány, az agykéreg borítja.

Agykéreg: a nagyagy külső, szürkeállományból felépülő, barázdált felszínű része. Az agykéreg az idegi működések legfelső központja. Itt tudatosulnak a külső és a belső környezetből származó ingerek, vagyis itt alakul ki az érzet. Innen indulnak ki azok az idegrostok, amelyek a tudatos, akaratlagos mozgásokat, például a járást, a beszédet szabályozzák. Emellett az agykéreg sejtjei teszik lehetővé a gondolkodást, a tanulást, az emlékezést. Az ember idegrendszerének fejlettsége messze meghaladja az állatokét. Ez elsősorban annak köszönhető, hogy a féltekék felülete nem sima, hanem tagolt. Az agykéreg teljes területének csak egyharmada található az agy felületén, kétharmada a barázdák mélyén húzódik. A tagolt felszínű agykéregben egyes becslések szerint 10 milliárd idegsejt található. Kisagy Az agytörzs mögött található kisagynak a nagyagyhoz hasonlóan két féltekéje van, felszínét szürkeállományból felépülő kéreg borítja.

A kisagy a mozgatóműködések egyik fontos központja, összerendezi, összehangolja mozgásunkat. Az alkohol hatására a kisagy működése zavarokat szenved, ezért a részeg emberek járása dülöngélővé, bizonytalanná válik, a mozdulatok darabosak, összerendezetlenek lesznek. Agyidegek A gerincvelőhöz hasonlóan az agyba is érkeznek, illetve az agyból is lépnek ki idegek. A környéki idegrendszerhez tartozó 12 pár agyidegből 10 pár az agytörzs területén ered, 1-1 pár pedig szemet, illetve az orr szaglóhámját köti össze az aggyal. Az agyidegek is tartalmazhatnak érző-, mozgató- és vegetatív rostokat.

A bőrérzékelés 38. _Az egyes testrészek tapintó receptorainak képviselete az agykéregben A bőr tapintás érzékelésére szolgáló receptoraiból származó ingerületek az érzőneuronok idegrostján, a gerincvelői idegeken át a csigolyaközti dúcba, majd onnan a hátsó gyökéren a gerincvelőbe jutnak. Az elágazó axonok egyik ága gerincvelői reflexet alkotva beléphet a szürkeállomány hátsó szarvába, a másik ága pedig a fehérállomány hátsó kötegében halad fölfelé. Az ingerület a nyúltvelőben szinapszis révén másik idegsejtre adódik tovább, ennek axonja pedig átkereszteződik a test túlsó oldalára. A talamuszban zajló ingerület-feldolgozás, ismételt szinaptikus átkapcsolódás után az ingerület a nagyagy fali lebenyének agykérgi régiójába jut, ahol kialakul az érzet. A fali lebeny hátsó részén az egyes testrészek képviselete szabályos elrendeződést mutat. Jól kimutatható, hogy a nagy receptorsűrűségű testtájak (pl. kézujjak, ajkak) az agykéregben is sokkal nagyobb kiterjedésű képviselettel bírnak, mint a kevésbé érzékeny részek (pl. a hát). A tapintást és a nyomást érzékelő receptoroknak fontos szerepük van a testtartás szabályozásában és a testhelyzet érzékelésében. A receptorok működése révén általában becsukott szemmel is pontos képünk van testhelyzetünkről. Állás és járás közben a talpbőr receptoraiból, ülve vagy fekve a csípőtájék, a comb és a hát receptoraiból származó ingerületek nyújtanak információt. A bőrben található hőreceptoroknak szerepük van a hőszabályozásban.

4.8. A szabályozás

4.8.1. idegrendszer

17/60

39. _Kétpontküszöb térkép A függőleges tengely milliméterben fejez ki két olyan bőrpont közti távolságot, melyet a vizsgált személy még két különálló pontként érzékel.

40. _Az egyes testrészek izmainak képviselete az agykérgi mozgatómezőben Vázizmaink működését a zsigerek izomzatától eltérően tudatosan, akarattal tudjuk befolyásolni. Gondoljuk csak végig a következő esetet! A tűzhelyen felejtettünk egy edényt, amelyből kifutott az étel. Hogy a nagyobb bajt megelőzzük, gyorsan odanyúlunk, és leemeljük a tűzről a lábast. A meleg tárgy érintésekor el kellene kapnunk a kezünket, nemhogy megfogni és arrébb vinni az edényt! Miben különbözik a jelenség a védekező reflextől?

Agykérgünkben, az úgynevezett mozgatómezőben olyan idegsejtek találhatók, amelyek vázizmaink működését szabályozzák az agytörzs és a gerincvelő mozgató idegsejtjein keresztül. Az agy sejtjei között vannak olyanok, amelyek serkentik, és olyanok, amelyek gátolják a mozgató idegsejtek ingerületvezetését. Serkentő hatás esetén az izom összehúzódik, a gátlás az izom elernyedésével jár. Esetünkben a védekező reflex kialakulását az agykéreg bizonyos idegsejtjei megakadályozzák, ugyanakkor más idegsejtek serkentik azoknak az izmoknak az összehúzódását, amelyek segítségével arrébb tesszük a lábast. A mozgatómező a homloklebenyben található. A kutatóknak sikerült pontosan feltérképezniük, hogy melyik területe milyen izmok működését irányítja. Az agykéregben nagyon sok idegsejt működteti kezünk, ajkunk, szemünk izmait. Ezzel szemben a kevésbé kifinomult mozgásokat végző törzs-, hát-, láb- és karizmokat kis számú idegsejt vezérli.

41. _A mozgatóműködések szabályozása A mozgatómező bal oldalán található idegsejtek a jobb testfél izmait irányítják és fordítva. A kéregből kiinduló, a nagyagy fehérállományában haladó idegrostok az agytörzs területén átkereszteződnek, a bal oldaliak a jobb, a jobb oldaliak pedig a baloldalra kerülnek, és ezután érik el a gerincvelőt. A legegyszerűbb mozdulatok is nagyon sok idegsejt együttműködését igénylik. Gondoljunk csak arra, hány izmunk összehangolt tevékenysége szükséges a járáshoz vagy az egészen egyszerű tornagyakorlatok kivitelezéséhez. Mint minden tudatos tevékenységben, a mozgatóműködések szabályozásában is nagyon fontos szerepe van a tanulásnak. A kisgyermek, amikor járni tanul, minden mozdulatára, lépésére ügyel, figyelmét teljesen leköti ez a tevékenység. Később a már begyakorolt mozdulatokat a legkisebb erőfeszítés nélkül végzi, mellette más feladatokat is képes végrehajtani. Ez azzal függ össze, hogy a már elsajátított, megtanult mozdulatok kikerülnek az agykéreg közvetlen irányítása alól, a kéreg szerepét az agy alsóbb központjai veszik át. Az agykéreg szerepe ilyenkor már csak a mozgás beindítására korlátozódik. Az agykéreg mozgatómezőjében bekövetkezett bármilyen sérülés (pl. baleset, agyvérzés stb.) a beidegzett terület izomműködésének zavaraival, súlyosabb esetben bénulásával jár. A mozgatómező idegsejtjeinek károsodása, ami főleg idősebb korban következik be, mozgászavarokat eredményez. Ezek közül leggyakoribb a fokozott izomfeszülés miatt fellépő remegés a végtagokban.

4.8. A szabályozás

4.8.1. idegrendszer

18/60

42. _Szem felépítése A látás érzékszerve a szem, amely a koponyacsontok védelmében, a szemgödörben helyezkedik el. A szemet tarthatjuk a legfontosabb érzékszervünknek, mivel a birtokunkba jutó információk túlnyomó többségét (mintegy 90%-át) látásunk révén szerezzük. A szemgolyó fala háromrétegű. A legkülső réteg az erős, kötőszövetes ínhártya, ennek külső felszínén tapadnak a szemmozgató izmok. A szemmozgató izmok egészséges működése esetén a két szemgolyó mozgását idegrendszerünk rendkívül finoman összehangolja: két szemünkkel mindig ugyanabba az irányba nézünk. Az ínhártya elülső folytatása az átlátszó, domború szaruhártya. A szem képalkotásában fontos, hogy a szaruhártya rendkívül nagy fénytörésű, domború gyűjtőlencseként a fénysugarakat erősen megtöri. A szemgolyó középső rétege a szövetek vérellátását szolgáló érhártya. A szaruhártya szélénél az érhártya gyűrűszerű megvastagodása hozza létre a sugártestet. Belőle ered a szem színét adó szivárványhártya, amelynek középső, kerek nyílása a pupilla. A pupillán keresztül jut a fény a szemgolyó belsejébe. A szivárványhártyában aprócska simaizmok találhatók, amelyek összehúzódásakor és elernyedésekor, a pupilla szűkítésével, illetve tágításával szabályozható a szembe jutó fény mennyisége. Sötétben a pupilla kitágul, erős fényben pedig kicsinyre szűkül. A szemgolyó legbelső rétege az ideghártya, más néven retina. Ez tartalmazza a fényingert felvevő receptorsejteket. A szemgolyó belsejét kitöltő átlátszó, kocsonyás anyag az üvegtest. A pupillán bejutó fénysugár útjába illeszkedik a szemlencse, amelyet a lencsefüggesztő rostok körben a sugártesthez rögzítenek. 43. _A szem működése közelre és távolra nézéskor 44. _A szemlencse és a lencsefüggesztő rostok A szaruhártya és a szemlencse, mint gyűjtőlencsék, fordított állású, kicsinyített képet vetítenek az ideghártyára, ahol a képnek megfelelő mintázatban a receptorsejtek ingerületet keltenek. Az egészséges szemlencse anyaga rendkívül rugalmas. Amikor közelre nézünk, a gyűrű alakú sugártest izomzata összehúzódik, a lencsefüggesztő rostok ellazulnak, és lehetővé teszik, hogy a szemlencse saját rugalmassága folytán domborúbbá váljon. A domborúbb lencse erősen töri a fényt, és a közelebbi tárgyakról érkező fénysugarakat gyűjti össze az ideghártyán, ezért ezeket látjuk élesen. A sugártest izmainak elernyedésekor a lencse kifeszül, domborúsága csökken, ezért a távolabbi tárgyakat látjuk élesen. A szem segédberendezései a könnymirigyek és a szemhéjak. A szemhéjak, valamint a peremükön sorakozó pillaszőrök védik a szemet a mechanikai sérülésektől, segítenek távoltartani a szemgolyó felszínétől a szennyeződéseket. A folyamatosan termelődő könny nedvesen tartja a szemgolyó felületét, megakadályozza kiszáradását, ezáltal biztosítja az optikai sajátságok, a törőképesség fenntartását. Ezenkívül a könny elpusztítja az ide kerülő baktériumokat. A könnyet a szemhéjak terítik szét a szaruhártya és az ínhártya felszínén. A folyamatosan képződő könny feleslegét a belső szemzugban eredő vékony könnycsatorna az orrüregbe vezeti. Ezzel magyarázható, hogy erős könnyezéskor, például sírás alkalmával orrunkat gyakran kell fújni.

45. _A fül felépítése A hallás a hangnak, vagyis a levegő rezgéseinek érzékelése. Fülünk három

4.8. A szabályozás 4.8.1. idegrendszer 19/60 részre tagolódik. A külső fül a porcos fülkagylóból és a külső hallójáratból áll. Ezek a levegő rezgéseit terelik a középfül felé. A középfül a dobhártyával kezdődik. Ez a vékony, rugalmas lemez választja el a külső hallójáratot a levegővel telt dobüregtől. A dobüreget a garattal vékony járat, a fülkürt köti össze. A dobüregben három, ízülettel összekapcsolódó hallócsontocska található: a dobhártyához rögzülő kalapács, majd az üllő, és végül a kengyel. A kengyel talpa a belső fülbe vezető nyílást, az ovális ablakot fedi be. A külső fülön bejutó hanghullámok megrezegtetik a dobhártyát, majd a rezgések végighaladnak a hallócsontocskákon, és fel is erősödnek. A rezgés végül a belső fület kitöltő folyadékot hozza hullámzásba. A belső fülben csigaházszerűen föltekeredő cső, a csiga található. Itt vannak az érzékszőrökkel rendelkező receptorsejtek, a szőrsejtek. Az érzékszőrök fölé vékony fedőhártya nyúlik. A hang beérkezésekor a csiga folyadéka mozgásba jön, ennek hatására az alaphártya kileng, az érzékszőrök a fedőhártyának ütköznek. Ennek a mechanikai ingernek a hatására alakul ki az ingerület. A csiga alapjánál a magas, a csiga csúcsa közelében pedig a mély hangok keltenek ingerületet. Az ingerület az agyidegek közé tartozó hallóideg, majd a hallópálya idegrostjain a talamuszba jut, onnan pedig tovább a halántéklebenyben található hallóközpontba. 46. _Egyensúlyérzékelés — A tömlőcske és a zsákocska belső felépítése A belső fülben, a három félkörös ívjáratban, valamint a tömlőcskében és a zsákocskában helyezkednek el a testhelyzet érzékelésében szerepet játszó receptorok. A fül ezért a hallás és az egyensúlyozás érzékszerve is. Az egyensúlyérző szerv a csigához hasonlóan hártyás falú, és belsejét folyadék tölti ki. A félkörös ívjáratok a tér három irányának megfelelően, egymásra merőlegesen helyezkednek el. Alsó, kiszélesedő részükben találhatók az érzékszőrrel ellátott receptorok. A félkörös ívjáratok a fej gyorsuló, illetve lassuló mozgásait, elfordulását érzékelik. A fej elmozdulása ugyanis megváltoztatja belsejükben a folyadék áramlását, ami a receptorokban ingerületet kelt. A fej állandósult térbeli helyzetét a tömlőcske és a zsákocska fogja föl. Ezeknek a képződményeknek a belsejében apró mészkristályok vannak, amelyek nyomják az érzéksejteket. Amikor fejünket elfordítjuk, a mészkristályok más irányból nyomják az érzékszőröket, így becsukott szemmel is érzékeljük fejünk megváltozott helyzetét. Az egyensúlyérző szerv receptoraiban keletkezett ingerületet érző idegsejtek továbbítják a központi idegrendszerbe. Egyrészt a nagyagy fali lebenye, másrészt a mozgás szabályozásában fontos kisagy felé. Testünk helyzetének érzékelésében, egyensúlyunk megtartásában a szemeinkből, törzs- és lábizmainkból, valamint talpbőrünkből érkező információk is fontosak. Ezt könnyen ellenőrizhetjük, ha becsukott szemmel, fél lábon állva próbálunk egyensúlyozni egy puha párnán. Kémiai érzékelés A szaglás receptorsejtjei az orrüreg felső részének nyálkahártyájában, a szaglóhámban találhatók. A receptorsejtekben az orrnyálkahártyát borító folyadékrétegben oldódó anyagok keltenek ingerületet. Az ingerület a szaglóidegen keresztül a talamuszt megkerülve, közvetlenül a homloklebeny kérgi részébe, a szaglóközpontba jut, ott keletkezik a szagérzet. Az ízérzékelés receptorai nyelvünkön találhatók. A nyelv nyálkahártyájának kiemelkedései, a szemölcsök némelyike mikroszkopikus méretű ízlelőbimbókat tartalmaz. Az ízlelőbimbókban receptorsejtek vannak. Innen az ingerület agyidegek rostjain jut a talamuszba, majd átkapcsolás után a fali lebenybe.

Vegetatív működések idegi szabályozása A vegetatív idegrendszer a szervezet belső állapotáért, egyensúlyáért felelős. A zsigeri szerveket, az önfenntartó életjelenségeket (légzés, keringés, táplálkozás, kiválasztás) szabályozza akaratunktól független módon. Működése szorosan kapcsolódik a hormonális szabályozáshoz. A vegetatív reflex: a zsigeri receptorokból származó érzőimpulzus az érződúcon át, a gerincvelő szürkeállományában a középső szarv területén kapcsol át a központi vegetatív neuronra. Ennek axonja (a dúc előtti rost) mindig átkapcsol egy környéki vegetatív dúcban. A dúc utáni rost simaizmot vagy mirigyet idegez be (34. ábra). A vegetatív idegrendszer két ellentétes hatású részre osztható: szimpatikus, paraszimpatikus idegrendszer. A zsigeri szervekre mind a két rendszer hat. A vegetatív idegrendszer magasabb központjai az agytörzsben (légzési, keringési, emésztési) a hipotalamuszban (éhség, jóllakottság, testhőmérséklet szabályozó központok) vannak, amik a limbikus rendszer és az agykéreg ellenőr-

4.8. A szabályozás 4.8.1. idegrendszer 20/60 zése alatt állnak. A vegetatív működések összefüggnek az érzelmi, pszichés működésekkel is. Például izgalmi és düh reakciók, tartós megterhelés, stressz hatására neurózis kialakulása. 47. _A szimpatikus és a paraszimpatikus idegrendszer

Szimpatikus rendszer

Paraszimpatikus rendszer Feladata: A szervezet fokozott igénybevételekor (megterhelés, stressz) a A szervezet kimerül raktárait, enertartalékok mozgósítása→ vészreakció. giakészletét tölti fel→ felépítő anyagAz agy és a vázizomzat fokozott működését segíti→ lebontó csere-folyamatok anyagcsere folyamatok A dúc előtti rostok kilépési helye a központból a gerincvelő hát-ágyéki szakasza az agytörzs (agyidegek) és a gerincvelő keresztcsonti szakasza Szervekre gyakorolt hatás Pupilla Tápcsatorna perisztaltika, mirigy működése Szívfrekvencia Légzésszám hörgőcskék Vázizom-, tüdő-, koszorúerek A többi artéria (bőr, has) ezért a vérnyomás Glikogénraktár a májban, izomban ezért a vércukorszint

Szimpatikus vészreakciók tágul lassul nő nő tágul tágul szűkül nő lebomlik nő

Paraszimpatikus hatás szűkül gyorsul csökken csökken szűkül szűkül tágul csökken felépül csökken

4.8. A szabályozás

4.8.4 a hormonrendszer

21/60

4.8.4 a hormonrendszer A hormonokat belső-elválasztású mirigyek (idegsejtek) termelik. Ezeknek a mirigyeknek nincsenek kivezető csöveik, váladékuk közvetlenül a vérbe kerül. A vér útján jutnak el a célsejtekig, amik speciális membrán-receptorokkal érzékelik. A célsejtek anyagcsere-intenzitását befolyásolják, serkentik (+), vagy gátolják (-), enzimeken keresztül. A hormonok hathatnak a viselkedésre is. Hatásuk lassabb, de tartósabb, mint az idegi szabályozásé. Az idegrendszerrel együttműködve szabályozórendszert alkot. Központja az agyalapi mirigy. Az ember belső elválasztású mirigyei: az agyalapi mirigy, a pajzsmirigy, a mellékvese, a hasnyálmirigy és az ivarmirigyek (petefészek és here).

48. _Az ember belső elválasztású mirigyeinek elhelyezkedése 49. _A pajzsmirigy elhelyezkedése

A pajzsmirigy a gége előtt és két oldalán található szerv. Hormonja, a tiroxin a sejtek anyagcseréjét szabályozza. Hatására nő a sejtek oxigénfogyasztása, energiatermelése és a fehérjék felépítése. A tiroxinnak ezért fontos szerepe van a növekedésben és a fejlődésben. A pajzsmirigy sejtjeinek hormontermelését az agyalapi mirigy szabályozza. Ha a vérben alacsony a tiroxin mennyisége, akkor fokozódik a hipofízisben a pajzsmirigyserkentő hormon termelődése. A vér tiroxintartalmának emelkedése viszont gátolja a serkentő hormon képződését. A két hatás eredményeként többé-kevésbé állandó lesz a tiroxin mennyisége a vérben. A pajzsmirigyserkentő hormon termelődését a hipotalamusz is befolyásolja. Ez jól példázza a hormonális és az idegi szabályozás együttműködését. A pajzsmirigy működésének zavarai meglehetősen gyakran okoznak különböző panaszokat, betegségeket. A tiroxinhiány következtében súlyosan károsodik az anyaméhben fejlődő magzat, testi és szellemi visszamaradottsággal járó aránytalan törpenövés, úgynevezett kreténizmus alakul ki. Felnőttekben csökken a sejtlégzés, ezzel együtt az energiatermelés, ami testsúlynövekedéssel, általános testi és szellemi levertséggel párosul. A hormonhiánynak többféle oka lehet. Ezek közül az egyik az, ha a táplálék nem tartalmaz elegendő jodid-iont. A tiroxin ugyanis jódtartalmú vegyület, így képződéséhez jód szükséges. Ezért a konyhasót „jódozzák”, vagyis kálium-jodidot kevernek hozzá. A hormonhiány másik oka lehet, hogy az agyalapi mirigy sejtjei nem termelnek elegendő pajzsmirigyserkentő hormont. A tiroxin túltermelése következtében a sejtekben fokozódnak a lebontó folyamatok, a testsúly csökken, állandó hőemelkedés jelentkezik. Az ilyen betegek ingerlékenyek, pulzusuk szaporább, szemgolyójuk kidülled. A háttérben legtöbbször az agyalapi mirigy túlzott hormontermelése áll. A jódhiányos táplálék, illetve a serkentő hormon fokozott termelődése egyaránt a pajzsmirigy megnagyobbodásával, úgynevezett golyva, strúma kialakulásával járhat együtt. A hasnyálmirigy külső és belső elválasztású sejteket is tartalmazó, úgynevezett kettős elválasztású mirigy. Az emésztőnedvet termelő sejtek között, szétszórtan, szigetszerűen hormontermelő sejtcsoportok láthatók. Váladékuk, az inzulin fokozza a sejtek cukorfelvételét a vérből, ezzel csökkenti a vér szőlőcukor tartalmát, a vércukorszintet. A felvett szőlőcukrot a máj, a harántcsíkolt izomszövet és a zsírszövet sejtjei átalakítják és elraktározzák, míg a többi sejt lebontja. Az inzulin termelődését a vércukorszint szabályozza. Ha magas a vérben a szőlőcukor koncentrációja, több hormon kerül a hasnyálmirigyből a vérbe, így hamarosan ismét normális lesz a vér cukortartalma. Az inzulintermelés zavaraira vezethető vissza az egyik leggyakoribb anyagcserezavar, a cukorbetegség. A cukorbeteg emberekben a hasnyálmirigy általában nem termel elegendő inzulint, ezért vércukorszintjük magas. Ennek ellenére sejtjeik tápanyaghiányban szenvednek, mivel nem tudják felvenni a vérből a szőlőcukrot. Vizeletükben szőlőcukor mutatható ki, mert veséjük nem képes visszaszívni a szűrletből a teljes cukormennyiséget. Súlyos esetben a magas vércukorszint eszméletvesztéssel járó rosszullétet okozhat. A cukorbetegség főleg idősebb korban alakul ki, de van örökletes, veleszületett formája is. Enyhébb esetekben olyan gyógyszereket adnak a betegnek, amelyek serkentik a hasnyálmirigy működését. A súlyosabb betegek minden nap inzulininjekcióra szorulnak. Mindkét esetben szigorú, szénhidrátokban szegény diétát írnak elő az orvosok. A mellékvesék a vesék csúcsán található hormontermelő szervek. Bennük képződik a szervezet készenléti, izgalmi állapotának kialakításáért felelős hormon, az adrenalin. Amikor nehéz fizikai munkát végzünk, veszélyhelyzetbe kerülünk vagy megijedünk, megnő vérünkben az adrenalin koncentrációja. Ennek hatására szívműködésünk fokozódik, vérnyomásunk, légzésszámunk emelkedik, működő izmainkba több vér áramlik. Májsejtjeinkből nagy mennyiségű szőlőcukor kerül a vérbe, vagyis vércukorszintünk megnő. Ugyanakkor zsigeri szerveink, így bélcsatornánk, vesénk vérellátása és működése csökken. Mindez azt jelenti, hogy szervezetünk

4.8. A szabályozás

4.8.4 a hormonrendszer

22/60

alkalmazkodik a fizikai megterheléshez, felkészül a fokozott igénybevételre. A mellékvese adrenalintermelését az idegrendszer szabályozza. Az állandó idegfeszültségben élő, túlhajszolt emberek vérében magas az adrenalin koncentrációja. A fokozott megterhelés miatt szívük, érhálózatuk hamarabb elhasználódik, szívműködési, keringési panaszok jelentkeznek náluk, súlyosabb esetben szívinfarktus is felléphet. Bélrendszerük csökkent mértékű vérellátása a nyálkahártya sérüléséhez, fekélyek kialakulásához vezethet. A helytelen életmód, a pihenés és kikapcsolódás hiánya mellett a korszerűtlen táplálkozás, a túlzott alkoholfogyasztás és a dohányzás is gyorsítja az elváltozások kialakulását. A legveszélyeztetettebbek ebből a szempontból a 30–45 év közötti, nagyvárosban élő férfiak. A here hormonja, a tesztoszteron szabályozza az ivarsejtek képződését, de szerepe van a férfiakra jellemző, úgynevezett másodlagos nemi jellegek, például a testalkat, a testszőrzet, a hangmagasság stb. kialakításában is. Emellett befolyásolja a magatartást, az érzelmi életet is. A here hormontermelését az agyalapi mirigy serkentő hormonjai szabályozzák. A tesztoszteron a serdülőkortól folyamatosan termelődik, szintje a vérben többé-kevésbé állandó. Ennek az a magyarázata, hogy a férfiak agyalapi mirigyében is többé-kevésbé egyenletesen képződnek az ivarmirigyekre ható serkentő hormonok. A tesztoszteron hatására befejeződik az ivarszervek érése, megindul a hímivarsejtek termelése. Fokozott fejlődésnek indul a csontrendszer és az izomzat, a csípő keskeny, a váll széles lesz. A gége gyors növekedése miatt a hang mélyül. Kialakul az erőteljesebb testszőrzet, megjelenik a szakáll és a bajusz. A férfiak anyagcseréje gyorsabb, ezért a nőknél kevésbé hajlamosak a hízásra. A tesztoszteron fokozza az izomzat növekedését, a férfias izomerő kialakulását. Ezt a hormont, illetve származékait a sportolók teljesítményének fokozására, „doppingszerként” alkalmazták, sőt alkalmazzák ma is, annak ellenére, hogy ezt a törvények szigorúan tiltják. A tiltás oka az, hogy a szerek használata mind férfiakban, mind nőkben súlyosan károsítja az ivarszervek működését, helyrehozhatatlan anyagcserezavarokhoz, súlyos egészségkárosodáshoz vezet. Az érett magzatban képződő hormonok hatására fokozódik az anya hipotalamuszában az oxitocin termelése. Az oxitocin a méh simaizomzatának összehúzódását idézi elő, ami elindítja a szülést.

Menstruációs ciklus hormonális szabályozása A női ivarszervek ciklusos működését a hipotalamusz alakítja ki, amely a serdülőkortól kezdve átlagosan 28 napos ritmus szerint működik, és hormonjai révén befolyásolja a hipofízis, azon keresztül pedig a petefészek hormontermelését. A ciklus elején az agyalapi mirigyben növekvő mennyiségben termelődő tüszőserkentő hormon hatására megindul a tüszőérés. Az érő tüsző hámsejtjei szteránvázas ösztrogén hormonokat termelnek. Az ösztrogének koncentrációja a vérplazmában fokozatosan nő, hatásukra a méh nyálkahártyája regenerálódni kezd a menstruáció után. Amikor az ösztrogénkoncentráció elér egy bizonyos értéket, hatására a hipofízisben hirtelen nagymértékben megemelkedik a sárgatestserkentő hormon termelése. Ez idézi elő a tüszőrepedést és a sárgatest kialakulását, majd serkenti a sárgatest hormontermelését. A tüsző maradványából kialakuló sárgatest ösztrogén mellett progeszteront is termel. Az ösztrogén ugyanakkor negatív visszacsatolással hat az agyalapi mirigy tüszőserkentő hormonjának képződésére. Így a sárgatestben képződő ösztrogén visszacsatolás útján gátolja a tüszőserkentő hormon termelését, ezért a ciklus alatt újabb tüsző már nem érik meg. A progeszteron hatására a méhnyálkahártya megvastagszik, vérellátása fokozódik, ezzel alkalmassá válik a beágyazódásra és az embrió táplálására. Ezen felül gátolja a méhizomzat összehúzódását. Így a terhesség kialakulásában és fennmaradásában is alapvető szerepe van. A progeszteron további hatása, hogy visszacsatolással gátolja a sárgatestserkentő hormon termelődését a hipofízisben. Ha megtermékenyítés nem következik be, akkor a sárgatest elsorvad, az ösztrogén és a progeszteron koncentrációja lecsökken a vérben, és bekövetkezik a menstruáció. A hormonális fogamzásgátlás módszere az agyalapi mirigyre irányuló visszacsatoláson alapul. Ezek a készítmények ösztrogénés progeszteronszerű anyagokat tartalmaznak kis mennyiségben, és ezeknek a hormonoknak a hatását utánozzák. A szervezetbe jutó ösztrogén a tüszőserkentő hormon termelését gátolja, a progeszteron pedig a sárgatestserkentő hormon képződését. Ezért a petefészekben nem történik tüszőérés és ovuláció. Ugyanakkor a méhnyálkahártya szerkezete ciklusosan változik.

4.8. A szabályozás

4.8.5 az immunrendszer

23/60

4.8.5 az immunrendszer A szervezet védekezik a belső környezet állandóságát veszélyeztető, úgynevezett testidegen anyagokkal szemben. Idegen anyag lehet egy másik szervezetből átültetett szövet vagy szerv, rendellenes osztódású daganatképző sejt, baktérium vagy vírus, nagy molekulájú fehérje vagy poliszacharid. A védekező reakciót kiváltó anyagokat összefoglaló néven antigéneknek nevezzük. Az antigének ellen a szervezet védekező rendszere, más szóval az immunrendszer lép fel. Az antigének felismerésének és elpusztításának folyamata az immunválasz. A védekező rendszer szervei és sejtjei elszórtan, az egész szervezetben megtalálhatók. Közéjük tartoznak például a nyirokcsomók és a vörös csontvelő. Az antigének felismerésében és közömbösítésében a fehérvérsejteké, köztük is a nyiroksejteké a vezető szerep. I. A kórokozók ellen az első védelmi vonalat, a testfelszínt borító bőr, illetve a külvilág anyagaival közvetlenül érintkező belső szervek – tápcsatorna, légzőszervek, kiválasztó és ivarszervek – üregeit bélelő nyálkahártya jelenti. A nyálkahártya hámrétegből és az alatta húzódó kötőszövetből áll. A külső és a belső testfelszínek szorosan illeszkedő hámsejtjei gátolják a kórokozók átjutását a mélyebben fekvő szövetekbe. A nyálkahártya mirigyei ezen felül olyan váladékokat termelnek, amelyek elpusztítják a felszínükön megtelepedő mikroorganizmusok jelentős részét. A légutak nyálkahártyájának váladéka például gyengén savas kémhatású, ami gátolja a baktériumok és a gombák jelentős részének az anyagcseréjét. Emellett a nyálkában olyan enzimek is vannak, amelyek lebontják a belélegzett levegővel bejutó és a nyálkába beleragadó baktériumok sejtfalát, 50. _A falósejtek szerepe a kórokozók elleni védeés ezzel elpusztítják azokat. kezésben A második védelmi vonalat a nyálkahártyák kötőszövetében található fehérvérsejtek jelentik. Ha valahol megsérül a bőrünk vagy belső szervünk hámrétege, a seben keresztül gyakran kórokozók, például baktériumok jutnak szervezetünkbe, és gyorsan szaporodni kezdenek. A baktériumsejtekből felszabaduló anyagcsere-termékek, a sérült szöveti sejtek anyagai felhalmozódnak a seb körüli kötőszövetben. Hatásukra megnő a környező hajszálerek áteresztő képessége, és a vérből fehérvérsejtek (granulociták, monociták), valamint nagyobb menynyiségű folyadék lép ki a fertőzött területre. A seb körül bőrpír, pirosas duzzanat, gyulladás alakul ki. A kötőszövetben a fehérvérsejtek (granulociták és a monociták) átalakulnak állábas falósejtekké. Endocitózissal felveszik, majd lizoszómáik segítségével lebontják a baktériumokat, a sérült szöveti sejteket. A kórokozók elpusztításában főként a granulociták vesznek részt. Előfordul, hogy a sérült szövetek törmelékeiből, az elpusztult fehérvérsejtekből és baktériumok maradványaiból sárgás színű genny alakul ki a seb környékén. A fentiekben ismertetett védekező mechanizmus lényegében minden kórokozó esetében hasonlóan játszódik le, vagyis nem fajlagos. II. A meghatározott antigén ellen irányuló antitestes és sejtes immunválaszban aktiválódott segítő és ölő T-sejtek, illetve B-sejtek egy része memóriasejtté alakul. Ezek a hosszú életű sejtek egy következő fertőzés alkalmával azonnal felismerik az antigént, és beindítják ellene az immunválaszt. Az antigén felismerése és a nyiroksejtek aktiválása így sokkal rövidebb időt vesz igénybe. Ennek eredményeként az antigének nem tudnak elterjedni a szervezetben, nem alakíthatnak ki betegséget. Védőoltások Az immunrendszer memóriáján alapulnak a védőoltások. Az úgynevezett aktív immunizálás során elölt vagy legyengített kórokozót juttatnak a szervezetbe. Az oltóanyaggal bevitt antigén ellen lejátszódik az immunválasz. Természetesen a betegség nem alakul ki, vagy csak egészen enyhe lefolyású. Az antigén hatására ugyanakkor létrejönnek a memóriasejtek, amelyek a valódi kórokozóval történő fertőzéskor gyorsan aktiválódnak, osztódnak, és közömbösítik a kórokozókat. A szervezetben lejátszódott immunválasz eredményeként kialakul az immunitás, a védettség. Ez lehet természetes, ha az ember átesik egy fertőző betegségen, és szervezete ily módon ismeri meg a kórokozó antigénjeit. A védőoltásokkal mesterséges védettséget alakítanak ki. Az orvosi gyakorlatban sokszor alkalmazzák a passzív immunizálást, amikor kész ellenanyagot juttatnak a szervezetbe. Az ellenanyag megakadályozza a kórokozó elszaporodását, vagy segít a már kialakult betegség leküzdésében. A módszert elsősorban legyengült immunrendszerű, többnyire idős emberek vagy súlyosan fertőzött betegek esetén alkalmazzák. Passzív immunitás természetes körülmények között is kialakulhat. Az anyaméhben fejlődő magzat a méhlepényen keresztül antitesteket kap az anyától, születés után pedig az anyatejjel jutnak ellenanyagok a csecsemő szervezetébe. A láz Számos betegség kísérő tünete a normálisnál magasabb testhőmérséklet, a láz. A kórokozók vagy méreganyagaik hatására a hipotalamusz működése úgy változik meg, mintha a testhőmérsékletet a szokásosnál magasabb értéken kellene tartania. A láz kialakulásának kezdetén, a normális testhőmérséklet ellenére, a beteg libabőrös lesz, fázik, didereg, sokszor erős vacogás, úgynevezett hidegrázás is kialakul. Mindezt a fűtőközpont sejtjeinek ingerülete okozza. Amikor a

4.8. A szabályozás Védőoltások 24/60 testhőmérséklet elérte a hipotalamusz sejtjei által meghatározott magasabb értéket, vagyis kialakult a lázas állapot, a beteg közérzete javul, megszűnik a hidegérzet. A magas láz károsítja a szervezetet, ezért a hónaljban mért 38 oC-os lázat már csillapítani kell. Ez történhet gyógyszerrel, langyos fürdővel, vagy a csuklóra, bokára, illetve a nagyobb testfelületekre helyezett vizes borogatással. A VÉRCSOPORTOK (legjelentősebbek az AB0- és az Rh- vércsoportok) Az AB0- vércsoportrendszer Az AB0-vércsoportrendszer kialakításában is a vörösvértestek sejthártyájának anyagai vesznek részt. Akinek vörösvértestei „A” jelű szénhidrátot tartalmaznak, az A-vércsoportú, akinek „B” jelű szénhidrátot, az B-vércsoportú. Az AB-vércsoportúak esetében mindkét vércsoport-antigén megtalálható a vörösvértesteken. A 0-vércsoportú egyénekben a vörösvérsejtek membránja sem A-, sem B-antigént nem tartalmaz. Az AB0-vércsoportrendszer érdekessége, hogy mindenkinek a vérplazmájában megtalálhatók a saját szervezetéből hiányzó vércsoport-antigén elleni antitestek. Vércsoport A O B AB Vörösvértest-fehérje A B A és B nincs /Antigén a vörösvértest felszínén/ Vérplazmafehérje nincs (anti A és anti B) (anti B) (anti A) /Antitest a vérplazmában/

Rh-vércsoportrendszer Vércsoport Rh-antigén a vörösvérAntitest a vérplaztestben mában Rh-pozitív Van Nincs (85%) Rh-negatív Nincs Nincs (15%) 51. _A Rh-pozitív és A Rh-negatív vörösvérsejt

Az emberek jelentős részének (kb. 85%) vörösvértestei tartalmaznak egy „Rh” jelzésű összetett fehérjét (D-antigén). Ezek a személyek Rh-pozitív (Rh+) vércsoportúak. Az emberek 15%-ának vörösvérsejtjein nincsen ilyen antigén, ők Rh-negatív (Rh-) vércsoportúak.

52. _Vércsoportok gyakorisága Magyarországon

Az AB0- vércsoportrendszerben öröklötten kialakulnak az antitestek is. Az Rh-vércsoportrendszerben viszont antitestek csak akkor jönnek létre, ha Rh-negatív ember Rh-pozitív vért kap. Ilyenkor az Rh-antigén ugyanolyan immunreakciót indít el az Rh-negatív ember szervezetében, mintha kórokozó jutott volna a testébe. Vérátömlesztés Vérátömlesztéskor a vörösvérsejtek membránjában található antigén hatású anyagoknak van jelentőségük. Rh-negatív vérű emberek kizárólag Rh-negatív vért kaphatnak. Az Rh-pozitív vérű emberek viszont szükség esetén Rhnegatív vért is kaphatnak. 53. _Kicsapódási reakció a vérben 0( + ) ↓ 0

B ←B( )

A( )→A

AB ↑ AB (-)

2. Egyed alatti szerveződési szint

2.1. Szervetlen és szerves alkotóelemek

25/60

2. Egyed alatti szerveződési szint 2.1. Szervetlen és szerves alkotóelemek Biogén elemek Az élő anyagban kiugróan magas a szén (C), az oxigén (O), a hidrogén (H), a nitrogén (N) és a foszfor (P) előfordulása. Ezek adják az élő szervezetek tömegének 98-99%-át. Ez érthető is, hiszen a felsorolt elemek atomjai a szerves vegyületek és a víz építőkövei. A nátrium és a kálium: a sejtek ingerületi folyamataiban játszik fontos szerepet. Kalcium az állatok meszes vázának anyaga, de többek között fontos az izomszövetek működésében, a véralvadásban és a sejtek ingerlékenységében is. Magnézium a növények zöld színanyagának, a klorofillnak az alkotórésze, és a kalciumhoz hasonlóan elengedhetetlen az izmok működéséhez is. Vas a vér vörös színű festékanyagának, a hemoglobinnak a felépítésében vesz részt, amelynek feladata az oxigén szállítása. 2.1.2 szervetlen molekulák Víz (szervetlen vegyület) Az élő szervezetek vegyületei közül legmagasabb a víz (H2O) aránya, a sejtek tömegének átlagosan 6575%-a. Ennek oka, hogy a sejteket felépítő anyagi rendszerek legtöbbje vizes oldat. A vízmolekula poláris, és hidrogénkötés kialakítására hajlamos, ezért számos szerves és szervetlen vegyület jól oldódik benne. A víz nemcsak közege a sejtekben lejátszódó kémiai átalakulásoknak, hanem fontos reakciópartner is. Egyik kiindulási anyaga például a fotoszintézisnek, és terméke a sejtlégzésnek. Fontos, hogy a víznek nagy a fajlagos hőkapacitása, ezért az élő szervezetekben is van hőmérséklet-kiegyenlítő szerepe. Szerves molekulák 2.1.3 lipidek 54. _Lipidek (zsírok) képződése Szerkezetük: a glicerinhez és 3 zsírsav kapcsolódik. A zsírsavak hosszú láncai apoláris jellegűek. Vízben nem, csak zsíroldószerekben, pl.: benzin (foltok tisztítása), alkohol (injekció előtt a bőrfelület zsírtalanítása, tisztítása) oldódnak. Zsírszerű anyagok oldódnak bennük: pl.: a paprika színanyaga (pörkölt készítésénél a paprikát a zsírba rakjuk). A zsírban oldódó vitaminokat a szervezet a májban vagy a zsírszövetben hosszabb ideig tudja raktározni, ezért utánpótlásukról nem szükséges naponta gondoskodni. Szerepük: raktározott tápanyagok (bőr alatti és a hasüregi kötőszövetben, csontvelőben), védik a létfontosságú szerveket, hőszigetelő, oldószer (bennük finoman eloszlatva, pl. zsírban oldódó vitaminok, színezőanyagok stb. szívódnak fel). Foszfatidok (foszfolipidek) A lipidek közé tartoznak. Molekuláikban a glicerinhez két zsírsav molekula (apolárisak→ vízben nem oldódó) és egy foszforsav (poláris→ vízben oldódó) kapcsolódik. A foszforsavhoz ezenkívül egy poláris jellegű, nitrogéntartalmú szerves molekularészlet is csatlakozik. A foszfatid molekula zsírsavakat tartalmazó része apoláris, többi része poláris jellegű. Ennek köszönhetően a foszfolipidek kettős oldódásúak, azaz apoláris és poláris oldószerekben egyaránt oldódnak. A sejtek határoló hártyáinak, a membránoknak (sejthártya, sejtalkotók membránjai) a kialakításában vesznek részt. 55. _Foszfatid molekula szerkezete

56. _Foszfatidok oldódása

Szteroidok A szteroidok a lipidek közé tartozó szerves vegyületek. Biológiai szempontból fontosak, mert vannak köztük a sejtek anyagcseréjét szabályozó hormonok (pl. ivari hormonok), vitaminok (pl. D-vitamin) és a zsírok emésztésében fontos epesavak.

2. Egyed alatti szerveződési szint

Szerves molekulák

26/60

57. _A szteránváz szerkezete Az epesavak kettős oldódású anyagok, amelyek molekulái megkötődnek a béltartalomban található apoláris zsírcseppek felszínén, és oldatban tartják azokat, stabilizálják az emulziójukat. Az epesavak apoláris részükkel a zsírmolekulákkal, poláris részükkel pedig a vízmolekulákkal lépnek kölcsönhatásba. A zsírcseppek aprózódását a bél keverő mozgásai segítik elő. Az emulgeált zsírcseppek nagy felületük miatt jobban hozzáférhetővé válnak a vízben oldódó enzimek számára. Ilyen módon az epesavak teszik lehetővé, hogy a zsírokat bontó lipázok kifejthessék hatásukat. Epe hiányában ugyanis az apoláris zsírmolekulák a béltartalom vizes közegében nagyobb cseppekké állnának össze. 2.1.4 szénhidrátok Egyszerű szénhidrátok: egyetlen cukormolekulából állnak. Legjelentősebb a 6 szénatomos szőlőcukor (glükóz), valamint az 5 szénatomos ribóz és dezoxiribóz. Szőlőcukor (glükóz) összegképlete: C6H12O6 Szőlőcukor (glükóz) szerkezete (6 tagú gyűrű) A ribóz és dez|oxi|ribóz szerkezete (5 tagú gyűrű)

Összetett szénhidrátok: kettő vagy több egyszerű cukormolekula összekapcsolódásával keletkeznek víz kilépése közben (diszacharidok, poliszacharidok). Tulajdonságok összehasonlítása: Monoszacharidok Poliszacharidok egyszerű cukrok nem cukorszerű szénhidrátok Képződés

napenergia

6CO2 + 6H2O Ízük Vízben való oldékonyság Fontosabb képviselőik Emészthetőség

Természetes előfordulásuk

klorofill

C6H12O6 +6H2O

édes oldódnak szőlőcukor (glükóz), gyümölcscukor Felszívódnak , nem kell bontani.

vér, gyümölcsök, zöldésgek, méz stb.

n C6H2O6 → (C6H10O5)n+(n-1)H2O

nem édes nem, vagy csak rosszul oldódnak keményítő, cellulóz, glikogén keményítő→ szőlőcukorrá bomlik glikogén → szőlőcukorrá bomlik cellulóz—csak a baktériumok enzimjei bontják (emészthetetlen rostanyag→ élelmi rost) keményítő→ növények tartalék tápanyaga (mósosult szárban az ún. gumóban, pl. burgonya; szemtermésekben, pl.: rizs, búza) glikogén → állati keményítő; májban izmokban cellulóz—növények vázanyaga, a sejtfalat építifel.

2. Egyed alatti szerveződési szint

Szerves molekulák

27/60

2.1.5 fehérjék Fehérjék alapegységei, az aminosavak. A fehérjék felépítésében 20-féle aminosav vesz részt, amelyek csak az oldallánc szerkezetében különböznek egymástól. 58. _Aminosavak általános képlete 59. _A peptidkötés kialakulása

A fehérjékben az aminosavak peptidkötéssel kapcsolódnak egymáshoz. A molekulákban sok, legalább 50-60, esetenként több száz aminosav kapcsolódik öszsze egyetlen polipeptidlánccá. A fehérjék tehát makromolekulák. Egy polipeptidlánc térbeli szerkezetét az határozza meg, hogy a felépítésében részt vevő aminosavak milyen sorrendben kapcsolódnak egymáshoz. 1.3. Fizikai, kémiai alapismeretek Enzimek A sejtek anyagcsere-folyamatai során átalakuló anyagok többsége a szervezeten kívül változatlan marad. A szervezetek energiaigényének jelentős részét a szőlőcukor lebontása fedezi. A szőlőcukor oxidációja széndioxidra és vízre nagy energia-felszabadulással jár. A szőlőcukor az élő szervezetek sejtjeiben uralkodó, aránylag alacsony hőmérsékleten kevéssé reakcióképes, nem alakul át szén-dioxiddá és vízzé oxigén jelenlétében. A jelenség magyarázata, hogy ilyen alacsony hőmérsékleten a szőlőcukor molekulák nem rendelkeznek az átalakuláshoz szükséges energiatöbblettel, nincsenek aktivált állapotban. 60. _Az aktiválási energia alakulása katalizátor nélkül és katalizátorral Az átalakulás sebessége növelhető a hőmérséklet emelésével vagy katalizátor alkalmazásával. Magasabb hőmérsékleten a molekulák nagyobb hányada rendelkezik az átalakuláshoz szükséges energiatöbblettel, az aktiválási energiával. Ez az út az élő szervezetekben nem járható, hiszen a magas hőmérséklet roncsolja a sejtek szerkezetét. A katalizátorok viszont azáltal növelik az átalakulás sebességét, hogy olyan reakcióutat nyitnak meg, amelynek kisebb az aktiválási energiája. A biokémiai átalakulásokat fehérjemolekulák, enzimek katalizálják. Az enzimeknek köszönhetően az anyagcsere-folyamatok viszonylag nagy sebességgel játszódnak le a sejtekben uralkodó alacsony hőmérsékleten, és közreműködésükkel gyorsan átalakulnak az egyébként stabil szerves molekulák is. 61. _Az enzimreakciók mechanizmusa Az enzimek a felületükön található aminosav-oldalláncok révén, felszínükön különböző anyagokat kötnek meg. Csak olyan molekulák kapcsolódhatnak, amelyek térszerkezete ezt lehetővé teszi. A kötődő kiindulási anyagok reakcióba lépnek egymással, átalakulnak termékké. A reakció végén a termékek leválnak az enzimről, mert térszerkezetük már nem illeszkedik az aktív centrumhoz. A termékek leválása után az enzim újabb kiindulási anyagokat köthet meg, újabb átalakulást katalizálhat. Minden olyan körülmény (testhőmérséklet, ozmotikus viszonyok, kémhatás megváltozása), amely módosítja az enzimek szerkezetét, megváltoztatja az enzimek működését, és ezzel együtt a sejt anyagcseréjét. A fehérjék előfordulása: enzimek (minden sejtben), összhúzékony fehérjék (izom), vázanyagok (csontok), receptorfehérjék (szaglóhám), szállítófehérjék (hemoglobin), tartalék tápanyagok, antitestek (vérplazmában), jelölő fehérjék (vörös vértestek felszínén), véralvadás szabályozó fehérjék.

2. Egyed alatti szerveződési szint

2.3. Sejtalkotók (az eukarióta sejtben)

28/60

A fehérjéket alkotó aminosavakból nyolcat nem képes az emberi szervezet előállítani. Ezeket nevezzük nélkülözhetetlen vagy esszenciális aminosavaknak. Egyetlen esszenciális aminosav átmeneti hiánya is súlyosan befolyásolhatja a fehérjeszintézist. Főleg állati eredetű élelmiszerek tartalmazzák. 2.1.6 nukleotidok ,nukleinsavak A nukleinsavak a sejtek információtároló és -közvetítő vegyületei. Felépítő egységeik, a nukleotidok [egy öt szénatomos cukorból (pentóz; penta- jelentése: öt-), egy foszforsavból és egy nitrogéntartalmú szerves bázisból képződnek]. 62. _Nukleotid 63. _DNS molekula

A dezoxribonukleinsav (DNS) nukleotidjaiban az öt szénatomos cukor a dezoxiribóz. A DNS-molekulák két polinukleotid-láncból állnak, amelyek egymás körül feltekeredve jellegzetes kettőscsigavonal-szerkezetet alkotnak. A szerves bázisok a hélix (hélix = csigavonal) belsejében rejtőznek. A DNS-molekulák között a nukleotidok kapcsolódási sorrendje, a bázissorrend jelenti a különbséget. Az egyik polinukleotid-lánc bázissorrendje egyértelműen meghatározza a másik lánc bázissorrendjét. A két polinukleotid DNS lánc kettős spirált alkot. A két lánc párhuzamos, mert a nagyobb méretű bázissal szemben kisebb méretű bázis van. A két lánc között a befelé forduló bázisok komplementer (=egymást kiegészítő) bázispárokat hoznak létre H—kötéssel (adenin=timin, guanin≡citozin) A DNS befelé forduló alakú, azaz a biológiai hatást hordozó bázisok védetten állnak, nem hozzáférhetőek (információvédett). Működéskor enzimek hatására szétnyílik: fehérjeszintézisnél→ m RNS (hírvivő RNS) képződése, azaz transzkripció (átírás), sejtosztódásnál→ DNS megkettőződése

64. _Kromoszómaszerkezet változása a sejtciklus alatt Eukarióta sejtmagban a DNS kettős spirálja fehérjékre tekeredve kromatinállományt (kromatinfonál) hoz létre, ami még hozzáférhető az enzimek számára (ilyen formában történik az mRNS átírás és a DNS megkettőződése).

Sejtosztódáskor azonban a DNS-láncok még jobban feltekerednek fehérjék segítségével, így mikroszkóppal látható tömör kromatidák jönnek létre. 2.3. Sejtalkotók (az eukarióta sejtben) A sejtciklus Az osztódóképes eukarióta sejtek élete, a sejtciklus két részre, a nyugalmi szakaszra és az azt követő sejtosztódásra tagolható. A nyugalmi szakasz elején a sejt növekszik, tömege, térfogata gyarapodik, mert benne intenzív anyagcserefolyamatok zajlanak. Amikor eléri a megfelelő méretet, DNS-állománya 65. _Kromatidák kialakulása megkettőződik. A nyugalmi szakasz végén a sejt felkészül a hamarosan bekövetkező sejtosztódásra. A sejtciklus alatt jellegzetes változások történnek a sejtmag DNSállományában. A nyugalmi fázisban a magplazma csaknem egynemű. A kromoszómák ilyenkor laza, kinyúlt állapotban vannak. Bázissorrendjük így íródhat át RNS-re, vagy szolgálhat mintaként a megkettőződéshez. (Ezért az ilyen kromoszómaszerkezetet funkciós formának nevezzük.) A DNSállomány megkettőződése után az utódmolekulák kettős hélixei nem válnak el egymástól, hanem az ún. befűződési pontban együtt maradnak. A sejtosztódás elején fénymikroszkópban is látható testecskék jelennek meg a magban. ( A funkciós formájú kromoszómák ugyanis fehérjemolekulák segítségével feltekerednek, rövidülnek, kialakulnak a szállításra alkalmas transzportkromoszómák.)

2. Egyed alatti szerveződési szint

2.3. Sejtalkotók (az eukarióta sejtben)

29/60

A sejtosztódás során a megkettőződő DNS-állomány a kromoszómában két egymással tartalmilag is egyenértékű részletet alkot. Ezek a kromatidák, amelyek mindegyike egy-egy kettős hélixből és fehérjékből áll. Egy kromoszómán belül a két kromatida DNS-e azonos bázissorrendű, mivel egyetlen kiindulási DNS-molekula megkettőződésével alakultak ki. A két kromatida többnyire csak egyetlen ponton kapcsolódik egymáshoz. A transzportkromoszómák két kromatidából épülnek fel, amelyek a befűződési pontban kapcsolódnak egymáshoz. A sejtciklus nyugalmi szakaszát követően az eukarióta sejtek kétféleképpen osztódhatnak, mitózissal vagy meiózissal. A mitózis számtartó osztódás, ami azt jelenti, hogy a folyamat alatt nem változik a sejtek kromoszómaszáma. A meiózis számfelező osztódás, az osztódás végén kialakult utódsejtek kromoszómaszáma pontosan fele a kiindulási sejtekének. 2.3. A sejtosztódás formái A sejtek osztódási ciklusa: nyugalmi szakasz, DNS-megkettőződés, nyugalmi szakasz, osztódás. 66. _Mitózis

A mitózis számtartó osztódás, azaz nem jár a kromoszómaszám megváltozásával. Az osztódás előszakaszában a kromoszómák feltekerednek. A kromoszómák befűződési pontjuknál kapcsolódnak az osztódási orsó fonalaival. Megkezdődik a maghártya feldarabolódása. A középszakaszban a kromoszómák a sejt középső síkjába rendeződnek. A maghártya eltűnik. Az utószakaszban a kromoszómák kromatidái a befűződési pontnál elválnak egymástól, és a húzófonalak segítségével a sejt ellentétes pólusaira vándorolnak. A végszakaszban a két pólusra került kromoszómák körül kialakul a két sejtmaghártya, majd ezt követően megtörténik a citoplazma kettéválása is.

A mitózis végeredménye két egyforma, a kiindulási sejttel megegyező kromoszómaszámú utódsejt. A folyamat lényege, hogy a sejtciklus nyugalmi szakaszában megkettőződött DNS tartalmú kromoszómák kromatidái elválnak egymástól, és megoszlanak a két utódsejt között. Mitózissal osztódnak például az egysejtű eukarióta élőlények sejtjei, a hajtásos növények osztódószövetének sejtjei és az állatok szöveti sejtjei. 67. _A meiózis A meiózis az eukarióta sejtek számfelező osztódása, melynek során a kétszeres kromoszómakészletű, sejtekből egyszeres kromoszómakészletű, utódsejtek képződnek. Az osztódást megelőzi a DNS-állomány megkettőződése a nyugalmi szakaszban. A meiózis folyamata két főszakaszra tagolható. Az I. főszakasz előszakaszában megkezdődik a kromoszómák kialakulása. A homológ kromoszómák befűződési pontjuknál összekapcsolódnak egymással, más szóval párokba rendeződnek. A szakasz végére kialakul az osztódási orsó és megkezdődik a maghártya feldarabolódása is. A középszakaszban az osztódási orsóhoz kapcsolódó homológ kromoszómapárok a sejt egyenlítői síkjába rendeződnek. A maghártya eltűnik. Az utószakaszban a húzófonalak hatására a homológ kromoszómapárok tagjai válnak el egymástól. A sejt két pólusára két kromatidából álló kromoszómák vándorolnak. A végszakaszban kialakul a két utódsejt maghártyája, és kettéválik a citoplazma is. Az I. főszakasz végére két utódsejt alakul ki. Az utódsejtek kromoszómakészlete egyszeres. Kromoszómáikat két kromatida építi fel. Az I. főszakaszt hosszabbrövidebb nyugalmi állapot követheti, azonban ez alatt nem történik DNS-megkettőződés. A II. főszakasz előszakaszában ismét kialakulnak a transzportkromoszómák és megjelenik az osztódási orsó is. A szakasz végén megkezdődik a maghártya feldarabolódása. A középszakaszban a kromoszómák a húzófonalak segítségével a sejt középső síkjába rendeződnek. Az utószakaszban a kromoszómák kromatidái elválnak egymástól, a sejt két pólusára egyetlen kromatidából álló kromoszómák vándorolnak.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

6.1 Molekuláris genetika

30/60

A végszakaszban kialakulnak az utódsejtek. A négy utódsejt mindegyike haploid, és kromoszómáik egyetlen DNS kettős hélixet tartalmaznak, tehát a különböző génekből egy-egy példány van bennük.

Meiózissal képződnek az állatok hím ivarsejtjei és petesejtjei, a növények spórái. A spórákból mitózissal jönnek létre a növények ugyancsak haploid (egyszeres kromoszómaszámú) ivarsejtjei. Genetikai változatosság eredete Megtermékenyítéskor a haploid (egyszeres kromoszómaszerelvényű) ivarsejtek egyesülnek egymással, sejtmagjuk összeolvad. A megtermékenyített petesejtben, a zigótában kialakul a testi sejtekre jellemző diploid (kétszeres kromoszómaszerelvényű) állapot. A zigóta kétszeres kromoszómakészletének egyik fele a hím ivarsejtből származó apai, másik fele a petesejtből származó anyai eredetű kromoszómákból áll. Az apai és anyai eredetű kromoszómák ugyanannak a génnek eltérő bázissorrendű változatait, alléljait tartalmazhatják.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció 6.1 Molekuláris genetika 6.1.1 alapfogalmak Gén: a DNS egy szakasza, amely meghatározza egy fehérje aminosav-sorrendjét. Genotípus: a működő gének összessége. Fenotípus: a megjelenő látható tulajdonságok együttese. Kromoszóma: Fehérjékkel összekapcsolódó DNS-molekula a sejtmagban. A kromoszómák sejtenkénti száma a fajra jellemző. Homológ kromoszómapár: az apai és az anyai eredetű kromoszóma homológ kromoszómapárt alkot. A homológ kromoszómapár tagjai alakra és nagyságra külsőleg teljesen azonosak, azonos helyen azonos gének vannak, de génváltozataik különbözők is lehetnek. Az azonos színnel jelölt szakaszok allélpárokat jelölnek. Allélok: egy adott tulajdonságot meghatározó gének különböző változatai. Az ivaros szaporodásból következően minden tulajdonság génje kétszeresen van meg a genotípusban (anyai gén + apai gén). Az egy bizonyos tulajdonságot örökítő két gén allélpárt alkot. Homozigóta valamely génre nézve az az egyed, amely diploid sejtjeiben két azonos allélt (génváltozatot) tartalmaz (pl. AA vagy aa). Heterozigóta valamely génre nézve az az egyed, amely diploid sejtjeiben eltérő allélokat tartalmaz (pl. Aa). Domináns az allélpár tagjai közül az, amelyik elnyomja a másik, a recesszív (lappangó) allél hatását. Recesszív az allélpár tagjai közül az, amelyiknek elnyomja a hatását a domináns (uralkodó) allél. Az ember szöveteit felépítő, úgynevezett testi sejtekben 46 kromoszóma látható, amelyek nagyságuk és alakjuk szerint párokba rendezhetők. A kromoszómák között vannak olyanok, amelyek férfiakban és nőkben azonosak, ezek az úgynevezett testi kromoszómák. Az ember szöveti sejtjeiben 22 pár, azaz 44 testi kromoszóma van. A testi kromoszómák mellett még két ivari kromoszómát találunk. Az elnevezés arra utal, hogy ezeknek – más tulajdonságok kialakítása mellett – alapvető szerepük van az ivar meghatározásában. A nők sejtjeiben két egyforma (XX) ivari kromoszóma van. A férfiak X és Y ivari kromoszómái alakjukban és méretükben is jelentősen eltérnek egymástól, azaz nem azonos tulajdonságokra vonatkozó génsorozatokból állnak.

68. _NS megkettőződése A DNS-szintézise, megkettőződése a sejtosztódást előzi meg. A DNS kettőshélix-szerkezete magában hordozza a megkettőződés lehetőségét, hiszen mindkét szála mintaként szolgálhat egy-egy új polinukleotid-lánc képződéséhez. A DNS-szintézis kezdetén a két polinukleotid-lánc felnyílik, és a két lánc eltávolodik egymástól. Ezt követően a szintézist irányító enzim mindkét szál mellett megkezdi az új polinukleotid-láncok felépítését. Az enzim a bázispárképzés szabályainak megfelelően dezoxiribóz-tartalmú nukleotidegységeket épít be: adeninnal szemben timint, guaninnal szemben citozint és fordítva. A megkettőződés energiaigényét ATP hidrolízise fedezi. A szintézis végére kialakul a kettőshélix-szerkezet. A képződött DNSmolekulák egyik szála régi, a másik új. Ha a másolás közben nem történik hiba, két teljesen megegyező bázissorrendű kettős hélix jön létre.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

6.2. Mendeli genetika

31/60

A fehérjeszintézis lépései 69. _Az információátadás menete a sejtben Átírás (transzkripció): A sejtmagban a DNS kettős spirálja az adott génszakaszon szétcsavarodik enzim hatására. A működő szálról kiegészítő mRNS (meszendzser vagy hírvivő) másolat készül enzimek segítségével. Az mRNS-molekula a sejtmaghártya pórusán át a fehérjeszintézis helyére a riboszóma felületéhez vándorol, és ott megkötődik. A tRNS (transzfer vagy szállító RNS) az aminosavakat a riboszómákhoz juttatja. Itt a bázishármasok sorrendje aminosav-sorrendre fordítódik át = tralszláció (lefordítás). A kész fehérje leválik a riboszómáról. Genetikai kód A genetikai kód az a jelrendszer, amely megfelelteti egymásnak a nukleinsavak bázisait és a fehérjék aminosavait. A fehérjeszintézis során 20-féle aminosav épülhet be a polipeptid-láncba, de a nukleinsavak molekuláiban csak négy különböző bázis található. Ha a genetikai kódban egy bázis jelentene egy aminosavat, akkor csak 4-féle aminosav beépítésére lenne lehetőség. Ha két bázis jelölne egy aminosavat, a különböző lehetőségek száma 16 lenne. A három bázisból álló jel már 64-féle lehetőséget kínál. 70. _Genetikai kód A jel háromtagú, vagyis három egymás melletti bázis határoz meg egy aminosavat. A bázishármasok között vannak olyanok is, amelyek a fehérjeszintézis kezdetét (lánckezdő jel) és olyanok is, amelyek a szintézis végét (stopjel) jelentik. A bázishármasok jelentését a kódszótár tartalmazza. A kódszótárban egyezményesen nem a DNS, hanem a fehérjeszintézisben közvetlenül részt vevő mRNS bázishármasai szerepelnek. A kódszótárból kiolvasható, hogy az aminosavak jelentős részét nem egy, hanem több bázishármas is kódolja. A genetikai kód 71. _Kódszótár univerzális, vagyis az egész élővilágban egységes, vagyis a különböző élőlényekben ugyanaz a bázishármas ugyanazt az aminosavat jelenti. Ez döntő bizonyítéka az élőlények egységes származásának. A genetikai kód további fontos tulajdonsága, hogy egyértelmű, vagyis ugyanannak a bázishármasnak csak egyféle jelentése van. Vesszőmentes, vagyis a bázishármasok határát nem jelzi semmi. Leolvasása átfedés- és kihagyásmentes, tehát a bázishármasok folyamatosan követik egymást az mRNS-en és minden bázis csak egy bázishármashoz, tartozik. Végül a kód degenerált, ami azt jelenti, hogy egy aminosavat több bázishármas is kódolhat. 6.2. Mendeli genetika 6.2.1 minőségi jellegek Jelölések és jelentésük P: szülők (lat. parentes=szülők) F: utódok (lat. filiales=utód) F1, F2: az F betűk indexe azt fejezi ki, hogy a szülőktől számítva hányadik utódnemzedékről van szó. X: a keresztezés jele, eredménye a hibrid. Domináns-receszív öröklődés

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

6.2. Mendeli genetika

32/60

Egyetlen tulajdonságpár öröklődését vizsgáljuk. Pl.: a maghéj jellegében eltérő homozigóta szülők keresztezése egymással. Sima magvú borsó (domináns tulajdonság, jelöljük a meghatározó allélpárt SS-sel) termőjét, a ráncos magvú borsó (recesszív tulajdonság, jelöljük a meghatározó allélpárt rr-rel) virágpora porozza be. Kombinációs táblázaton ábrázolva (PunetSS tábla) X rr

P:

♂

r

r

Sr Sr

Sr Sr

♀ S S

F1

genotípus: 4 Sr; fenotípus: 4 sima

Sr X ♂ ♀ F2

S r

Sr S SS Sr

r Sr rr

genotípus: 1SS: 2Sr: 1rr fenotípus: 3 sima: 1 ráncos Genotípus SS Sr rr

A genotípus elnevezése domináns homozigóta heterozigóta recesszív homozigóta

Fenotípus sima héjú sima héjú recés héjú

Példák az emberi tulajdonságok öröklődéséből: Rh-vércsoport→ az Rh-pozitív vércsoportot kialakító allél a domináns (Rh-pozitív genotípusa: DD vagy Dd; Rh-negatív genotípusa: dd), a hajban megjelenő fehér tincs (ez a domináns jelleg), domináns jelleg a sötét (barna, fekete) szemszín a világosabbal (kék) szemben. 72. _A fehér hajtincs öröklődése egy családban Az emberi tulajdonságok öröklődésének vizsgálata→ a családfaelemzés A családfán szereplő egyedek fenotípusából következtetni lehet az allélikus kölcsönhatás típusára (domináns-recesszív, intermedier vagy kodominancia), valamint arra, hogy a gén testi, illetve ivari kromoszómán található-e. A jelleg öröklődésének ismeretében meg lehet jósolni, hogy egy érintett házaspár születendő gyermekei milyen valószínűséggel örökölhetik a jelleget. A családfán a nőket körrel, a férfiakat négyzettel jelölik, az egymást követő generációk külön sorokban szerepelnek. A házaspárokat egy vonallal kötik össze, gyermekeiket a következő sorban születésük sorrendjében balról jobbra ábrázolják. A vizsgált fenotípust mutató egyedeket rendszerint sötét (fekete) színnel jelzik. Kodominancia: az a jelenség, amikor az allélok heterozigóta állapotban egymás mellett, egymástól függetlenül megnyilvánulnak. Ilyen az AB0 vércsoportrendszer és a sarlósejtes vérszegénység is.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

Példák

33/60

A vércsoportok öröklődése Az AB0-vércsoportrendszerben az emberek négy alapvető fenotípusba sorolhaAB0tók. Az A vércsoportúak vörösvértestein A-, a B vércsoportúakén B-, az AB vércsovércsoportrendszer Fenot Geno- portúakén pedig A- és B-antigén található. A 0 vércsoportú egyedek vérében nincs ilyen típusú antigén. A jelleg kialakításában egy testi kromoszómához kötött gén háípus típus rom allélja (A, B, 0) vesz részt. Ezek közül az A és a B domináns az 0-val szemben, az AA, A A és a B között viszont kodominancia lép fel. Ennek megfelelően a négyféle A0 fenotípust hatféle genotípus alakítja ki. BB, B Az ivari kromoszómákhoz kapcsolt öröklődés B0 Az élőlények ivari jellegét nem egy vagy néhány gén, hanem egy egész kromoAB AB szóma (embernél a 23. kromoszómapár) határozza meg. Ivari kromoszómák: az ivari 0 00 jelleget kialakító kromoszómák vagy szexkromoszómák (a többi kromoszómát testi kromoszómának nevezzük). Az ember ivarának öröklődése (mindkét ivar keletkezésének valószínűsége 50%): A vérzékenység öröklődése (színtévesztés öröklődése)→ A véralvadást és a színlátást befolyásoló gének az X kromoszómán helyezkednek el. (A hibás gént tartalmazó kromoszóma jelölése: Х) ♂

vérzékeny férfi

Х

Y

X

Х X (hordozó

XY (egészséges

X

nő) Х X(hordozó nő)

XY (egészséges

♀

normális nő

férfi) férfi)

73. _A vörös-zöld színtévesztés öröklődése

A rendellenesség férfiakban lényegesen gyakoribb, mint nőkben. A színlátásért felelős gének az X kromoszómán helyezkednek el, és a normális színlátást biztosító allél (XA) domináns, a színtévesztést kialakító allél (Xa) pedig recesszív. Színtévesztő nők csak a homozigóta recesszívek közül kerülnek ki, a heterozigótákban a domináns allél normális színlátást tesz lehetővé. Ezzel szemben a férfiak X kromoszómáján vagy a domináns, vagy pedig a receszszív allél található, így az előbbi esetben normális színlátásúak, míg az utóbbiban színtévesztők, hiszen Y kromoszómájukon nincs ilyen gén. A heterozigóta nők (X AXa) fiai 50% valószínűséggel lehetnek színtévesztők, függetlenül attól, hogy apjuk színtévesztő-e vagy sem. Vérzékenység öröklődése

A súlyos véralvadási zavarokkal járó vérzékenység egyik típusa, a hemofília X kromoszómához kötötten öröklődő recesszív jelleg. A hemofíliás betegekben külső vagy belső sérülések esetén csillapíthatatlan vérzés lép fel. A normális véralvadás egyik részfolyamatáért az X ivari kromoszómán található gén domináns allélja (X A) felelős. A recesszív allél (Xa) által kódolt enzim nem működőképes, ezért a vérplazmában a fibrinogén nem alakul át a vér megalvadását okozó fibrinné. Az allélpár hiánya miatt a jelleg férfiakban sokkal gyakoribb, mint nőkben. Példák 1. Az albínó jelleg receszíven öröklődik. Milyen valószínűséggel lehet albínó utód fekete színű nőstény és albínó hím keresztezésekor? Albínó ♂ genotípusa: aa (recesszív homozigóta) Fekete ♀ genotípusa: vagy AA (domináns homozigóta), vagy Aa (heterozigóta) ♂

a

♂

a

♀

a

a

♀ A

Aa

Aa

A

Aa

Aa

A

Aa

Aa

a

aa

aa

Mind a 4 utód fekete

Fekete: 2, albínó: 2

6 fekete: 2 albínó A valószínűség albínó utódra 3 : 1, vagyis 25 %. 2. Kizárható-e apasági keresetnél a B vércsoportú apa, ha az anya vércsoportja AB, a gyermeké pedig A? Az anya (♀) heterozigóta, genotípusa tehát AB Az apa (feltételezett, ♂) B vércsoportú, genotípusa lehet: BB homozigóta, B0 heterozigóta.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció AB X BB ♂ ♀

B

B♂ ♀

B

6.2.2.mennyiségi jellegek

34/60

AB X B0 0

A -vércsoportú utód lehetséges tehát, ha az apa genotípusa B0, ezért nem zárható ki az apasági keresetnél.

A A A A A A B B BB B B B 0B A vércsoportú utód. BItt nincs B B 0

Intermedier (átmeneti, köztes) öröklődésmenet A tulajdonságot kialakító allélpár mindkét tagja azonos mértékben fejti ki hatását. Pl.: a csodatölcsérfélékhez tartozó estike homozigóta piros és homozigóta fehér virágú változatának keresztezése P P

P

X F

F

♀ ♂ F F

P

P

P F F F PF F

P

P

P

1

F

2

Genotípus PP

A genotípus elnevezése homozigóta

♀ P ♂ F P P P F P F

X F

P

F P F F F

Fenotípus piros

vi-

rág PF

heterozigóta

FF

homozigóta

rózsaszín virág fehér virág

6.2.2.mennyiségi jellegek A mennyiségi tulajdonságok túlnyomó többségének a kialakulásakor sok gén allélpárjainak a hatás összegződik. A mennyiségi jellegek kialakulása jelentős mértékben függ a környezettől. A mennyiségi jellegek megoszlása egy populációban→ Fokozatosan változó jellegek (pl.: magasság)

egy edek száma

haranggörbe

Modifikáció: a fenotípusnak az életkörülmények hatására létrejött, nem öröklődő módosulata. Pl.: a gyermekláncfű (pitypang) az alföldi tájakon magasra nő, a hegyekben élők kis termetűek.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

6.1.2 A mutáció

35/60

6.1.2 A mutáció Mutáció: valamely tulajdonság egyetlen nemzedéken belüli ugrásszerű, öröklődő megváltozása. 1. Génmutáció (a DNS-molekula megkettőződése közben mehet végbe a meiózis során): egyetlen gén szerkezete, azaz bázishármasainak sorrendje változik meg. 2. Kromoszómamutáció vagy struktúrmutáció: a meiózis során valamely kromoszóma szerkezete megváltozik (kiesés, kettőződés, megfordulás, áthelyeződés). 3. A fajra jellemző kromoszómaszám megváltozása (Down-kór).

5. Egyed feletti szerveződési szintek

36/60

5. Egyed feletti szerveződési szintek Egyed feletti szerveződés Egyedek csoportjaiból álló, összehangolt működésű közösség. A szerveződési szintek egymásra épülnek, a magasabb szintek magukba foglalják az alacsonyabbakat: populáció → társulás → biom (A legnagyobb ökológiai közösség, amelynek határait elsősorban az éghajlat határozza meg. Hasonló éghajlati igényű társulások összessége. Szárazföldi biom például a trópusi esőerdő, a sivatag, a mérsékelt övi füves puszta.) → bioszféra.

5.1. Populáció Az ökológia az élőlények egymás közötti és az élettelen környezettel való kölcsönhatásait vizsgálja. (A szó a görög oikosz= lakás, környezet szóból származik.) Élőhely (biotóp): földrajzilag jól elkülönülő hely, amelyben a környezeti tényezők egységesek és megteremtik az életfeltételeket az ott élők számára. Populációnak (népességnek) nevezzük az egy fajba tartozó élőlények csoportját, amelyek szaporodási közösséget alkotnak, és földrajzilag jól elkülönülnek ugyanazon faj más csoportjaitól. [A hóvirág fajba beletartozik az összes hóvirág, ami a Földön megtalálható. Egy-egy fajnak sok népessége lehet. A Mecsekben élő gímszarvasok és a Zempléni-hegység gímszarvasai például egy fajba, de két külön népességbe tartoznak, hiszen nincs közöttük kapcsolat, nem szaporodnak egymással. A faj és a népesség között tehát az a különbség, hogy a népességbe csak az egy helyen és egy időben élő fajtársak tartoznak. Ezzel szemben az egy fajba sorolt egyedek igen nagy távolságban is élhetnek egymástól. Gímszarvasok például nemcsak Európában fordulnak elő, hanem Észak-Amerikában is. Ezenkívül a fajba beletartoznak azok az egyedek is, amelyek már elpusztultak. Az ősemberek által sok ezer évvel ezelőtt elejtett gímszarvasokat is ugyanabba a fajba soroljuk, mint a ma élőket.]

A populációk egyedszámának időbeli változása

Populációk korlátlan növekedése

Populációk korlátozott növekedése

A populáció akkor éri el maximális szaporodási képességét, ha élőhelyén egyetlen környezeti tényező sem korlátozza a növekedését és minden egyed számára optimálisak a szaporodási lehetőségek. Az egyedszám ilyen típusú változását az ún. korlátlan növekedési görbe mutatja be.

A populációk korlátlan növekedésének természetesen előbb-utóbb határt szab a környezeti erőforrások kimerülése. A tápanyagok mennyiségének csökkenése, a terület szűkössége, különböző káros anyagcseretermékek felhalmozódása előbb-utóbb korlátozza a populáció gyarapodását. Általában egyetlen korlátozó tényező is elegendő a növekedési ütem lassulásához.

A populációk korlátlan növekedési görbéje Számos populációra (pl. baktériumok, egyes rovarok, rágcsálók, nyulak, egynyári növények stb.) megfelelő környezeti feltételek mellett rendkívül gyors szaporodási arányjellemző. Kedvező körülmények között a populáció egyedszáma rohamosan nő, elér egy maximális értéket, majd a környezeti erőforrások kimerülése miatt gyorsan lecsökken. Ha a környezeti feltételek újra kedvezőkké válnak, az egyedszám ismét gyors növekedésnek indul, és hamarosan eléri a korábbi magas értéket.

A populációk korlátozott növekedésének görbéje A természetes életközösségekben az egyedszám a környezet eltartó képességének megfelelő egyedszám körül ingadozik (egyensúlyi helyzet alakul ki).

Példa: olyan társulások, amelyekben a környezeti feltételek többé-kevésbé állandóak, például egy tölgyesben vagy egy bükkösben. (Az erdőben a fák meghatározott távolságra állnak egymástól, gyökérzetük akkora helyet foglal el, amennyi a tápanyagellátásukhoz szükséges. Az ott élő gímszarvasok egyedszáma is csaknem változatlan, a populáció nagyságát elsősorban az élőhelyen található táplálék mennyisége szabja meg. A populációt meghatározó élőlények rendszerint hosszú életűek, életük alatt több alkalommal hoznak utódot. Az ilyen populációk általában gyorsan és kiszámíthatatlanul változó környezetben élnek, nemzedékeik gyorsan követik egymást, és a rövid időn Utódaik életben maradási esélyei meglehetősen nagyok.) belül szaporodóképessé váló egyedek nagyszámú utódot hoznak. Az ilyen élőlények populációi jellemzően szélsőséges éghajlatú területek (sivatag, tajga, tundra), folyó- és tengerpartok időszakosan elöntött ártereinek lakói. A frissen elpusztult vagy megsérült élőhelyi területeket (például az erdőirtásokat) is elsőként ezek a populációk népesítik be, amelyeket lassan felváltanak a tartósan megtelepedő populációk.

Például: gyapjaslepke túlszaporodása (az erdők és gyümölcsösök éjszakai lepkéje) mezei pocok túlszaporodása, sáskajárás stb.

Gradáció: túlszaporodás.

Az egyedsűrűség csúcsértékének elérése után bekövetkezik az összeomlás. A populáció nagy halandóságot mutat a táplálékhiány, a természetes ellenségek elszaporodása miatt.

5. Egyed feletti szerveződési szintek

37/60

A populációk koreloszlása (korfa) A populációra jellemző koreloszlást korfán ábrázolják. Stabil kormegoszlás esetén a különböző korosztályokhoz tartozó egyedek aránya nemzedékről nemzedékre változatlan. A populáció egyedszáma egy átlagérték körül ingadozik. Az emberi népességek fiatalodó, hirtelen szétterjedő populációban a fiatal egyedek részesedése nagy. Az ilyen népességekre gyors növekedési ütem jellemző a magasabb halálozási arány ellenére is. A fejlődő országok népességeiben tapasztalható ilyen koreloszlás. A hanyatló populációban az idős korcsoportok részesedése nagy, a fiatal korosztályoké csekély. A népesség egyedszáma ezért folyamatosan csökken, annak ellenére, hogy a halálozási arány csökken. Hazánk népességére jelenleg ez a koreloszlás jellemző.

5.1.1 A populáció és az élettelen környezet kapcsolata Legegyszerűbb esetben a populációt egyetlen környezeti tényező függvényében figyeljük meg.

Környezet mindaz az élő és élettelen tényező, ami egy élőlényt általában körülvesz és biztosítja annak létét. I. A környezeti tényezők típusai: 1.) Élettelen: fény, hő, víz, levegő, talaj (sugárzások, stb.); A talaj kialakulása a földkéreg felszíni rétegében történik. A földkéreg felszíni kőzetei csak hosszú fizikai, kémiai és biológiai folyamatok során alakulnak talajjá. A fizikai aprózódást a napi hőmérséklet ingadozása ill. a kőzetrepedésekbe beszivárgott víz feszítő ereje okozza. A törmelék nagy felületen érintkezik a környező levegővel és vízzel. E közegben játszódik le a kőzetek kémiai mállása. Az így keletkezett agyagos kőzettörmelék csak akkor válik termőképes talajjá, ha biológiai mállás hatására megkezdődik a humuszképződés. Az elpusztult állatok maradványai a talajban elbomlanak. Egy részük sötét színű szerves anyagokká alakul, ezek összessége a humusz. A talajlakó élőlények táplálkozása mozgása összekeveri a talajt, így különböző minőségű talajrészecskék alakulnak ki. 2.) Élő: saját populáció és az idegen populáció tagjai. II. A környezet változása 1.) időbeli periódikus v. szabályosan ismétlődő (pl. évszakok váltakozása), előrehaladó 2.) térbeli horizontális v. vízszintes (A fényviszonyokat megszabja egyrészt a földrajzi szélesség: az Egyenlítőnél erősebb és több közvetlen fény van, a sarkokra inkább szórt fény jut a féléves nappalokon, majd ezt a fél évig tartó éjszaka követi. A hőmérséklet az Egyenlítőtől a sarkok felé csökken, ez összefügg a fény beesési szögével. Minél kisebb szögben érkezik a fény, annál kisebb a nyert hő.)

vertikális v. függőleges (A fényviszonyokat és a hőmérsékletet másrészt a mély tengerektől a magas hegyekig terjedő tengerszint feletti magasság szabja meg.) domborzattól (kitettségtől) függő A tűrőképesség az élőlény tulajdonsága, amely meghatározza, hogy egy-egy élőlény milyen körülményeket tud még elviselni, és melyekhez nem tud már alkalmazkodni. – Minimumérték: a környezeti hatások még éppen elviselhető alsó határa – Maximumérték: a környezeti hatások még éppen elviselhető felső határa – Optimumérték: az élőlény számára legkedvezőbb körülmények. Tág tűrésűek: egymástól távoli minimum- és maximumértékkel jellemezhető fajok. Szűk tűrésűek: egymáshoz közeli minimum- és maximumértékkel jellemezhető fajok. A hőmérséklet hatása egy népesség életműködéseire A populációnak valamely környezeti tényező változásaira adott válaszát optimumgörbével jellemezzük.

5. Egyed feletti szerveződési szintek

38/60

Az a populáció, amely széles határok között elviseli a vizsgált környezeti tényező változásait, tág tűrésű. Az, amelyik érzékenyen reagál a környezeti tényező kisebb mértékű változására, szűk tűrésű. Szűk, átlagos és tág tűrésű népességek tűrőképességi görbéje

Egy populáció elterjedését alapvetően az a környezeti tényező határozza meg, amelyre nézve szűk tűrésű. [A malária kórokozóját terjesztő foltos maláriaszúnyog a levegő páratartalmát tekintve szűk tűrésű, mert számára a legkedvezőbb a 90% körüli relatív páratartalom, ennél szárazabb levegőn populációinak egyedei nem életképesek. A hőmérséklet szempontjából viszont tág tűrésű a foltos maláriaszúnyog, hiszen populációi az Egyenlítőtől a sarkkörökig előfordulnak a mocsaras területeken.] A legtöbb környezeti tényezőre nézve tág tűrésű fajok populációi (pl.: vándorpatkány) rendszerint nagy elterjedési területtel bírnak. A több szempontból is szűk tűrésű populációk élőhelye a speciális környezeti igények miatt erősen behatárolt. Ebbe a csoportba tartozik például a trópusi esőerdők legtöbb populációja. Indikátor szervezetek Vannak olyan populációk, amelyek egy-egy környezeti tényező változására olyan érzékenyen reagálnak, hogy jelenlétükkel vagy hiányukkal indikátorként jelzik az adott környezeti tényező hatását. A csalán például tömegesen jelenik meg azokon a helyeken, ahol a talaj sok nitrogénvegyületet tartalmaz. Más szóval a csalán jelenléte jelzi a talaj magas nitrogéntartalmát. A zuzmók nagyon érzékenyek a levegő kén-dioxiddal való szennyezettségére. Jelenlétük vagy hiányuk egy területen pontos jelzője a levegőszennyeződés mértékének. A városok belső, ipar és közlekedés által legjobban szennyezett területeiről hiányoznak. A zöldövezetekben azonban már megjelennek a kevésbé érzékeny zuzmópopulációk. 5.1.2. A populáció és az élő környezet kapcsolata 1. Populáción belüli kapcsolatok Alapfogalmak: Territórium: az állatok fajonként változó jellegű térigénye (gyűjtögetéshez vagy vadászathoz elegendő, általában a szaporodási területtel is megegyezik), az állat által védett terület. Rangsor: az állatok társas kapcsolataiban uralkodó alá- és fölérendeltségi viszony, amely legtöbbször a fizikai fölény, tapasztaltság vagy bátorság révén alakul ki. Önzetlen magatartás vagy altruizmus (szülők gondozói viselkedése; mértéke egyenesen arányos a rokonság fokával). Célja az adott tulajdonság fenntartása a populációban. Agresszió: az egy fajhoz tartozó egyedek valamely értékes erőforrás (pl. táplálék, nőstény, alvóhely) megszerzése vagy birtoklása érdekében társaikat fizikailag bántalmazzák, vagy azzal fenyegetik. Rituális (szertartásos, jelképes) harc: a legtöbb fajban a küzdelem ritualizálódott, vagyis elrettentő pózokban megnyilvánuló fenyegetéssé módosult. ( A gímszarvasbikák párviadala az esetek döntő többségében már a bőgési csata során eldől, vagyis a mélyebb, erősebb hangú bikát meg sem közelítik a vetélytársak. A hangerőre egyforma állatok a párhuzamos séta során mérik fel egymás testi erejét. A bikák nyaka vastagabbnak látszik a valóságosnál, mert nyaklebernyeg vagy sörény növeli az átmérőjét.)

Behódolás (meghátrálás): 2. Populációk közötti kapcsolatok A populáció legegyszerűbb élő környezeti tényezője egy másik populáció, amely rá kedvező, kedvezőtlen és semleges hatást fejthet ki (+: kedvező hatás, -: kedvezőtlen hatás, 0: nincs hatás). Ha a két populáció közötti kölcsönhatást páronként vizsgáljuk, és a sorrendnek nincs jelentősége, akkor összesen hatféle kölcsönhatási típus alakulhat ki: (++; +-; --; 00; +0; -0)

5. Egyed feletti szerveződési szintek

39/60 A kölcsönhatásban

Egyi k

0

Másik

Semlegesség (a két populáció közt 0

nincs kapcsolat)

+

"nagy közös asztal" (kommenzalizmus) antibiózis

—

+ "nagy közös asztal" (kommenzalizmus) együttélés szimbiózis élősködés (parazitizmus) zsákmányolás-legelés

antibiózis élősködés (parazitizmus) zsákmányolás-legelés versengés

Szimbiózis v. együttélés (+,+): mindkét fél számára előnyös kapcsolat, a társszervezetek kölcsönösen segítik egymás elterjedését. Példák: Nagyszámú gombafaj gombafonalai például helyettesítik a növény gyökérszőreit, felveszik a talajból a vizet és az ásványi sókat. A gomba pedig a növény által előállított szerves anyagokat hasznosítja. A pillangósvirágú növények gyökérgümőiben élő nitrogéngyűjtő baktériumok felveszik és beépítik szerves anyagokba a levegő nitrogénjét. A társnövény így nitrogénben szegény talajon is jól fejlődhet. A baktériumok anyagcseréjükhöz szerves anyagokat nyernek a növénytől. A kevés oldott oxigént tartalmazó trópusi tengerek korallzátonyain a korallállatkák zöldmoszatokkal élnek szimbiózisban. A moszatok a csalánozók anyagcseréjéből szén-dioxidhoz és nehezen hozzáférhető ásványi anyagokhoz, például foszfát-ionokhoz jutnak. A korallok a fotoszintézis termékeit, a szerves anyagokat és az oxigént hasznosítják. Táplálkozási kölcsönhatás v. (predáció) (+,–): a fogyasztó populációnak előnyös, a fogyasztottnak (lehet növény vagy állat), hátrányos. Élősködés v. parazitizmus (+,–) : a táplálkozási kölcsönhatás speciális esete, amikor a fogyasztó faj a fogyasztottnak nem a teljes szervezetével táplálkozik, hanem csak részben vagy csak lassanként pusztítja el azt. A prokarióták közül legismertebb élősködők a kórokozó baktériumok. A szádorgók fák gyökerén élősködő növények. Szívógyökereiket a gazdaszervezet edénynyalábjainak háncsrészébe mélyesztik, és a szerves anyagok oldatait szívják el. Sejtjeikben nincsenek zöld színtestek, heterotróf anyagcseréjűek. A peronoszpóra gombafonalai a levél gázcserenyílásain keresztül hatolnak be a gazdanövény szervezetébe, ahonnan szerves anyagokat vesznek fel. Versengés v. kompetíció (–,–): kölcsönösen előnytelen kapcsolat. Hasonló környezeti igényű (különböző fajhoz tartozó) populációk között alakul ki, amennyiben a környezeti erőforrások valamelyike korlátozott mennyiségben van jelen. A versengő populációk kölcsönösen korlátozzák egymás elterjedését, ezért a kölcsönhatás mindkét fél számára hátrányos. A versengés akkor a legerősebb, ha a két populáció környezeti igényei azonosak. Például: Az erdőtársulásban élő fák versengenek a fényért, a talajban levő vízért és az ásványi tápanyagokért. A rovarevő madarak között versengés alakul ki a közös zsákmányért. Ha két növényevő populáció egyedeinek ugyanaz a tápláléknövénye. Közös a táplálékforrása a szavanna dögevőinek, a keselyűknek és a hiénáknak is.

Asztalközösség v. kommenzalizmus (+,0): az egyik fél számára előnyös, a másik számára közömbös kapcsolat. Például: fák és a törzsükön megtelepedő mohák, a fa tövének szélárnyékában felnövő kicsi növény és a fa, a ragadozók és a dögevők (az oroszlán és az általa elejtett és már elhagyott tetemen lakmározó hiénák). Antibiózis (0,-): az egyik populáció számára közömbös, a másik számára viszont hátrányos. gombák általi antibiotikumtermelés, amely a baktériumok szaporodását gátolja (antibiotikum: élő szervezetek -gombák, baktériumok- anyagcsere-termékeként létrejött hatóanyag) diófa által termelt gyökérsavak más növény csírázását gátolják. (Valójában a negatív hatás kifejtése-különböző anyagok termelése- energia-befektetésbe kerül, a természetben pedig nem jellemző az energia-befektetés haszon nélkül. A gomba a baktériummal azonos tápanyagforrásokat használ, így antibiózis nélkül versengeni lenne kénytelen, akárcsak a diófa az alatta felnövő másik fával. Így az antibiózis is inkább az egyik populáció számára előnyös, a másik számára hátrányos +- kölcsönhatás, akárcsak a táplálkozási kölcsönhatás vagy az élősködés.) 5.2. Életközösségek (társulások) 5.2.1 az életközösségek (társulások) jellemzői Az életközösségek szerveződési szintjei

5. Egyed feletti szerveződési szintek

40/60

Társulás, életközösség (biocönózis): Egy élőhelyen, egy időben élő növény- gomba-, mikroorganizmus és állatpopulációk összessége társulást alkot. Az ilyen életközösségben a különböző fajok meghatározott arányban vannak jele, és az egyes egyedek száma csaknem állandó.

Társulások térbeli szerkezete A trópusi esőerdők szintezettsége A társulások fontos jellemzője a térbeli szerkezet. A függőleges elrendeződés a szintezettség, amely a növénypopulációk fényért való versengésének eredménye. A különböző növényzeti szintekben eltérő fényviszonyokhoz alkalmazkodott populációk élnek. A trópusi esőerdők legfényigényesebb populációi az óriásfák, őket követik a középső lombkoronaszint fái, valamint a lombsátor felső részében megtelepedő fán élő növények és liánok. Az alsó lombkoronaszint fái, valamint a cserje- és a gyepszint növényei árnyéktűrők. A növénypopulációk vízszintes elrendeződése a mintázat, amely elsősorban a talajból felvehető tápanyagokért és a vízért folyó versengés eredménye.

A növénypopulációk szintezettségét és mintázatát követve, környezeti igényeiknek megfelelően helyezkednek el az állatpopulációk is. A hazai tölgyesben az erdei vöröshangyák az avarszintben és a gyepszintben keresik táplálékukat, a keresztespók viszont a cserjeszintben és a lombkoronaszintben feszíti ki hálóját. A madarak közül a cinegék a fák lombkoronaszintjében fészkelnek, a fülemülék pedig a cserjeszintben. Társulások időbeli változásai A térbeli szerkezet mellett időbeli változások is jellemzőek a társulásokra. Az időbeli változások a populációk eltérő aktivitásával, élettevékenységével magyarázhatók. Az évszakok váltakozása miatt szabályosan bekövetkező, visszatérő állapotai a társulásoknak az aszpektusok. A hazai erdőkben tavasszal, lombfakadás előtt virágszőnyeg borítja a talajt. Mire a fák rügyei kihajtanak, az aljnövényzet virágos növényei termést és magot érlelnek, majd föld feletti részeik elszáradnak. Lombfakadás után a gyepszintben már csak árnyéktűrő fajokat találunk. Őszre a fák és a cserjék termést érlelnek, majd a hideg elleni védekezésül lehullatják leveleiket. Feladat: Egy tó feltöltődésének folyamatán keresztül mutassa be az életközösségek előrehaladó változásait. A társulásfejlődés közismert példája a tavak feltöltődése. A folyók, patakok által szállított hordalék fokozatosan feltölti a tómedret. A part menti nádas terjeszkedésével a nyílt víztükör egyre kisebb lesz. A nád a meleg nyári napokon sok vizet párologtat, ezért a tó vízszintje csökken, a tó helyén mocsaras terület alakul ki. A folyamat zárótársulás kialakulásával végződik.

Ismertesse a gyomnövény fogalmát, hozzon rá példát.

→ Gyomnövényeink: a pipacs, a búzavirág, csalán, szarkaláb, stb.

Bioszféra Bioszféra: a Föld azon helyeinek összessége, ahol élet van. Civilizációs ártalmak: helytelen életmód, kábítószer-fogyasztás, túlzott gyógyszerfogyasztás, vegyszerek károsító hatásai. Pusztító emberi beavatkozások: az esőerdők irtása, a monokultúrák hatása, kőolajszennyezés, stb. Védő emberi beavatkozások: nemzeti parkok, nemzetközi egyezmények. Globális (az egész Földet érintő) problémák: népességrobbanás, globális felmelegedés, hulladékprobléma, savasodás, a tengerek-óceánok, édesvizek problémái, az ózonpajzs csökkenése.

5. Egyed feletti szerveződési szintek

41/60

5.4. Ökoszisztéma Ökoszisztéma, ökológiai rendszer: magában foglalja az életközösséget és környezetét. Az ökoszisztéma részei között anyag- és energiaforgalom zajlik. Az anyagforgalom szempontjából a bioszféra zárt rendszernek tekinthető, mert ökoszisztémái nem hasznosítanak Földön kívülről származó anyagokat. A bioszférában zajló folyamatokat a Nap sugárzó energiája tartja fenn, az energiaforgalmat tekintve a bioszféra tehát nyílt rendszer. 5.4.1 anyagforgalom

Az ökológiai piramis

Táplálékhálózat egy magyarországi mezőn

Termelők, fogyasztók, lebontók Minden élőlény szerves anyagokat hasznosít életjelenségei során, ezekből építi fel testének anyagait, ezek elégetéséből nyer energiát életműködéseihez. A társulásokban a növények képesek a napfény energiáját felhasználva széndioxidból és vízből fotoszintézissel szerves anyagokat és oxigént előállítani. Ezért a növényeket a társulások termelőinek nevezzük. A fajok többsége más élőlények szerves anyagaival táplálkozik, vagyis fogyasztó. A növényevők a termelők szerves anyagait veszik fel, ezért őket elsődleges fogyasztóknak nevezzük. A növényevőkkel táplálkozó ragadozók a másodlagos fogyasztók. Gyakori, hogy a másodlagos fogyasztókat még további, nagyobb termetű ragadozók ejtik zsákmányul, ezek a harmadlagos fogyasztók. A tápláléklánc utolsó tagja a csúcsragadozó. A mezők táplálékhálózatában csúcsragadozó például az egerészölyv. Az egymással táplálkozási kapcsolatban álló népességek táplálékláncokat alkotnak. Az állatok azonban rendszerint nem csak egy, hanem többféle népesség egyedeit zsákmányolják. Ezért a táplálékláncok egymással sokszorosan összekapcsolódnak. Így az életközösségekben táplálékhálózatok alakulnak ki. Az ökoszisztémák anyagforgalma Az ökoszisztémák anyagforgalma körfolyamat, mert a felhasznált anyagok a termelőktől a fogyasztók szervezetébe kerülnek, majd az élőlények maradványaiból származó anyagokat a lebontók ismét a termelők számára felvehető formába alakítják. Ez azt jelenti, hogy az oxigén, a szén-dioxid, a víz és az ásványi anyagok újra és újra felhasználhatók az ökoszisztémákban. A különböző anyagok körforgása egyszerre zajlik, számos ponton találkozik, és együttesen alakítják ki az ökoszisztémák anyagforgalmi rendszerét.

Szén körforgása A légkörből fölvett szén-dioxid a növényekben a fotoszintézis során beépül a szerves anyagokba. A szerves anyag végighalad a táplálékláncon: a termelőkből az elsődleges fogyasztókba, onnan a másodlagos fogyasztókba stb. kerül. A szerves anyagok mennyisége az egyes táplálkozási szinteken folyamatosan csökken, hiszen minden élőlény elégeti szerves anyagainak egy részét. A lassú égés során képződő szén-dioxid a légkörbe kerül, így a növények ismét felhasználhatják fotoszintézisükhöz. A szerves anyagok egy része nem jut tovább a tápláléklánc következő fogyasztó népességéhez, hanem szerves maradványok, hulladékok formájában a talajba, a vízbe jut. A szerves maradványokat a lebontó szervezetek alakítják át szén-dioxiddá, és juttatják vissza a légkörbe.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

42/60

5.4.2 energiaáramlás Energiaáramlás az életközösségekben

Az ökoszisztémák energiaáramlása egyirányú folyamat. A társulások termelőiben, vagyis a növényekben található a legtöbb szerves anyag. A belőlük táplálkozó elsődleges fogyasztókban a szerves anyag mennyisége már kevesebb, és így tovább. Az egymást követő táplálkozási szinteken a népességek egyre kevesebb egyedből állnak. A csúcsragadozók ezért viszonylag ritkák a növényevőkhöz képest. Az energiaveszteség miatt a társulások folyamatosan energia utánpótlásra szorulnak, amit a napsugárzás biztosít. Az életközösségekben az egyik táplálkozási szint szerves anyagainak csak kis hányada, mintegy 10%-a jut át a következő szintre. A mozgásból és a hőtermelésből adódó energiaveszteség a csúcsragadozók populációiban a legnagyobb, elérheti akár a 90%-ot is!

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció 6.3 Populációgenetika és evolúciós folyamatok Az evolúció egy élőlénycsoport nemzedékről nemzedékre bekövetkező fejlődése. Sokszor azonban nehéz eldönteni, hogy mi és miben fejlettebb, ezért nevezzük a populáció minden továbbható változását evolúciónak. Genetikai szempontból úgy is mondhatjuk, hogy evolúció a populáció allélgyakoriságának bármilyen megváltozása. 6.3.2 adaptív evolúciós folyamatok Az adaptáció, alkalmazkodást jelent. Az adaptív evolúció tehát a populáció allélgyakoriságának olyan megváltozását jelenti, amely a populációt alkalmasabbá teszi az adott környezetben való életre. Az adaptív evolúció létrejöttének módja az, hogy a mutáció a populációban sokféle allélt hoz létre. Az így létrejövő egyedek sokféleségéből a szelekció válogat. Az új környezethez való adaptív evolúciós változás oda vezet, hogy a sok új, vagy akár egyetlen jelentősen új tulajdonságot mutató populáció már nem lesz képes az eredeti populációval szaporodni, tehát az eredetileg egy fajba sorolt egyedek az adaptív evolúciós változás során új, a megváltozott körülmények között életképesebb, rátermettebb fajjá alakulnak át. A szelekció iránya (amennyiben mennyiségi tulajdonságra irányul) lehet: a) Stabilizáló szelekció: a populációban az átlagérték tulajdonságokat mutató egyedek szaporodási fölénye a szélső értékeket mutató egyedekkel szemben. Például a pázsitfüvek esetében a levélszélesség kedvező az intenzívebb fotoszintézis szempontjából, de szárazabb körülmények között hátrányos a nagyobb párologtatás veszélye miatt. Ugyanitt a keskenyebb levél a párologtatás csökkentése miatt kedvezőbb, de hátrányos a kisebb mértékű fotoszintézis miatt. Ezen az élőhelyen a stabilizáló szelekció eredményeképpen a közepes levélszélességű egyedek lesznek szelekciós előnyben.

Stabilizáló szelekció

Irányító szelekció

Szétválasztó sz.

b) Irányító szelekció: a populációkban általában a környezeti tényezők tartós változása következtében olyan kiválogatódás, melyben az átlagértéket mutató egyedekkel szemben a szélső értéket képviselő egyedek szaporodási fölénye figyelhető meg.

Pl.: a nyírfaaraszoló lepkének világos és sötét színváltozata van. A világos színezetet egy gén recesszív, a sötét színt pedig a gén domináns allélja határozza meg. A 18. század első felében a lepkének szinte csak világos színű példányai fordultak elő Manchester környékén, a sötét színezetű fenotípus gyakorisága 0,001 körüli érték volt. A sötét mintázatú rovarokat ugyanis a nyírfák kérgén és a világos zuzmóval borított felületeken a madarak könnyen észrevették és elfogyasztották. A sötét színt kialakító domináns allél gyakoriságát a szelekció igen alacsonyan tartotta. Az ipari forradalom idején egyrészt szennyezés borította be a fák kérgét, másrészt a légszennyeződés hatására a zuzmók eltűntek. A sötét felszínen a világos lepke vált feltűnővé: néhány évtized alatt a környék nyírfaaraszolópopulációiban a sötét és világos fenotípusok aránya megfordult. A kevéssé szenynyezett területeken, illetve azokon a helyeken, ahol a 20. században a környezetvédelmi intézkedések hatására tisztább lett a levegő, a világos színű nyírfaaraszolók vannak többségben.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

43/60

Mocsaras, nedves élőhelyeken a nagy levélfelületű, széleslevelű pázsitfűfélék szelekciós előnyben vannak a keskenyebb levelűekkel szemben. Ezen az élőhelyen ugyanis a minél intenzívebb fotoszintézis előnyét nem veszélyezteti a nagyobb párologtató felület, hiszen víz, bőségesen rendelkezésre áll.

c) Szétválasztó, mikor a szélső értékek részesülnek előnyben, és az átlagost pusztítja. Például a savas és a lúgos pHjú talajon élő egyedek előnyben részesülnek a semleges pH-jú talajon élőkkel szemben.

[Mesterséges szelekció→ A szétválasztó szelekcióval - akárcsak a stabilizáló szelekcióval gyakran élnek a mezőgazdasági gyakorlatban. A szarvasmarha tenyésztésben például elkülönülnek a tej- illetve a húshozamra szelektált fajták.] A természetes szelekció eredményeként a populációkban a környezetnek egyre jobban megfelelő fenotípusok terjednek el, így tehát a népességek alkalmazkodnak környezetükhöz. Az evolúciónak ezt a formáját adaptív evolúciónak nevezzük (adaptáció = alkalmazkodás). Az adaptív evolúciós folyamatok eredménye jól megfigyelhető a különböző éghajlatú területeken honos, egymással közeli rokonságban álló – egy családba tartozó – emlősállatok testfelépítésében. Az emlősök állandó testhőmérséklete a hőszabályozás segítségével, a hőtermelés és a hőleadás egyensúlyának beállításával alakul ki. A testhőmérséklet fenntartásához szükséges hő a sejtek lebontó folyamataiban szabadul fel, ezért a hőtermelés sebessége a testtömegtől függ: minél nagyobb tömegű az állat, annál nagyobb lehet a hőtermelés mértéke. A hőleadás viszont a testfelületen keresztül zajlik: minél nagyobb a test felülete annál nagyobb lehet a hőleadás. A hideg területeken honos fajok rokonaikhoz képest nagyobb tömegűek, de tömegükhöz viszonyított testfelületük kisebb, a felületet növelő, kiálló testrészeik (pl. a fülkagylójuk) kisméretűek. A meleg éghajlaton honos fajoknál ezek a testarányok éppen fordítottak. A három vizsgált rókafaj (sivatagi, vörös, sarki) közül a meleg éghajlaton élő sivatagi róka testtömege a legkisebb, nagy füleinek felületén keresztül pedig jelentős hőleadásra képes. A tajga és a tundra területein élő sarki róka testtömege nagy, és dús bunda segít megőrizni a megtermelt hőt. Testfelülete a lehető legkisebb, apró fülein is kevés hő távozhat a környezetbe. A vörös róka a mérsékelt övezetben él.

Rókafajok alkalmazkodása élőhelyük hőmérsékleti viszonyaihoz Az új környezethez való adaptív evolúciós változás oda vezet, hogy a sok új, vagy akár egyetlen jelentősen új tulajdonságot mutató populáció már nem lesz képes az eredeti populációval szaporodni, tehát az eredetileg egy fajba sorolt egyedek az adaptív evolúciós változás során új, a megváltozott körülmények között életképesebb, rátermettebb fajjá alakultak. 6.3.2 nem adaptív evolúciós folyamatok Vannak teljesen véletlenszerű, a környezethez való alkalmazkodást nem segítő, sőt ritkán az adaptációval ellentétes evolúciós változások is. Ezek a nem adaptív evolúciós folyamatok például a génáramlás, a genetikai sodródás és a beltenyésztés. Ezek instabil, a genetikai egyensúlytól eltérő populációkat hoznak létre, amelyekre azután fokozottabb lesz a szelekció hatása. Minthogy a szelekció folytonosan hat, a nem adaptív evolúció hosszú távon nem tud az adaptáció ellen dolgozni. Génáramlás Egy faj populációi többnyire nem elszigeteltek egymástól, a szomszédos populációk között kisebb-nagyobb mértékű vándorlás lehetséges. Az elvándorló egyedek új élőhelyük népességében szaporodnak, így megváltozhat mind az eredeti, mind az új populációban az allélgyakoriság. A be- és kivándorlás következménye a génáramlás. Genetikai sodródás A véletlenszerűen, hirtelen bekövetkező allélgyakoriság-változást genetikai sodródásnak nevezzük. Genetikai sodródás történik, ha egy populáció egyedszáma túlságosan lecsökken. Ilyen esemény lehet, ha a populáció eredeti környezetéhez legjobban alkalmazkodó egyedek nagy része valamely véletlen esemény (pl. áradás, vulkánkitörés) miatt elpusztul, és éppen a kedvezőtlen sajátságokat kialakító allélok maradnak fenn nagyobb arányban. A genetikai sodródás előre látható következménye, hogy a populációban a géneknek kevés vagy csak egyetlen allélja marad, ezért a népesség egyedei nagymértékben homozigóták. A genetikai sokszínűség csökkenése pedig rontja az egyedek alkalmazkodási képességét a környezet változásaihoz. A populációk mérete és ezzel együtt genetikai sokszínűsége csökkenhet a kultúrterületek terjeszkedésével, a vadon élő növényzet felhasználásával (pl. fakitermeléssel), a természetes élőhely méretének csökkenésével, a vadállatpopulációk túlzott mértékű vadászatával. Az 1890-es években a kíméletlen vadászat miatt az északi elefántfóka populációjának egyedszáma 100 alá csökkent. A kihalás szélére került faj a hatékony természetvédelmi intézkedéseknek köszönhetően megmenekült, populációjának egyedszáma már meghaladja a százezret. A megnövekedett populáció egyedeinek genetikai vizsgálata során azonban megállapították, hogy génjeik túlnyomó részének csak egyetlen allélváltozata van. A populációk egyedszámát csökkentheti akár egy út megépítése is. Az életközösség élőhelyét átszelő közút soksok élőlény számára átjárhatatlan. Ezen élőlények esetén az eredeti populáció két kisebbre esik szét, amelyekben már előtérbe kerülhet a sodródás. Beltenyésztés A populációk genetikai összetételének változásához vezet, ha a populáció egyedei nem véletlenszerűen szaporodnak egymással. Szélsőséges esetben gyakori lehet a rokon egyedek egymás közti szaporodása, a beltenyésztés. A beltenyésztés során jelentősen nő a populációban a homozigóták gyakorisága. Az ember a háziasított élőlények mesterséges

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

44/60

szelektálása közben gyakran törekszik beltenyésztésre, mert a homozigóta egyedek utódai is megbízhatóan a szüleikével megegyező tulajdonságúak. Ennek a nemesítési-tenyésztési eljárásnak az a genetikai következménye, hogy a háziasított növények és állatok körében a legtöbb génnek csak egy-egy allélja marad meg, ami csökkenti az állomány alkalmazkodóképességét. Az emberi társadalmak túlnyomó többségében az erkölcsök és a törvények is tiltják a közeli rokonok házasságát, tehát a beltenyésztést. Ennek biológiai értelme az, hogy a rokonházasságok esetén az utódokban jelentősen megnő a homozigóta genotípus kialakulásának valószínűsége. Sok, ritkán előforduló, káros hatású recesszív allél szinte kizárólag heterozigóta egyénekben van jelen, de a rokonok házassága esetén nagyobb a valószínűsége, hogy utódjukban megjelenik valamely recesszíven öröklődő betegség, különösen akkor, ha a családban már előfordult valamilyen genetikai ártalom.

6.3.1 ideális és reális populáció Az evolúciót kiváltó hatások ismeretében foglaljuk össze a genetikai egyensúlyban lévő, úgynevezett ideális populáció feltételeit. Az ideális populációban az allélgykoriság nemzedékről nemzedékre változatlan, mert nincs ami megváltoztassa, vagyis nincs mutáció nincs adaptív evolúció nincs szelekció nagy a populáció→ nincs genetikai sodródás, zárt a populáció→ nincs génáramlás, és véletlenszerű a párosodás. Az ideális populáció egy modell, a valóság lényegének ideális tömörítése. Ugyanakkor a természetben a mutáció és a szelekció kicsi, a populációk mérete elég nagy, a be- és a kivándorlás a mérethez képest nem túl nagy, és a párosodás a legtöbb gén szempontjából véletlenszerű. Ezért az ideális populáció modelljével jól közelíthetjük a valóságot, illetve egy-egy feltétel hiányát külön is megvizsgálhatjuk. Az evolúció bizonyítékai Közvetett bizonyítékok Homológ szervek: azonos eredetű, de eltérő funkciójú és felépítésű szervek. ( Eltérő életmód→ más szerkezet.) a) Növényeknél Gyökérmódosulások (gyökérrel homológ): gyökérgumó (dália), raktározó karógyökér (sárgarépa), kapaszkodó léggyökér (borostyán), táplálékszállító léggyökér (filodendron). Szármódosulások (szárral homológ): hajtásgumó (burgonya→ megvastagodott hajtásvég rügyekkel), hagyma (alján kis tönk jelenti a szárat, melyből gyökerek és húsos levélalapok erednek); ágkacs (szőlő), inda (szamóca), ágtövis (kökény), pozsgás szár levéltövisekkel (kaktusz). Levélmódosulások (levéllel homológ): levélkacs (borsó→ összetett levél végálló leveleinek módosulása), levéltövis (kaktusz), rovarfogó levél (kancsóka). b) Állatoknál: gerincesek melső végtagjai (cet uszonya, denevér szárnya, ember keze) Analóg szervek: különböző eredetű de hasonló funkciójú és alakú szervek ( azonos környezeti tényezők hatására) a) Növényeknél: szúró képletei lehetnek epidermisz- levél- vagy szár eredetűek. b) Állatoknál: madarak szárnya, denevérek bőrlebenye, rovarok szárnya, repülő gyíkok vitorlája Divergens és konvergens fejlődés Divergens fejlődés: egy rokonsági körön belül (családban vagy nemzetségben) különböző környezeti (éghajlati) körülmények között élő fajok szervei a módosulások következtében jelentős eltéréseket mutatnak.

A divergens fejlődést jól példázza a szárazföldi gerincesek közös ősi típusából kialakult sokféle rokonsági csoport.

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

45/60

Konvergens fejlődés (a divergens fejlődéssel ellentétes): azonos életkörülmények között élő, különböző rendszertani csoportokhoz tartozó fajok szervezete vagy többnyire egyes szerve messzemenő alaki hasonlóságot mutat. a) Növények: a kutyatej nemzettség szubtrópusi (sivatagi) fajai teljesen kaktuszszerűek (szemben a mérsékelt égövi kutyatejekkel). b) Állatok A halakhoz tartozó cápák, a kihalt hüllők (halgyíkok) és az emlős delfinek külső megjelenésükben rendkívül hasonlók. A sivatagi életfeltételekhez alkalmazkodó rágcsálók, rovarevők, erszényesek egy részének farka és hátsó végtagjai egyformán hatalmas ugrásokra képesítő formákban alakultak ki. A lábasfejű polipok és az emlősök szemének szerkezete meglepően hasonlatosak egymáshoz. A közeli rokonságban nem álló alkák és pingvinek hasonló testalakja, színe. ( Mindkét madárcsoport tagjai mélyen a víz alá bukva tengeri halakra vadásznak.)

Közvetlen bizonyítékok Kövület v. fosszília (keményebb részek→ kagylóhéjak, csontok, fatörzsek) Zárvány (jégbe vagy borostyánba zárt) Lenyomat (élőlények lágyabb részeinek vagy nyomainak lenyomatai→ levél, ősgyíkmadár, lábnyom) Lerakódás (élőlény eredetű→ kőszén, kőolaj, mészkő) 6.3.3 biotechnológia Klónozás: azonos információtartalmú DNS-darabok, sejtek vagy szervezetek mesterséges előállítása. A növények klónozása már ipari méretekben folyik, így ugyanis biztosan fajtaazonos és vírusmentes szaporítóanyagot kaphatunk, illetve mag nélküli növényeket is szaporíthatunk (szőlőoltványok, banáncsemete).

Minthogy az ember minden sejtje is azonos információtartalmú, elméletileg elképzelhető, hogy egyetlen ember néhány ezer testi sejtjének női méhbe való beültetésével néhány ezer azonos genetikai információjú gyerek születne. Közöttük korlátlanul lehetne szerveket átültetni, és mind szépek, okosak, tehetségesek lennének. Ennek azonban egyrészt óriási társadalmi kihatásai lennének, másrészt –a genetikai változatosság csökkenése miatt- biológiailag is előnytelen lenne (például mindnyájan ugyanarra a betegségre lennének fogékonyak). Példa a genetikai technológia alkalmazására: inzulintermeltetés, génátvitel haszonnövénybe, klónozott fajták a mezőgazdaságban. 6.4. A bioszféra evolúciója A biológiai evolúciót fizikai és kémiai evolúció előzte meg. A frissen kialakult Föld olvadt anyagai sűrűség szerint rétegződtek, a gázokból pedig kialakult a légkör. Az ősi atmoszféra összetétele valószínűleg redukáló jellegű volt, az ősidő kőzeteiben levő gázbuborékokból nitrogén (N 2), metán (CH4), víz (H2O), szén-dioxid (CO2), ammónia (NH3), hidrogén (H2) gázokat mutattak ki. Jelenlegi légkörünk főleg nitrogénből és oxigénből áll, a CO2 koncentrációja viszont igen alacsony. A változás az élőlények élettevékenységével hozható kapcsolatba. A légkör és az élővilág története szoros kölcsönhatásban alakult a Föld története során. Mintegy 3,8 milliárd éve csökkent le annyira a felszín hőmérséklete, hogy a légkörből kicsapódott a víz, amelyből kialakulhattak az ősóceánok. A víz ásványi anyagokat oldott ki a kőzetekből. A légkörből a vízbe oldódó CO2 jelentős része a Ca2+- és Mg2+-vegyületekkel karbonáttá alakulva üledékként kivált és kőzeteket alkotott (mészkő, dolomit), így csökkent a légkör szén-dioxid-tartalma. Az első élő rendszerek, az első primitív sejtek kémiai folyamatok útján jöhettek létre. A sejtek kialakulásához vezető folyamatok összessége a kémiai evolúció. Számos, sokszor megismételt kísérlettel kimutatták, hogy az ősi Föld körülményei között ibolyántúli sugárzás vagy elektromos kisülések (villámlás) hatására olyan szerves vegyületek képződhettek, amelyek a mai élőlényekben fontos szerepet játszanak, mint például aminosavak, karbonsavak, szénhidrátok. A vízben oldott aminosavak a vizsgálat során fehérjeszerű makromolekulákká kapcsolódtak össze. Más kísérletekben a nukleinsavak alkotói, sőt DNS-hez hasonló polinukleotidok is képződtek. A fehérjeszerű makromolekulák aminosavsorrendje és a polinukleotidok nukleotidsorrendje véletlenszerű volt. A kísérletek során a szerves anyagok olyan molekularendszerekké állhattak össze, amelyek már a sejtek bizonyos sajátságait is mutathatták. Az élet keletkezésének talán legkevésbé tisztázott szakasza a nukleinsavak genetikai információtároló és –átadó szerepének kialakulása, valamint a kémiai reakciókat irányító enzimrendszerek összekapcsolódása, vagyis az osztódó és anyagcserét folytató sejt megjelenése. A biológiai evolúció az első élő rendszerek kialakulásával kezdődött az ősóceánban. Az élőlények még ezt követően is sokáig csak a tengerek 10 méternél mélyebb rétegeiben élhettek. A följebb, esetleg a felszínig sodródó szerveze-

6. Öröklődés, változékonyság, evolúció

46/60

teket ugyanis a világűrből érkező sugárzás (főleg az ultraibolya sugárzás) elpusztította. A károsító sugarak elnyeléséhez a becslések szerint legalább 10 méter vastag vízrétegre volt szükség. Mai légkörünkben az oxigénből képződő ózon kiszűri az ultraibolya sugárzást, de az ősi légkör oxigént – és ezért ózont – még nem tartalmazott. 6.4.2 az ember evolúciója Az ember és az emberszabású majmok összehasonlítása Szempontok Emberszabású majom agykoponya 4-500 cm3 arckoponya nagyobb öreglyuk helye hátul homlok hátrahajló homlokeresz van szem irányulása előre orr lapított előre néz szemfogak erőteljesebbek fogak száma 32 fogsor van hézag fogív álcsúcs agyvelő- gerincvelő aránya agytömeg a testhez viszonyítva agykéreg idegsejtjeinek száma gerincoszlop farokcsigolyák száma medencecsont alakja mellkas testtartás végtagok hossza, erőteljessége hüvelykujj újjak végén zsigeri szervek vércsoportok kromoszómaszám szőrzet érzelmek kifejezése beszéd szerszámkészítés terhesség ideje utódok száma posztembrionális fejlődés

párhuzamos nincs 15: 1 0,5-1,6 %

Ember 1400 cm3 kisebb koponya alapján egyenes nincs előre kiálló, lefelé néz kisebbek 32 metsző- és szemfogak között nincs hézag széttartó van 49: 1 2,07 %

1 milliárd ívelt 5-8 nem kiszélesedett oldalirányban lapított nem egyenesedett fel, 4 lábon járás melső végtag hosszabb

10 milliárd s-alakú 3-5 kiszélesedett hát-hasi irányban lapított teljesen felegyenesedett, 2 lábon járás kéz rövidebb, láb hosszabb, erőteljesebb kézen, lábon szembefordítható a többi talppal nem fordítható szembe újjal lapos körmök lapos körmök eredeti helyzetben lejjebb süllyedt ua. más eloszlással a, b, ab, 0 48 (24 pár) 46 (23 pár) fejlett csökevényes mimikai izmokkal mimikai izmokkal nincs van nincs van 280 nap 280 nap 1-kevés 1-kevés gyorsabb lassabb

Az ember evolúciója során kialakult nagyrasszok értékükben nem különböznek; a biológiai és kulturális örökség az emberiség közös kincse.

A rendszerezés alapjai

47/60

A rendszerezés alapjai Mesterséges rendszerek A biológiai rendszerezés alapegysége a faj (Karl Linné)→ kettős név P

Homo

l.: nemzetségnév Faj alatti rendszertani kategóriák Alfaj Változat Forma (eltérés)

sa b piens ölcs fa f jnév ajnév

ember nemzetségnév

Faj feletti rendszertani kategóriák kategóriák példák Ország Állatok Törzs Gerincesek Osztály Emlősök Rend Főemlősök Család Emberfélék Nemzettség Homo/emberek

A biológiai szerveződés A faj egyedek formájában létezik. Többsejtű szárazföldi élőlény bioszféra szárazföldi élőlények biom mérséklet övi lomberdő társulás (biocönózis) cseres-tölgyes népesség (populáció) erdei egerek Az egyed egyed (sejt v. szerveerdei egér zet) Egyed alatti szervrendszer a légzés szervrendszere szerveződési szintek szerv légcső szövet porcszövet sejt porcsejt sejtalkotók (önálló sejtmag Sejt alatti szerveződési szintek életre nem képesek) makromolekulák DNS egyszerű molekulák H2O atomok, ionok H, Na+ A magasabb szerveződési szintek működései magukba foglalják az alacsonyabb szintűekét, de azokból nem vezethetők le. Egyed feletti szerveződési szintek

Sejtes szerkezet nélküliek- A vírusok Az élő és az élettelen határán levő testek. Nanométeres nagyságúak (1 nanométer = 10 -9 méter, azaz a milliméter milliomodrésze). Alakjuk általában szabályos kristályalakzat. Többségük nukleinsavból (DNS vagy RNS) és fehérjeburokból épül fel. Teljesen paraziták. Önálló életműködésük nincsen. Minden vírusnak két megjelenési formája van: a gazdasejtben levő vegetatív vírus, amely élőnek tekinthető, szaporodik, és a gazdasejten kívüli virion, amely semmilyen életjelenséget nem mutató kristály. Kialakulásukhoz élő sejtre volt szükség, tehát a földi élet kialakulása után jelenhettek meg. A vírusok gyakran csak egyféle sejtet tudnak megtámadni, azaz gazdaspecifikusak. 1. Bakteriofágok: baktériumokat megtámadó és azokat elpusztító vírusok. 2. Növényi vírusok (pl.: mozaikvírus) 3. Állati-emberi vírusok (DNS-vírus, RNS-vírus) – Állati vírusok által okozott megbetegedések: a kérődzők száj- és körömfájása, veszettség stb. – Az ember vírusbetegségei: szemölcs, herpesz (sömör), ember himlő (variola), járványos fültőmirigy-gyulladás (mumpsz), influenza, AIDS (szerzett immunhiányon alapuló tünetegyüttes, amit a HIV vírus idéz elő), rózsahimlő (rubeola), kanyaró, agyhártyagyulladás (kullancs), stb. A vírusbetegség kialakulása ellen a vírusmentes környezet a jó ellenálló képesség és a megelőző védőoltás használ. A kialakult vírusos betegségek ellen ma még gyógyszerekkel nem tudunk védekezni. A sejten kívüli vírus semmilyen anyagot nem vesz fel, a vírussal átprogramozott saját sejtünket pedig a gyógyszerrel nem tudjuk megkülönböztetni a nem fertőzött saját sejtektől. A vírusok szaporodásához a legkedvezőbb hőmérséklet 35-36 oC. A vírusbetegség idején jelentkező láz tehát a szervezet célszerű védekezése, ha nem nagyon magas, akkor nem kell feltétlenül csillapítani.

Sejtes szerkezetűek— Prokarióták országa

48/60

Aki átesett már egy adott vírus vagy baktérium által kiváltott betegségen, annak vérében ezután általában több ellenanyag vagy védekezősejt marad, így a védekezés rövidebb idő alatt válhat hatékonyabbá, ezért a betegség nem alakul ki. A fertőzésből a betegség kialakulása tehát több tényezőtől függ. Egyrészt azon múlik, hogy hány vírus vagy baktérium jutott a szervezetbe, hiszen több vírus szaporulata hamarabb eléri a betegséget okozó értéket. Másrészt azon múlik, hogy milyen gyors az ellenanyag- és védekezősejt-termelés, ez pedig a szervezet általános állapotával van szoros összefüggésben. Harmadrészt pedig azon múlik, hogy van-e már a fertőzés előtt viszonylag nagy mennyiségű, ezt a kórokozót felismerni képes ellenanyag vagy védekezősejt a szervezetben. A fertőzéstől (infekciótól) számítva a kórfolyamat első szakasza a lappangás ideje. Ezután az általános tünetek a jellemzőek: fejfájás, láz, rossz közérzet, hurut, a fehérvérsejtek mennyiségének növekedése, a vörösvérsejtek süllyedési sebességének növekedése. A speciális, csak az adott betegségre jellemző tünetek csak később jelentkeznek. A betegség lehet akut (heveny), ha 6 héten belül véget ér, vagy krónikus (idült), ha 6 hétnél tovább tart. Az epidémia szó tömeges megbetegedést, azaz járványt jelent.

Sejtes szerkezetűek— Prokarióták országa Prokarióta (pro =elő-, ősi; karion= mag; gör.): sejtjeikben az örökítőanyag nem határolódik el a sejtplazmától maghártyával. A ma élő törzsek közül a baktériumok és a kékbaktériumok (kékmoszatok) prokarióták, az összes többi pedig eukarióta. A prokariótáknál kisebb élőlény nincs. Baktériumok törzse Mikrométeres nagyságúak. (1mikrométer = 10-6 méter, azaz a milliméter ezredrésze.) Állandó sejtalkotók Járulékos sejtalkotók maganyag (gyűrű alakú DNS; nem körülhatárolt) tok (védelem) sejtplazma bakteriospóra (átmentő rendszer) sejthártya bakteriocsillók sejtfal (fehérje - szénhidrát) ostor betüremkedések A prokarióták az élővilágban előforduló összes táplálkozási típust mutatják, sokféle anyagcsereutat tudnak, de kevésbé hatékonyan. A sejtanyagcsere két fő iránya Felépítés vagy asszimiláció (redukció, hidrogénbeépítés; energiát igényel) autotrof heterotróf (a prokarióták egy része, a növények többsége)

szervetlenből →saját szerves anyag

Lebontás vagy disszimiláció (oxidáció; energia szabadul fel) erjedés légzés

(a prokarióták többsége, gombák, állatok)

fotoszintetizáló kemoszintetizáló

szerves vegy-ből→ saját szerves - paraziták (élősködők)

(fényenergia)

- szimbionták

levegő jelenlétében (ecetsavas erjedés)

(szervetlen anyagok oxidálása)

levegő jelenléte nélkül, (alkoholos erjedés)

- nitrifikáló baktéri- - szaprofiták (korhadék- rotum hadéklakók) - kénbaktérium - denitrifikáló baktérium

Fotoszintetizálók (fotoautotrófok) Kemoszintetizálók (kemoautotrófok) Heterotrófok (kemoheterotrófok)

szénforrás CO2 szerves vegyületek

energiaforrás fényenergia szervetlen anyagok oxidálásából származó energia szerves vegyületek

Sejtes szerkezetűek— egysejtű eukarióták

49/60

A szaporodás A szaporodás célja a faj fennmaradása. Szaporodáskor az élőlények önmagukhoz hasonló utódokat hoznak létre. Ivaros szaporodás Ivartalan szaporodás Előnyök - Két szülő tulajdonságai keverednek, áj - Egyetlen szülő elegendő a szaporodáshoz, tulajdonságok jelennek meg, - Gyors ütemű, - Változatos utódok keletkeznek, ez se- - Rövid idő alatt sok utód keletkezhet, gíti az evolúciós folyamatot, - Az utódok azonos tulajdonságúak („egyformák”) - Az utódok életképesebbek lesznek, Hátrányok - Kevés utód keletkezik, - Csak egyetlen szülő tulajdonságai öröklődnek, - Optimális feltételek szükségesek a két - Nincs genetikai változatosság, és ez evolúciós gátat ivarsejt találkozásához, képez, - A szaporodás üteme lassú. - Az osztódások során keletkező hibák miatt a génállomány sérül, így a faj előbb-utóbb leromlik, ami a faj kipusztulásához vezethet. A baktériumok jelentősége ~ ~ ~ ~ ~ ~

Szennyeződések lebontása – bakteriális szennyvíztisztítók, Talaj anyagforgalma, Élelmiszeripar (tejipar, sütőipar, alkoholtartalmú italok), Gyógyszeripar (antibiotikumok, vitaminok, inzulin, baktériumok enzimje), Mezőgazdaság (silózás), Az ember szimbionta baktériumai.

A baktériumok által okozott megbetegedések A betegséget okozó baktériumok mind paraziták (, hasmenések, tbc, tetanusz, skarlát, lepra, kolera, pestis). ~ ~ ~ ~ ~

A gyulladás a leggyakoribb baktériumos elváltozás (mandulagyulladás, középfülgyulladás). jellemzője a helyi pirosság, a duzzanat, a meleg tapintat és a fájdalom, sokszor a genny. A gyomorrontás és a hasmenés is sokszor baktériumos eredetű. Vérhas (dysenteria), pestis, lepra, tbc, skarlát, A nemi betegségek közül a gonorrhea (=tripper/kankó), vérbaj (luesz/szifilisz/franc), Tetanusz.

Védekezés a baktériumos megbetegedés ellen Hasonlóképpen védekezünk, mint a vírusfertőzés ellen. Járványos időben, ha lehet, ne menjünk tömegbe, gyakran mossunk kezet. (Semmelweis Ignác hívta fel elsőként az orvosok figyelmét a fertőtlenítőszeres kézmosás jelentőségére.) csak ivóvízből igyunk, az ételeket pedig ne tároljuk sokáig. Kevésbé betegszünk meg, ha egészségesen, vitamindúsan táplálkozunk. A régebben átélt baktériumos fertőzésekkel szemben is általában ellenálló marad az ember. Ezen alapulnak a baktériumok ellenni védőoltások. Az antibiotikumok baktericid (baktériumölő) vagy bakteriosztatikus (a baktérium szaporodását gátló) hatásúak. A baktériumok igyekeznek védekezni az antibiotikumok ellen. Azok a csoportok szaporodnak el, amelyek betegséget okoznak ugyan, de egyre több antibiotikumra érzéketlenek, vagyis ellenállók (rezisztensek) az antibiotikummal szemben. Különösen akkor alakulnak ki antibiotikumrezisztens baktériumtörzsek (nem rendszertani törzs, csoportot jelent), ha az antibiotikumot kis adagban szedjük. Ekkor a gyógyszer nem pusztítja el azonnal az összes baktériumot, van idő a rezisztensek kiválogatódására és elszaporodására. Ezután már a megfelelő adagban szedett szer sem hatásos. Az antibiotikumokat tehát mindig kúraszerűen és az orvos által előírt adagban kell szedni.

Sejtes szerkezetűek— egysejtű eukarióták Eukarióta (eu= valódi, karion= mag, gör.): sejtjeiben az örökítőanyag maghártyával körülhatárolt. Csoportosításuk életmód szerint: Növényi életmódú egysejtűek Egysejtű gombák (élesztőgomba) Állati életmódú egysejtűek - Pl. óriásamőba (Egyfélemagvúak törzse: egy vagy több azonos működésű sejtmagjuk van), - Pl. közönséges papucsállatka (Kétfélemagvúak törzse: sejtjeikben egy kisebb és egy nagyobb sejtmag található. A kisebbnek a szaporodásban, a nagyobbnak a többi életműködés irányításában van szerepe.) Ostoros moszatok törzse Valószínű, hogy az ősi ostoros moszatok csoportjában vált el egymástól a növények és az állatok fejlődése. A ma élő ostorosmoszatok (zöld szemesostoros) egysejtűek és mikroszkopikus méretűek. Ma egyre valószínűbbnek látszik az az elmélet, hogy az ostorosmoszatok ősei olyanállatok voltak, amelyek zöld színanyagot tartalmazó prokariótákat kebeleztek be, de azokat nem emésztették meg, hanem sejten belüli fotoszintézisre késztették. Ezt látszik megerősíteni az is, hogy a nemzedékeken át sötétben tartott Euglena elveszíti színtestjeit.

Többsejtű eukarióta szervezetek

50/60

Felépítésük: körülhatárolt sejtmag színtest→autotrof táplálkozás sejtszáj állati típusú anyagcsere emésztő- és lüktetőűröcske (heterotróf táplálkozás) szemfolt ostor A növényi és az állati lét határán álló élőlények. Fontos szerepük van a vizek tisztulásában és az állatok táplálkozásában. papucsállatka Mozgás csilló , Táplálkozás heterotróf Kiválasztás lüktető űröcske

zöld szemes ostoros amőba élesztőgomba ostor állábak passzív mixotróf heterotróf (bekebelezés) heterotróf lüktető űröcske

Többsejtű eukarióta szervezetek Szerveződési formák A sejtek feladatmegosztása alapján Sejttársulás (sejthalmaz) Telepes (álszövetes) Szövetes

A sejtek térbeli elrendeződése alapján Fonalas Lemezes Test

Szerveződési formák a zöldmoszatok példáján Egysejtű Járommoszat 42/1 Sejttársulásos Volvox , harmonikamoszat, fogaskerékmoszat Telepes fonalas Fonalas járommoszat Teleptestes Csillárkamoszat A zöldmoszatok törzsének ősi képviselőiből alakulhattak ki a növények. Ennek bizonyítékai a fotoszintézis színanyagai és termékei (keményítő). A többsejtű eukarióta szervezetek országai: növények, gombák, állatok. A gombák "növényi" tulajdonságai A gombák "állati " tulajdonságai helyhez kötöttek, heterotróf táplálkozásúak, egész életük során növekednek, nem tartalmaznak zöld színtestet, sejtjeikben a sejthártyán kívül sejtfal található, sejtfalanyaguk kitin, amely az állatvilágban fordul elő. spórákkal szaporodnak.

Az állati sejt és a főbb szövettípusok jellemzői A sejt részei és szerepük Citoplazma (sejtplazma) Benne membránnal határolt sejtalkotók találhatók, amik felszínéhez kötötten játszódnak le a biokémiai reakciók a vizes oldatokban enzimek segítségével. Sejthártya Elhatárolás-kapcsolatteremtés. Sejtmag Örökítőanyagot tartalmaz, anyagcsere-folyamatok irányítása. Endoplazmatikus hálózat Fehérjék előállítása, tárolása. Golgi-készülék A sejt által előállított fehérjék előkészítése (módosítása) a sejtből történő leadásra. Lizoszóma Szerves molekulák bontása, tárolása. Mitokondrium A lebontó folyamatok végső szakaszának a helye. A felszabaduló energia ATP (adenozin-trifoszfát) formájában raktározódik. Sejtközpont A sejten belüli mozgásokat irányítja. Állábak, ostor, csillók Aktív mozgást teszik lehetővé. Az állatok szövetei Hámszövet Felületek elhatárolása, borítása. Sejtjei szorosan záródnak. Nem jellemző a sejt közötti állomány. Vérerek nem jutnak a sejtek közé (diffúzió a kötőszövetek felől). ~ ~

Kötő- és támasztószövet Sok sejt közötti állomány. Kötőszövet

Felépítés szerint: egyrétegű, többrétegű (elszarusodó, el nem szarusodó). Működés szerint: fedőhám, mirigyhám, érzékhám, felszívóhám, pigmenthám.

Az állatok, mint heterotróf szervezetek ~ ~ ~ ~

51/60

Vér: folyékony sejt közötti állománya a vérplazma, sejtjei a vörösvérsejtek, fehérvérsejtek, vérlemezkék→ anyagszállítás, védekezés. Lazarostos kötőszövet: szervek rögzítése, üregek kitöltése. Sok vérér és idegvégződés. Tömött rostos kötőszövet (inak) Zsírszövet

Támasztószövet: sejt közötti állománya jóval keményebb, mint a kötőszöveteké→ a test megtámasztása, vázelemek kialakítása: ~

Porcszövet: csak a felületet borító porchártyában futnak vérerek. üvegporc→ ízületek felszíne; rugalmas rostos porc→ fülkagyló váza; kollagén rostos porc: csigolyák közötti porckorongok. Csontszövet: az állomány 30-40 %-át kitevő szerves anyagok fehérjék, ezek biztosítják a csont rugalmasságát. A szervetlen alkotók között főleg kalciumsókat (Ca(PO4)2; CaCO3) találunk, melyek a csont szilárdságát, merevségét okozzák.

~ ~ ~

Harántcsíkolt: gyors összehúzódás, nagy erővel, rövid ideig, akaratunktól függően; Simaizom: lassú összehúzódás, kis erővel, hosszú ideig, akaratunktól függetlenül; Szívizom: gyors összehúzódás, nagy erővel, hosszú ideig, akaratunktól függetlenül.

~

Izomszövet

Idegszövet Az idegsejt részei: sejttest; dendritek; axon (+ gliasejtekből kialakult velős hüvely→ idegrost). Inger, ingerület.

Az állatok, mint heterotróf szervezetek A heterotróf táplálkozás az anyagfelhasználás ősibb típusa. Az autotrófok szerves vegyületei biztosították és biztosítják ma is a heterotróf élőlények fennmaradását. Belső környezet Homeosztázis A megfelelő működéshez biztosítani kell a tápanyag-ellátottságot, a légzési gázok szükséges mennyiségét, a testfolyadékok megfelelő térfogatát, ozmózisnyomását, a megfelelő ionösszetételét, kémhatását, hőmérsékleték, sőt a védekezési módokat is. Ezek dinamikus állandóságát az önfenntartó működések összehangolt tevékenysége tartja fenn. Az önfenntartó működések összehangolását, az élőlény alkalmazkodását a hormon- és az idegrendszer, azaz az önszabályozó működések irányítják, szervezik. Az egyed fennmaradását az önfenntartó és az önszabályozó szervrendszerek biztosítják. A faj egyedszámának gyarapodását viszont az önreprodukáló működések eredményezik (növekedés, egyedfejlődés, szaporodás, öröklődés). A kültakaró Szivacsok Laposférgek Gyűrűsférgek Lábasfejűek

Rovarok

Gerincesek - Halak - Kétéltűek

- Hüllők

- Madarak

- Emlősök

Sokszögű, lapos, kutikulával fedett sejtekből álló réteg, amelyekbe vázelemek illeszkednek. Egyrétegű hám, melyen életmódtól függően vékonyabb vagy vastagabb rugalmas burok (kutikula) található. Egyrétegű hám, melyet boríthat vékony kutikula. A hámsejtek közötti mirigysejtek váladéka állandóan nedves, nyálkás felületet eredményez. (A kültakaró az alatta található körkörös és hosszanti simaizomrétegekkel bőrizomtömlőt alkot.) A kültakaró háti részéből alakult ki a köpeny. Kettős feladata a váz létrehozása és a légzés biztosítása. A váz szépiacsonttá egyszerűsödött, a köpeny alá került. A hámsejtek között sok a váladéktermelő mirigysejt. Az egyrétegű hám által képezett valódi külső váz fő alkotója a kitin. A szelvények váza lemezekből épül fel, melyeket egymással és a szomszédos szelvényekkel is kitinhártyák kapcsolnak össze. Így mozoghat a teljes testet beborító váz. El nem szarusodó többrétegű hám, amely alatt, az irhában számtalan mirigy → sikamlós felület → csökkenti a súrlódást, véd a fertőzéstől. Gyengén elszarusodó többrétegű laphám, az irharétegben nagyon sok mirigy, melyek nagy mennyiségű –gyakran mérgező- váladékot termelnek. A nedvesség a védekezés mellett fontos szerepet tölt be az állat bőrén keresztül történő légzésben. Az irhában pigmentsejtek →alkalmazkodás a környezet színéhez. A hámsejtek elszarusodása védi az állatot, a bőr mirigyeinek kis mennyisége, gyakran teljes hiánya miatt a test kevesebb vizet veszít, ugyanakkor a fejlettebb légzés miatt nincs szükség a bőrön keresztüli légzésre. Kültakarójuk felszíne elszarusodó, a hüllők kültakarójához hasonlóan bőrük mirigyekben szegény, mindössze a farktőmirigy található meg. Testüket a csüd pikkelyei mellett a madarak jellemző szaruképződményei, a tollak borítják. Fontos szerepet tölt be a repülésben, az állat hőháztartásában, és vízhatlan védelmet biztosít. Testüket szarufüggelék a szőr borítja. Bőrük hámja elszarusodó, de az irha mirigyekben gazdag. Az irharétegben, nagy számban található a szőrt zsírozó faggyú-, és a hőszabályozásban, kiválasztásban fontos verejtékmirigy. Az utóbbi módosulásaként alakult ki a tejmirigy. A kültakaró függeléke lehet az újjakon kialakuló karom, a köröm és a pata, illetve a fejen a szarv és az agancs.

Az állatok, mint heterotróf szervezetek

52/60

A váz és mozgásrendszer Szivacsok Külső sejtjei mész, kova vagy szaru vázanyagokat termelnek. Aktív mozgásuk nincs, az aljzaton rögzülnek. Laposférgek Bőrizomtömlő (körkörös és hosszanti elrendeződésű simaizomrétegek, esetenként serték). Gyűrűsférgek Lábasfejűek Bőrizomtömlő, gyors mozgás a rakétaelv alapján. A meszes vázanyagot a köpeny választja ki. Rovarok Külső kitinvázhoz belülről tapadó harántcsíkolt izom. Belső váz. A mésztartalmú csontos vázhoz kívülről tapadnak az izmok Gerincesek - Halak 113/1 Vázuk lehet porcos vagy csontos. Valódi végtagjaik a mellúszók és a hasúszók. (Nem valódi végtagok a hátúszó, farokúszó, farok alatti úszó → páratlan úszók.) alkalmazkodva a környezethez az úszók a gyorsfolyású vizek halainál kisebbek, az állóvizeknél nagyobbak, szélesebbek lettek. A szelvényezett törzsizomzat megkönnyíti a vízben való kígyózó mozgást. - Kétéltűek Az első négylábúak, hiszen a hal páros úszóiból kialakult a kétpár ötujjú végtag. A végtag tolólábként működik, de a fejlettebb farkatlan kétéltűeknél az ugróláb is kialakul. - Hüllők A kígyóknál a láb elcsökevényesedett. Krokodilok, gyíkok, teknősök → tolóláb. - Madarak Az életmódhoz való alkalmazkodás –két lábon járás, repülés – jelentősen módosította az állat testfelépítését. A test áramvonalassá vált, a vázrendszer mellső végtagja szárnnyá alakult. A szegycsonton hatalmas csontkiemelkedés alakult ki, mely felületet biztosított a szárny mozgatását létrehozó mellizomnak. A madarak második pár végtagja járóláb, mely az életmódnak megfelelően alakul ki. Az alkalmazkodás eredményeként jött létre a lábtőés a lábközépcsontok összenövésével a madarak pikkelyekkel borított csüdje is. - Emlősök Járólábak → alulról tartják a test súlyát. A táplálkozás szervrendszere Szivacsok A vízben levő szerves törmelékekkel táplálkoznak (galléros ostoros sejtek, vándorsejtek) Laposférgek A laposférgek bélcsatornájának egyetlen nyílása van. Ezt szájnyílásnak nevezzük, de ezen keresztül ürülnek a salakanyagok is. A bélcsatorna nagyon szétágazó, a sejtekhez közel viszi a tápanyagokat, így a szállítást is elvégzi.. az ilyen típusú bélcsatorna a béledényrendszer. A béledényrendszerbe emésztőenzimek is bejutnak, vagyis van sejten kívüli emésztés is, de a sejtek tápanyagdarabokat is fel tudnak venni, vagyis sejten belüli emésztés is van. Az élősködők bélcsatornája elcsökevényesedett, hiszen emésztett tápanyag vagy tápanyagokat tartalmazó vér veszi őket körül. Ők testüregükön át szívják fel a táplálékot. Gyűrűsférgek A gyűrűsférgek közül a gilisztafélék talajevők, a piócák vérszívók. A tápcsatornájuk előközép- és utóbélre tagolódik, de az emésztő készülék még nem csavarodott fel, csak egy egyenes cső a testben. A bélfalban mirigysejteket találunk, melyek enzimjei sejten kívül, a bélcsőben megemésztik a táplálékot. Lábasfejűek Ragadozók, gyors mozgásúak. Szájnyílásuk körül sokszor papagájcsőrszerű szaruképződmény van. A puhatestűek sejtjei csak a megemésztett, lebontott tápanyagot veszik fel, azaz sejten kívül emésztenek. Az eddigi csoportokban külön emésztőmirigy nem volt, a bél falában voltak elszórt mirigyek. A puhatestűeknél jelenik meg az emésztőnedvet termelő középbéli mirigy, amely a felszívásban is részt vesz és a nyálmirigy. A fejlábúak nyálmirigye a zsákmány elpusztításához szükséges mérget termeli. Rovarok A rovarszájszerv alaptípusa a rágó szájszerv, amely megragadásra és feldarabolásra alkalmas. (103) Tápcsatornájuk azonos módon épül fel. A tápcsatorna elkülönült nyílása a végbélnyílás csak Gerincesek a méhlepényes emlősökön alakult ki. A halak sok faja, a kétéltűek, hüllők és madarak még kloákásak. - Halak A ragadozóknak gyökértelen foguk van. A növényevőknél, a mindenevőknél legfeljebb a garatfogak aprítják a táplálékot. Nyálmirigyük nincs, hiszen a vízben nincs szükség a nedvesítésre. A ragadozóknál kifejlődő gyomor jelentős tágulékonysága miatt gyakran egészben befogadja az áldozatot. A redőzött bélben megemésztődnek, majd felszívódnak a tápanyagok. A salakanyagok kloákán vagy végbélnyíláson keresztül ürülnek ki a szervezetből. - Kétéltűek Az osztály fajai ragadozó életmódúak. A szájban ránőtt (gyökértelen) fogakat, kiölthető, gyakran a szájüreg elején rögzült ragacsos nyelvet találunk a szájüregbe nyílnak a nyálmirigyek, melyek váladéka nedvesen tartja a száj nyálkahártyáját, ugyanakkor emésztő enzimet nem tartalmaz. Emésztésük a gyomrukban és a vékonybelükben zajlik, a felszívás pedig a tápcsatorna teljes hosszában. A salakanyagok a kloákán keresztül ürülnek ki. - Hüllők Többségük húsevő, de vannak közöttük növényevők és mindenevők is. A teknősök és a krokodilok kivételével ránőtt fogaik vannak, melyek a táplálék megragadását szolgálják. A kígyóknak méregfogaik és ahhoz csatlakozó, fehérjetermészetű váladékot termelő méregmirigyeik lehetnek. A tápcsatorna kloákán keresztül nyílik a külvilágba.

Az állatvilág önreprodukciója - Madarak - Emlősök

53/60

Repülő életmód → feji rész jelentős súlycsökkenése (fogak hiánya, fejletlen rágóizmok). A rágás hiányát igyekszik pótolni sok madárban a begy, valamint a mirigyes és a zúzógyomor. Fogaik gyökeresek. Ezek: metsző-, szem-, kisőrlő és nagyőrlő fogak (kivétel: rovarevők → egynemű fogak). Nyelvükkel az ízeket is képesek érzékelni. Háromszakaszos bélcsatornájukhoz a bélfal mirigyei mellett önálló emésztőnedv-termelő mirigyek is csatlakoznak: nyálmirigyek, hasnyálmirigy és a máj. az emésztést az emésztőnedvek (nyál, gyomornedv, hasnyál, vékonybélnedv, epe) végzik. A tápanyagok felszívását követően a salakanyagok a végbélnyíláson keresztül ürülnek ki (kivétel: kloákás emlősök ).

A légzés szervrendszere Szivacsok A galléros-ostoros sejtek részt veszek a víz pórusokon történő beáramoltatásában, az oxigén felvételében. Laposférgek Gázcseréjük a testfelületen át, diffúzióval történik. Gyűrűsférgek Lábasfejűek A köpeny dúsan erezett fala alkalmas a gázok cseréjére, így betölti a légzőszerv szerepét. Rovarok Jellemző légzőszerve a trachearendszer. A kültakaró betüremkedésével kialakuló csőrendszer dúsan elágazva a sejtekig juttatja az oxigént, és eltávolítja a széndioxidot. A tor és a potroh oldalán található nyílásai –a levegő szennyeződéseit megszűrő szőrök rétege mögött- nyithatók-zárhatók. A csöveket vékony hártya alkotja, melyet rugalmas kitinspirál vesz körül. A gázok mozgatását a potrohizomzat végzi. Gerincesek - Halak A nagyfelületű kopoltyúlemezkék dúsan erezett hámján keresztül cserélődnek ki a légzési gázok. - Kétéltűek Kifejlett egyedei kis felületű tüdővel lélegeznek. Szükségük van a bőrlégzésre, sőt a szájüreg dúsan erezett hámján keresztül is vesznek fel oxigént. Mivel bordáik elcsökevényesedtek, nem alakult ki mellkas, nyelik a levegőt. - Hüllők A tüdő légzőfelülete a kétéltűekéhez képest jelentősen megnőtt azzal, hogy kamrákra tagolódott a belső tere: kialakult a redős-kamrás tüdő. Bár a központi ürege még megmaradt, a légzőszerv gázcserére alkalmas felülete már nagyobb, mint a testfelület. Ez biztosítja a sejtek számára az elegendő oxigént. - Madarak Légzőszervük a legnagyobb teljesítményű az állatvilágban. A tüdő hatalmas légzőfelületét a számtalan léghajszálcső (légkapilláris) képezi, melyen keresztül folyamatos a levegő áramlása. A dúsan erezett csövek egyrétegű hámján keresztül történik meg a gázcsere. Központi üreg már nincs, a két tüdőfélhez csatlakoznak a légzsákok. A légzsákok gáztároló szerepe lehetővé teszi a kettős légzést, sőt csökkenti a madártest sűrűségét, és fontos szerepet tölt be a hőháztartásban is. - Emlősök Szivacsos szerkezetű, központi üreg nélküli tüdő, melyben a légzőfelületet a léghólyagok egyrétegű hámja adja. A légzőmozgásokat a bordaközi izmok és a rekeszizom hozzák létre.

Az állatvilág önreprodukciója Váltivarúság: a különböző ivarsejtek külön egyedben jönnek létre. A két egyed eltérő nemisége sokszor az állat külsőjében is megfigyelhető, ez az ivari kétalakúság. Sok úgynevezett hímnős fajt is ismerünk melynél egyetlen egyedben mind a női, mind pedig a hímivarsejtek kialakulnak. E fajokban természetesen nincs ivari kétalakúság, de a szaporodó két hímnős állat kölcsönösen termékenyíti meg egymást, biztosítva ezzel az öröklődő tulajdonságok keveredést. Zigóta: megtermékenyített petesejt. Külső megtermékenyítés: a két ivarsejt összeolvadása a külső környezetben jön létre. Belső megtermékenyítés: a két ivarsejt összeolvadása az anyaállat testében jön létre. Egyedfejlődés: azok az alaki, szervezeti és működésbeli változások, amelyek a zigóta kialakulásától az egyed haláláig tart. Embrionális fejlődés: a zigóta kialakulásától a petéből való kibújásig, a tojásból való kikelésig vagy a megszületésig tartó fejlődési folyamat. Posztembrionális fejlődés: az utód világrajöttétől annak haláláig tartó fejlődési folyamat. Növekedés: olyan mennyiségi változások sora, amelyek sejtosztódással vagy sejtmegnyúlással térfogat- és tömeggyarapodást eredményeznek. Fejlődés: olyan minőségi változások sorozata, amelynek eredményeként új szervek, szövetek alakulnak ki a sejtek működésbeli elkülönülése (differenciálódása) következtében. Szivacsok Laposférgek

Többségük hímnős, kölcsönös megtermékenyítéssel, ivarsejtekkel szaporodnak. Ivartalanul kettéosztódással, bimbózással képesek nagy telepeket létrehozni. Szaporodásuk ivarosan ivarsejtekkel történik. Hímnős és váltivarú képviselőik egyaránt

Az állatvilág önszabályozása Gyűrűsférgek Lábasfejűek

Rovarok Gerincesek

- Halak - Kétéltűek

- Hüllők

- Madarak

- Emlősök

54/60

előfordulnak. Jó regenerálódó képességüket kihasználva ivartalan módon kettéosztódással is szaporodhatnak. Közvetlen fejlődésű váltivarú állatok, sokszor jól látható ivari kétalakúsággal. A párzáskor a hím az egyik karjával helyezi a nőstény köpenyüregébe a hímivarsejteket tartalmazó csomagját. Váltivarúak, jellegzetes az ivari kétalakúság és a belső megtermékenyítés. Egyedfejlődésük átalakulással zajlik, vagyis a petéből (tojásból) lárva kel ki. Kizárólag ivarosan szaporodnak, vált ivarú élőlények, a különböző nemű egyedekre szinte mindig jellemző az ivari kétalakúság. A kétéltűeket kivéve közvetlen fejlődésűek. A vízi környezetben élők a halak és a kétéltűek külső megtermékenyítésűek, a szárazföldi gerincesek belső megtermékenyítésűek. Váltivarúak, ivari kétalakúság (nehezen észrevehető). Jellegzetes párzási tevékenységet végeznek a vízben. Kocsonyás burokkal rendelkező petéi a vízben fejlődnek ki. Átalakulással fejlődnek (látva állapot). Vegyes táplálkozású lárvájuk, az ebihal vízben él, kopoltyúval lélegzik. Az átalakulás után többségük szárazföldi életmódot folytat, és csak szaporodni tér vissza a vízbe. Tengeri fajuk nincs. Váltivarúak. Vízi életmódtól való teljes elszakadás → belső megtermékenyítés. Az utód embrionális fejlődése szaruhéjú („bőrhéjú”) tojásaikban zajlik (kiv.: krokodil, mészhéj). Melyben több tápanyag (szikanyag) tárolódik az utód számára, mint a kétéltűek petéjében. A nőstények mindig a szárazföldön rakják le a tojásokat, melyeket a nap melege költ ki. A kígyók között találunk néhány „elevenszülő” fajt. A viperák esetében például a nőstény ivarjárataiban kelnek ki az utódok a tojásból. Embrionális fejlődésük során –ahogy a madaraknál és az emlősüknél is- kialakul az utód biztonságosabb fejlődését elősegítő magzatburok. Nincs lárvaállapotuk, közvetlen fejlődésűek. Váltivarúak, általában jellegzetes ivari kétalakúsággal. A hímek (kakasok) ivarszervei a herékből, a mellékherékből, az ondóvezetékekből, egyes madaraknál z ondót tároló ondóhólyagból áll, tipikus párzószervük viszont nincs. A nőstények (tojók) jobb oldali petefészke és petevezetéke elcsökevényesedik az egyedfejlődésük során. A petefészekben termelt petesejtek a hasüregen keresztül a petevezetékbe kerülnek, amelynek különböző szakaszai a tojás egyes rétegeit hozzák létre. Mészhéjú tojásokkal szaporodnak. Egyedfejlődésük –mint a többi magzatburkosoknak- közvetlen. Váltivarúak, gyakori az ivari kétalakúság. Belső megtermékenyítésük fejlett párzószervekkel történik. Tojásrakó emlősök, erszényesek, méhlepényesek, embrió, magzat, köldökzsinór → 131. o.

Az állatvilág önszabályozása Hormonok: szövetekben vagy belsőelválasztású mirigyekben termelődő olyan szerves vegyületek, melyek befolyásolják az életfolyamatokat. (A hormonok egymással és az idegrendszerrel kölcsönhatásban az anyagcserefolyamatokat, ezzel a növekedést, a fejlődést és a szaporodást befolyásolják.) A hormonok termelése – így hatásuk is – lassúbb, mint egy idegi hatás, viszont hosszabb ideig képes a sejtekre hatni. Az ideg- és a hormonrendszer működési egységet alkot (neuroendokrin rendszer). Hormonális szabályozás Idegi szabályozás – Növényre, állatra jellemző – Csak állatra jellemző – Ősibb – Újabb – Lassú – Gyors – Tartós – Rövid – Vérben, testfolyadékban közvetít – Idegsejteken közvetít – Inkább a belső egyensúlyt teremti meg – Inkább a környezethez való alkalmazkodást biztosítja. A receptorok a soksejtű állatokban a külső és a testen belüli ingerek felfogására specializálódott sejtek. Egy receptor általában csak egyféle inger felfogására alkalmas. Azt az ingert, amelynek felfogására valamely receptor specializálódott, a neki megfelelő, azaz adekvát ingernek nevezzük. Ha az érzéksejtekhez egyéb kiegészítő segédszervek kapcsolódnak, kialakulnak az érzékszervek. A receptorok csoportosítása: Receptor Feladata Adekvát ingere  fotoreceptorok látás; fény.  termoreceptorok hőérzékelés; a hőmérséklet-változás.  kemoreceptorok szaglás, ízlelés; kémiai anyagok.  mechanoreceptorok hallás levegőrezgés helyzetérzékelés a test elmozdulása tapintás nyomás

Az állatok örökölt magatartása

55/60

Az állatok örökölt magatartása Viselkedés (magatartás): a környezetükkel állandó kapcsolatban lévő állatok tevékenységeinek összessége. Örökölt (veleszületett) mozgásmintázat: az elődöktől örökölt, a környezettől nagymértékben független, automatikus cselekvés. Jellemzői: - a viselkedés formaállandósága, - a fajra jellemző megjelenés, - a faj minden egyedében azonos megjelenés, - a megkezdett mozgás megszakíthatatlansága, - a visszacsatolás hiánya a környezet és a mozgás szabályozása között. Szabályozása: a kulcsinger (külső tényező) és a belső késztetés (motiváció) együttes hatásával. A kettő aránya változhat. Típusai: - Feltétlen reflex: egy meghatározott ingerre egy meghatározott öröklött válasz. A faj minden egyede ugyanúgy végzi→ az ártalmas inger ellen való automatikus viselkedés. Pl.: térdkalács-reflex, nyálelválasztási reflex, (szopási→ egyedfejlődés elején, rovarok, halak→ lefagyási reakció, békák→ menekülési reflex, a kutya szeme felé nyúlunk, becsukja a szemét). - Irányított mozgás (taxis): abban bonyolultabb a reflexnél, hogy az inger nemcsak kiváltja, hanem folyamatosan irányítja is a magatartást (barna varangy→ különböző méretű négyzet, szürkületben akt ív rovar→ fényforrás, papucsállatka→CO2 elkerülése, pinceászka→ nagyobb egyedsűrűségű hely felé, légylárva bábozódás előtt→ sötétebb felé, örvényféreg→ azonos intenzitású fény érje mindkét szemét, a kutya szaglása segítségével követi a vadat).

Öröklött mozgásmintázat: külső ingerre bekövetkező, szigorú sorrendben lezajló magatartásformák→ a mozgás beindulása után tehermentesítődik az idegrendszer (madarak fészeképítése, pók hálószövése, emlősök táplálékrejtési tevékenysége→ róka – főtt tojás, mókus→ diórejtő tevékenység ). Az állat valamilyen tevékenységéhez, viselkedéséhez szükség van egy külső tényezőre, a kulcsingerre és a megfelelő belső állapotra, a motivációra. (A kettő aránya az élőlény állapotától függően változhat.) -

Az állatok tanult magatartása Tanulás: olyan folyamat, amely során az állat viselkedése tartósan vagy átmenetileg megváltozik valamilyen környezeti esemény vagy hatás következtében. Az állatnak a változó környezethez való alkalmazkodását biztosítja. Szabályozása: a külső ingerek és a belső késztetés (motiváció) együttesen. Típusai (aszerint, hogy a magatartás hogyan valósul meg az egyed szintjén): a) Meghatározott időben jelentkező: bevésődés (imprinting): az állatok életének egy bizonyos szakaszában jelentkező tanulási forma (szülői, szexuális). b) Általános tanulási mechanizmusok  

Megszokás: a többször ismétlődő közömbös ingerek „kiküszöbölése”→ az új és a már ismerős események megkülönböztetése (vízben élő csigafaj, a kutya körmét megfogjuk, először hevesen tiltakozik, majd ha fogva tartjuk, a tiltakozás erőssége csökken). Érzékennyé válás: a kellemetlen ingerek hatására már az egyébként közömbös ingerre is erős reakció jön létre. (Pl: ha az állatorvos valamilyen kellemetlen vizsgálatot végzett a kutyán, akkor az állat már akkor is tiltakozik, ha az orvos beletekint a fülébe.)



Társításos tanulás: az állat megtanulja, hogy milyen, egyébként közöbös inger után következik a számára fontos esemény, vagyis hogy a késztetéseiből származó feszültséget milyen módon csökkentheti. ~ Feltételes reflex: egy feltétlen reflexhez valamilyen közömbös inger társul, és így már a közömbös inger is kiváltja a reflexre jellemző választ, és felkészíti a szervezetet arra, hogy a fontos ingerre gyorsan tudjon válaszolni. Fennmaradásához elengedhetetlen a megerősítés. (Pl.: ha etetés előtt mindig megkocogtatjuk az etetőedényét, akkor ez a hang társul a táplálékkal, és már a hangra is megjelenik a nyálelválasztás, akkor is, ha az edényben nincs is táplálék.)

~

~

Operáns tanulás: az állatnak van valamilyen késztetése, és egy véletlenül végzett viselkedés ezt a késztetést megszünteti, vagy enyhíti. Ilyenkor kapcsolat alakul ki a késztetés megszűnése és a viselkedés között, és az állat a késztetés megjelenésekor egyre gyakrabban mutatja ezt a viselkedést. Az állat az aktív cselekvésével mintegy vezérli, irányítja saját magát a tanulás során. (Pl.: galamb-búzaszem, cirkuszi állatok idomítása) Belátásos tanulás: a már megtanult magatartási elemeket új kombinációba rakja az állat. Megerősítés→ fennmarad az idegrendszeren belüli kapcsolat.

Viselkedési típusok Vizsgálódási szempont: mire irányul a viselkedés (létfenntartó, társas, szaporodási vagy szexuális). Ezek mindegyikéhez szükség van a kommunikációs viselkedésre, vagyis az információ átadására. Az állatok kommunikációja Megvalósulhat kémiai (szaglás), vizuális (látás) és akusztikus (hangadás és hallás) úton. - Önzetlen magatartás vagy altruizmus (szülők gondozói viselkedése; mértéke egyenesen arányos a rokonság fokával). Célja az adott tulajdonság fenntartása a populációban - Agresszió: a fajtárs eltávolítására irányul (erő demonstrálása→ csökkenti a tényleges összecsapások számát). - Szexuális állapot jelzése - A fajtárs veszélyre figyelmeztetése - Egyed- és rokonfelismerés - Területkijelölés - Kapcsolattartás - Erőforrások jelzése

A növények és anyagcseréjük

56/60

Az állatok létfenntartó viselkedése - Tájékozódás→ taxis (inger által kiváltott és irányított helyváltoztató mozgás) o Passzív (kék dongólégy lárvája, méhfarkas, lazac, költöző madarak) o Aktív (denevérek) - Komfortmozgások (légy vagy macska mosakodása, tyúk tollászkodása, verebek porfürdőzése): ha ebben az állatokat megakadályozzuk, előbb-utóbb elpusztulnak. Az állat általában nyugodt körülmények között végzi. Lehet egyedek közötti tevékenység (madarak egymás fejét vakargatják, majmok egymást kurkásszák) vagy fajok közötti szimbióta kapcsolat is (a tisztogató halak vagy a tisztogató madarak nagyobb állatok élősködőit fogyasztják). Tágabb értelemben ide sorolható a pihenés is. - Táplálkozási o A táplálék felkutatása (nem okoz nehézséget→ giliszta, szilás cet) Három különböző technika alakult ki gyűjtögetés (őz, cinege), vadászat (egerészölyv, macska), rejtőzködve várás, illetve csapdaállítás (lesőharcsa, keresztes pók). o A táplálék megszerzése (a tápláléktól függ)  növényevők,  ragadozók→ támadó viselkedés→ védekező vagy menekülő magatartás (lelapulás, rejtőszínek, riasztó hatások) Hatékony lehet valamilyen keserű, mérgező, ehetetlen anyag termelése, amelyre feltűnő szín vagy mintázat hívja fel a ragadozók figyelmét. A riasztás is hatásos lehet, akár a szín, akár a méret gyors megváltoztatásával, akár kellemetlen anya ürítésével (pl. a bagolylepke hátsó, vörös szárnypárjának kivillantása a rejtőszín elülső szárnypár alól, vagy a macska szőrzetének felborzolása, vagy a búbos banka ürülékfecskendezése). A vadászat elleni leghatásosabb védelem a gyors futás. A futás hatékonyságát különböző elterelő műveletek is növelhetik, például ürülék elhagyása, gyors irányváltás, hirtelen mozdulatlanná válás.

o A táplálék elfogyasztása Az állatok társas viselkedése A csoportok lehetnek - Átmenetiek ún. időleges tömörülések→ nyitott közösség (alpesi szalamandrák, varjak, seregélye, halak rajokba verődése, rénszarvascsorda, vadászatra csoportosuló ragadozók). - Zárt közösségek (egy szaporodási időszakra vagy egész életre)→ rangsor, territórium Az állatok szexuális viselkedése Az ivarérettség elérésétől az ivadékgondozás befejezéséit tart. - Párválasztás - Udvarlás, nászjáték - Párzás - Ivadékgondozás : az ivarosan szaporodó fajokban az utód fennmaradási esélyeit, zavartalan felnövekedését elősegítő önzetlen magatartásformák összessége.

A növények és anyagcseréjük A szárazföldi növények ősi zöldmoszatokból alakultak ki. A növények jelentősége: - a talaj kialakulása, védelme (eróziótól), - fotoszintézisükkel szerves anyagot termelnek→ tápláléklánc, - oxigént termelnek (légzés). A fotoszintézis folyamata Két fő szakasza a fényszakasz (fotolízis) és a sötétreakció. (Az ábrán az üres kör körfolyamatot jelez.) O2

H2O

CO2

1.

szőlőcukor

H

2. fényszakasz

sötétszakasz

A fotoszintézis összefoglaló egyenlete:

6CO2+6H2O

Fényszakasz (fotolízis): csak fény jelenlétében megy végbe. A víz fényenergia segítségével bomlik, molekuláris (légköri) oxigén keletkezik, a H szállítómolekulára kerül, ATP (adenozin-trifoszfát→ kémiai energiaközvetítő) keletkezik. Sötétszakasz: akkor is lezajlik, ha nem éri fény a növényt. Ekkor a fényszakaszban keletkezett hidrogének és az ATP segítségével redukálódik a felvett szén-dioxid. A fotoszintézis végterméke a szőlőcukor (glükóz).

fény klorofill

C6H12O6+6O2 szőlőcukor

A növények szőlőcukorból építik fel az összes szénhidrátot. A szőlőcukor lebontásából jutnak olyan két és három szénatomos köztestermékekhez, amelyekből a lipidek glicerinje és zsírsava felépíthető. A szőlőcukor lebontásából keletkeznek azok a különböző hosszúságú szénláncok is, amelyekre ammóniát kapcsolva aminosavakat állítanak elő a növények. A nukleinsavakban található foszforsav a talajból felvett hidrogén-foszfátokból (HPO42-) keletkezik.

A növényi test szerveződése

57/60

A növényi test szerveződése A növényi sejt részei: sejthártya, sejtplazma, sejtmag (sejtmaghártya)→ sejtmagvacska (riboszóma-RNS és – fehérjék), endoplazmatikus hálózat (fehérjeképzés, anyagok átalakítása), Golgi-készülék (fehérjék átalakítása), lizoszómák (anyagok lebontása, sejten belüli szállítás, tárolás), mitokondrium (energetikai központ), színtest, sejtfal (cellulóz→ alak, védelem), sejtüreg benne a sejtnedv, zárványok . A fotoszintetizálók szerveződési szintjei 1. Telepes növények kialakulása: a) sok sejt mechanikai összekapcsolódásával→ sejttársulás (Volvox-faj) b) osztódó sejtek együttmaradásával – egyirányú osztódás→ sejtfonal (békanyál) – háromirányú osztódással→ teleptest, amelyben a sejtek még nem csoportosulnak szövetekké (csillárka moszat, zuzmók, mohák) 2. Hajtásos növények A növények közül a legfejlettebbek. Különféle szöveteik és szerveik vannak. Felépítésükre jellemző a szárból és levelekből álló hajtás, valamint a hajtással összefüggő gyökér. Csoportosításuk: a) spórás hajtásos növények (harasztok) b) magvas hajtásos növények (nyitvatermők, zárvatermők).

A növényi szövetek Szövet: azonos eredetű, hasonló alakú és hasonló működésű sejtek csoportja. 1. Osztódó szövet: sejtjei a növény egész életében megőrzik osztódóképességüket (gyökércsúcs, hajtásvégek , csíra, rügyek, palántanövény, kambium) 2. Állandósult szövet: sejtjei egy idő után beszüntetik osztódásukat. a) Bőrszövet (általában egy sejtrétegű, sejtjei szorosan záródnak, védelem| föld feletti részek→ párologtatás csökkentése, nincs benne zöld színtest, átengedi a fényt, felületén viaszréteg lehet, gázcserenyílások , szőrök | a gyökér bőrszövete ). b) Szállító szövet→ szállítónyalábok – farész (víz, oldott ionok)→ vízszállító sejtek, zárvatermők többségében vízszállító csövek – háncsrész (a levélben elkészült szerves anyagokat a felhasználás helyére) A fás szár kialakulása 172: kambium→ évgyűrű (minden évben két rétege van: egy belső, világosabb tavaszi pászta és egy sötétebb, külső őszi pászta). c) Alapszövet (a bőrszövet és a szállítószövet között, vékony sejtfal→ anyagáramlás) – Táplálékkészítő alapszövet (levélben, fiatal szárban, fejlődő termésekben; zöld színtest) – Víztároló , levegőtároló alapszövet – Raktározó alapszövet (keményítő, olaj, fehérje) – Szilárdító alapszövet (vastag sejtfal) – Kiválasztó alapszövet (tejnedv, hatóanyagok, illóolajok, nektár)

A növények szervei A szervek különféle szövetekből alakulnak ki. Speciális feladatokat látnak el. Létfenntartó szervek Gyökér→ Szerepe: felszívás, szállítás, rögzítés, esetleg raktározás. Szakaszai: osztódási, megnyúlási, felvételi, szállítási. Szár→ Szerepe: tartja a szerveket→ biztosítja a növény alakját, szállítás (tápoldat, kész szerves anyag). A szállítónyalábok a kétszikűeknél körkörösen, az egyszikűeknél szórtan helyezkednek el. A fás szár keresztmetszetének részei: bőrszövet, háncsrész, kambiumgyűrű (a 3. évre záródik), farész, alapszövet. Levél→ Szerepe: fotoszintézis, gázcsere, párologtatás. A kétszikű levél keresztmetszetének részei: felső bőrszövet, oszlopos asszimiláló alapszövet, szivacsos asszimiláló alapszövet, edénynyaláb (felül a farész, alul a háncsrész), alsó bőrszövet a gázcserenyílásokkal (a gázcserenyílások általában az alsó bőrszövetben vannak, mert a levélre tűző nap túl erős párologtatást okozna, szén-dioxid pedig a levél mindkét oldalán egyforma mennyiségben van). A növények ivaros szaporodása A magvas növények szaporítószerve a virág. A teljes, kétivarú (benne mindkét ivarlevél megtalálható) virág részei: Kocsány, vacok, viráglevelek: a) takarólevelek (védik az ivarleveleket)→ virágtakaró – csészelevelekből álló csésze (zöld) – sziromlevelekből álló párta (színes) – lepel: a takarólevelek nem különülnek el csészére és pártára (tulipán) b) ivarlevelek – porzólevél (porzószál, portok→ pollen a hímivarsejttel) – termőlevél (bibe, bibeszál, magház→ magkezdemény a petesejttel).

A növények rendszertani csoportjai

58/60

Egyivarú a virág, ha egy virágban vagy csak termő vagy csak porzó van. a) Egylaki növény: az egyivarú virágok egy növényen nőnek. Pl.: kukorica, dió, mogyoró. b) Kétlaki növény: az egyivarú virágok különböző növényen nőnek. Pl.: fűz, kender. A termés kialakulása petesejt + hímivarsejt → zigóta (megtermékenyített petesejt) → embrió (csíra) központi sejt + hímivarsejt → táplálószövet magkezdemény külső burka → maghéj magház fala termés fala

magkezdemény

mag

termés

A termés (húsos vagy száraz) védi a magot, és elterjedésében segíti. A mag a virágos növény embrionális alakja, amely átmeneti nyugalmi állapotban levő növénykezdemény. Részei: maghéj, sziklevél, csíra (gyökérkezdemény, hajtáskezdemény). A csírázás A csírázás a növény embrionális fejlődésének az a szakasza, amelyben a csíra kijut a magból, és csíranövénnyé fejlődik. a) A csírázás külső feltételei - Víz: a plazma megduzzad, a maghéj megreped, így a csíranövény gyököcskéje kiléphet, lehetővé válik az enzimek aktiválódása és a tartaléktápanyagok átalakulása. - Levegő: felszabadul a csírázáshoz szükséges vegyi energia, anyagcsere-termékek (pl CO2) keletkeznek. - Hőmérséklet: a mag sziklevelében és a táplálószövetében felhalmozott anyagok felhasználásához szükséges. - Fény: a legtöbb növény magja a fény iránt közömbös. (Fényigénylők: pl. fagyöngy, paradicsom, sárgarépa, dohány. Fényt kerülők: pl. a szántóföldi gyomok.)

b)

A csírázás belső feltételei: enzimek, hormonok. - A mag érettsége (az enzimek aktiválódnak) a tartaléktápanyagok oldott vegyületekké alakulnak át, amelyeket a csíranövény felhasznál. - Csírázást gátló anyagok eltávolítása: tök, dinnye termésében a magvak csírázást gátló anyagokban vannak, ezért a magvakat vetés előtt le kell mosni. - Csírázóképesség időtartama: a raktározott tápanyagok lebontásával kapcsolatos: ~ ~

Hosszabb időtartamú (10-60-80 év): a nehezen bomló, keményítőtartalmú magvaké (pl. búzafélék, ajakosak, mályvafélék). Rövidebb időtartamú (pár nap): a könnyen lebomló fehérjét, zsírt és olajat tartalmazó magvaké (pl. fűzfa, nyárfa).

A növények ivartalan szaporodása Spórákkal: mohák, harasztok. Regeneráción alapuló: Regeneráció: a már állandósult sejtek visszanyerik osztódóképességüket, és új sejteket hoznak létre (kopások pótlása, sérülések javítása).

teleprészletekkel (mohák, zuzmók), vegetatív szervekkel ~ gyökérrel (pl. akác, gyermekláncfű) ~ hajtással (pl. a szamóca indája, a gyöngyvirág gyöktörzse, a burgonya gumója, a tulipán hagymája, a kardvirág sarjhagymája) ~ levéllel ritkán. Ivartalan szaporítási módok: ~ dugványozás: gyökérrel (rózsa), szárral (muskátli), levéllel (begónia, fokföldi ibolya), ~ bujtás (szőlő, rózsa), ~ szervátültetés: oltás (2-3 rügyes oltóág), szemzés (rügy beültetése→ gyümölcsfák, rózsák). ~ tőosztás (pl. egres) ~ klónozás: azonos információtartalmú DNS-darabok, sejtek vagy szervezetek mesterséges előállítása. A növények klónozása már ipari méretekben folyik, így ugyanis biztosan fajtaazonos és vírusmentes szaporítóanyagot kaphatunk, illetve mag nélküli növényeket is könnyen szaporíthatunk (szőlőoltványok, banáncsemete). -

A növények rendszertani csoportjai A növényvilág fejlődését befolyásolta a fényért, vízért való verseny, a szárazabb élőhelyeken való szaporodás lehetősége.

A növények közül a szárazföldön először a mohák és a harasztok jelentek meg. Mohák Valódi szárazföldi növények, azonban szaporodásukhoz feltétlenül vízre van szükségük. Átmenetet képeznek a telepes és a hajtásos növények között. Fejlettebb képviselőiknél (bár a sejtek közötti munkamegosztás még nem végleges) már megjelennek szövetelemek. A vizet és a tápsókat egész testfelületükön veszik fel. A lombosmoha részei: gyökérszerű szőrök, szárszerű, levélszerű képződmények, spóratartó-nyél, spóratartó tok. Harasztok Az első igazi szárazföldi növények, mivel már a szaporodásukhoz sincs szükségük vízre. Hajtásos növények, gyökerük, száruk, levelük van. Ezeket a szerveket valódi szövetek építik fel. Nyitvatermők Víztől független szaporodás, virág, mag, megjelenése→ a szárazföldi élethez való hatékonyabb alkalmazkodás.

A gombák teste és életműködése

59/60

Zárvatermők Szárukban kialakulnak a gyorsabb szállítást biztosító vízszállító csövek és a rostacsövek. A változatos megjelenésű levelek nagy felülete előnyös a fotoszintézis szempontjából. Gyökérszőrök → hatékonyabb víz- és ionfelvétel. A virág felépítése is előnyösebbé vált. Megjelent a színes virágtakaró és az illatos nedvet termelő nektáriumok, melyek elősegítették az állatbeporzást (rovar-, madár-, csiga-, denevérbeporzás)→ biztosabb megtermékenyítés. A virágban a termőlevél bezárult, így védetté vált a benne lévő egy vagy több magkezdemény. Ezzel együtt a magház falának is részt kell venni a mag védelmében, vagyis a zárvatermőknél új szerv, a termés jelent meg. A magot körülvevő termésfal változatos kialakulása lehetővé teszi az elterjedést, védelmet biztosít, befolyásolja a mag megfelelő fejlődését.

A gombák teste és életműködése Testfelépítésére elsősorban a telepes-fonalas szerveződés jellemző. Testüket kevés kivételtől eltekintve hengeres gombafonalak építik fel, melyek szövedéket képeznek. Főként spórákkal szaporodnak. Heterotróf élőlények. Gyakorlati jelentőségük Szaprofita gombák: az elpusztult növényekkel és állatokkal táplálkoznak, és közben szén-dioxidot szabadítanak fel az anyagok körforgásában nélkülözhetetlenek. - Peronoszpóra (élősködő): a szőlő, a burgonya, a dohány kártevője. Nedves, meleg időben terjed jól, ilyenkor gyakran kell permetezni. - Fejespenész (szaprofita): nedves helyen, a kenyéren, gyümölcsön laza penészbevonatot képez. - Élesztőgombák— A kelt tészták elkészítéséhez sütőélesztőt használunk. A sörélesztő, illetve a borélesztő oxigénhiányos környezetben erjeszt, a cukorból szén-dioxidon kívül etil-alkoholt állít elő. - Ecsetpenész: nevét jellegzetes ecsetszerűen elágazó fonalvégeiről kapta. Anyagcsereterméke a penicillin (antibiotikum). Az antibiotikumok gombák vagy baktériumok által termelt anyagok, amelyek más gombák vagy baktériumok szaporodását gátolják, esetleg elpusztítják őket. A penicillint termelő gombák rokona a rokfortsajton élő nemespenész. - Farontó gombák - Emberi megbetegedéseket okozó gombák: A gombás köröm vastag, sárgás, nem átlátszó. A lábgombásodás közös zuhanyzókban, közös papuccsal nagyon könnyen terjed. - A kalapos gombák (ehető és mérgező) felépítése: tenyésztest (talajban), termőtest (kalap, tönk). A gombaszedés és fogyasztás szabályai A legfontosabb ehető és mérgező gombák felismerése Nagy őzlábgomba Császárgomba Sárga rókagomba Ehető→ Légyölő galóca Világító tölcsérgomba Mérgező→ Párducgalóca

Mezei szegfűgomba Kerti susulyka

Erdőszéli csiperke Gyilkos galóca

A zuzmók Gombák és moszatok (kékbaktériumok és zöldmoszatok) együttélésével (szimbiózis) jöttek létre. Telepes élőlények. Úgynevezett pionír növények, a sziklák felületén is megtelepszenek, és zuzmósavaikkal feloldják a kőzetet, talajt „készítenek” az igényesebb növényeknek. Nagyon igénytelen növények, egyedül a levegő kén-dioxid-tartalmát nem tudják elviselni. (Kén-dioxid az autók kipufogógázában, a kéntartalmú kőszén égéstermékeiben van nagy mennyiségben.) Igen érzékenyen reagálnak a levegő szennyezettségére, eltűnésükkel jelzik a kén-dioxid jelenlétét a környezetben. Az ilyen jelző élőlényeket indikátorszervezeteknek is mondjuk. Felépítése: felső gombakéreg, gombafonalak és moszatsejtek, alsó gombakéreg.