Systematyka
Bakterie i archeowce: budowa i różnorodność
Organizacja komórki i funkcje organelli
Kompartmentacja rozdziela reakcje w przestrzeni i pozwala utrzymywać odmienne warunki w organellach. Jądro przechowuje DNA, rybosomy syntetyzują białka, RER modyfikuje białka wydzielnicze i błonowe, a aparat Golgiego je sortuje.
Mitochondria i chloroplasty mają podwójną błonę, koliste DNA, rybosomy podobne do bakteryjnych i dzielą się przez przewężenie. Cechy te wspierają teorię ich endosymbiotycznego pochodzenia.
Lizosomy zawierają hydrolazy działające w kwaśnym środowisku, peroksysomy utleniają wybrane substraty i rozkładają H₂O₂, a wakuola roślinna magazynuje substancje i utrzymuje turgor.
- Otoczka jądrowa jest ciągła z siateczką śródplazmatyczną.
- Rybosomy 80S występują w cytozolu eukariontów, a 70S m.in. u bakterii i w organellach półautonomicznych.
- RER jest szczególnie rozwinięte w komórkach intensywnie wydzielających białka.
- SER uczestniczy w syntezie lipidów, detoksykacji i magazynowaniu Ca²⁺.
Schemat: Organizacja komórki i funkcje organelli
Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.
Podstawa programowa: VI.1
Bakterie i archeowce: budowa, metabolizm i zmienność
Komórka prokariotyczna nie ma jądra otoczonego błoną ani typowych organelli błoniastych. DNA znajduje się w nukleoidzie, a dodatkowe geny mogą występować w plazmidach.
Ściana bakterii zawiera mureinę. Bakterie Gram-dodatnie mają grubą warstwę mureiny, a Gram-ujemne cienką warstwę i błonę zewnętrzną z lipopolisacharydem, co wpływa na barwienie i wrażliwość na leki.
Zmienność zwiększają mutacje oraz horyzontalny transfer genów: transformacja przez pobieranie DNA, transdukcja z udziałem bakteriofaga i koniugacja wymagająca kontaktu komórek.
- Bakterie mogą być foto- lub chemoautotrofami oraz heterotrofami.
- Endospora jest formą przetrwalną, nie sposobem rozmnażania.
- Archeowce różnią się m.in. składem błon i brakiem mureiny.
- Antybiotyki działające na bakterie nie leczą infekcji wirusowych.
Schemat: Bakterie i archeowce: budowa, metabolizm i zmienność
Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.
Podstawa programowa: VI.1
Ekologia populacji, ekosystemów i ochrona różnorodności
Siedlisko oznacza miejsce życia, a nisza obejmuje wymagania, tolerancję, zasoby i rolę gatunku. Zakres tolerancji ma minimum, maksimum i optimum; czynnik najbliższy granicy może ograniczać występowanie.
Dynamika populacji zależy od rozrodczości, śmiertelności, imigracji i emigracji. Wzrost logistyczny zwalnia przy zbliżaniu do pojemności środowiska z powodu konkurencji i ograniczenia zasobów.
Energia przepływa przez poziomy troficzne i jest tracona jako ciepło, natomiast pierwiastki krążą. Produkcja pierwotna stanowi podstawę sieci pokarmowej, a zmiana liczebności jednego gatunku może wywołać kaskadę troficzną.
Ochrona in situ zachowuje gatunki w naturalnym środowisku i chroni interakcje, a ex situ obejmuje np. banki genów i hodowle zachowawcze.
- Konkurencja wewnątrzgatunkowa zwykle nasila się ze wzrostem zagęszczenia.
- Sukcesja pierwotna zaczyna się bez gleby, wtórna po zaburzeniu z zachowaną glebą.
- Bioindykator reaguje w przewidywalny sposób na warunki środowiska.
- Różnorodność obejmuje poziom genetyczny, gatunkowy i ekosystemowy.
Schemat: Ekologia populacji, ekosystemów i ochrona różnorodności
Zależność między zmiennymi i jej interpretacja.
Podstawa programowa: VI.1
Najczęstsze błędy
„Każda komórka eukariotyczna ma jądro”
Poprawnie: Dojrzałe erytrocyty ssaków i człony rurek sitowych są przykładami wyspecjalizowanych komórek bez jądra.
„Mitochondria są całkowicie niezależne od jądra”
Poprawnie: Mają własne DNA, lecz większość ich białek jest kodowana w jądrze i importowana z cytozolu.
„Bakterie nie mają DNA, bo nie mają jądra”
Poprawnie: Mają chromosom w nukleoidzie oraz często plazmidy; brak jądra oznacza brak otoczki jądrowej.
„Koniugacja jest rozmnażaniem płciowym”
Poprawnie: Jest transferem DNA między komórkami i nie zwiększa bezpośrednio ich liczby.
Zadania z odpowiedziami
1. Komórka wydzielnicza
Wskaż organelle szczególnie rozwinięte w komórce produkującej i wydzielającej enzym białkowy.
- 1.Określ miejsce syntezy białka.
- 2.Wskaż drogę modyfikacji i sortowania.
- 3.Dodaj organellum dostarczające ATP.
Odpowiedź
Rozwinięte są rybosomy i RER, aparat Golgiego, pęcherzyki wydzielnicze oraz mitochondria. Białko przechodzi szlakiem RER → Golgi → pęcherzyki → błona.
2. Oporność na antybiotyk
Wyjaśnij, dlaczego stosowanie antybiotyku może zwiększać udział bakterii opornych.
- 1.Wskaż istniejącą zmienność populacji.
- 2.Określ czynnik selekcyjny.
- 3.Porównaj przeżycie i rozmnażanie bakterii wrażliwych i opornych.
Odpowiedź
Antybiotyk eliminuje głównie bakterie wrażliwe. Bakterie z allelem oporności częściej przeżywają i rozmnażają się, dlatego częstość tego allelu rośnie.
3. Kaskada troficzna
Przewidź wpływ spadku liczebności drapieżnika na roślinożerców i rośliny.
- 1.Wskaż bezpośrednią relację drapieżnik–ofiara.
- 2.Przewidź zmianę presji roślinożerców.
- 3.Zapisz pośredni skutek dla biomasy roślin.
Odpowiedź
Mniejsza presja drapieżnicza może zwiększyć liczebność roślinożerców, co nasila zgryzanie i obniża biomasę roślin — jest to kaskada odgórna.
Podsumowanie
- Otoczka jądrowa jest ciągła z siateczką śródplazmatyczną.
- Rybosomy 80S występują w cytozolu eukariontów, a 70S m.in. u bakterii i w organellach półautonomicznych.
- Kompartmentacja rozdziela reakcje w przestrzeni i pozwala utrzymywać odmienne warunki w organellach. Jądro przechowuje DNA, rybosomy syntetyzują białka, RER modyfikuje białka wydzielnicze i błonowe, a aparat Golgiego je sortuje.
- Bakterie mogą być foto- lub chemoautotrofami oraz heterotrofami.
- Endospora jest formą przetrwalną, nie sposobem rozmnażania.
- Komórka prokariotyczna nie ma jądra otoczonego błoną ani typowych organelli błoniastych. DNA znajduje się w nukleoidzie, a dodatkowe geny mogą występować w plazmidach.
- Konkurencja wewnątrzgatunkowa zwykle nasila się ze wzrostem zagęszczenia.
Słownik pojęć
- Kompartmentacja
- Podział wnętrza komórki na przedziały o różnych funkcjach i warunkach.
- Organelle półautonomiczne
- Mitochondria i chloroplasty mające część własnego aparatu genetycznego.
- Endosymbioza
- Trwałe współżycie, w którym jeden organizm żyje wewnątrz drugiego.
- Nukleoid
- Obszar cytoplazmy prokarionta zawierający chromosom.
- Plazmid
- Mała, zwykle kolista cząsteczka DNA replikująca się niezależnie.
- Horyzontalny transfer genów
- Przekazywanie DNA między organizmami poza dziedziczeniem rodzic–potomstwo.
- Nisza ekologiczna
- Zespół wymagań, zasobów i relacji określających funkcjonowanie gatunku.
- Pojemność środowiska
- Maksymalna trwała liczebność populacji możliwa przy danych zasobach.