Człowiek — układy narządów
Rozmnażanie i rozwój zwierząt
Błona komórkowa i transport substancji
Dwuwarstwa fosfolipidowa stanowi barierę dla jonów i większości cząsteczek polarnych, ale przepuszcza małe cząsteczki niepolarne. Białka błonowe pełnią funkcję kanałów, przenośników, pomp, receptorów i enzymów.
Dyfuzja prosta i wspomagana zachodzą zgodnie z gradientem elektrochemicznym i nie wymagają bezpośredniego nakładu ATP. Transport aktywny przenosi substancję wbrew gradientowi, wykorzystując energię ATP lub energię gradientu innego jonu.
Osmoza jest ruchem wody przez błonę półprzepuszczalną do roztworu o niższym potencjale wody. W komórce roślinnej napływ wody zwiększa turgor, a w roztworze hipertonicznym utrata wody może wywołać plazmolizę.
- Kanał tworzy hydrofilową drogę przez błonę, a przenośnik zmienia konformację.
- Pompa Na⁺/K⁺ transportuje 3 Na⁺ na zewnątrz i 2 K⁺ do komórki na 1 ATP.
- Endocytoza wprowadza duże cząstki lub płyn w pęcherzykach.
- Egzocytoza umożliwia wydzielanie hormonów, enzymów i neuroprzekaźników.
Schemat: Błona komórkowa i transport substancji
Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.
Podstawa programowa: XI.2.9a
Rozmnażanie i regulacja rozwoju roślin
W przemianie pokoleń haploidalny gametofit wytwarza gamety mitotycznie, a diploidalny sporofit — zarodniki mejotycznie. W ewolucji roślin lądowych rośnie dominacja i samodzielność sporofitu, a gametofit ulega redukcji.
U okrytonasiennych pyłek przenosi gametofit męski. Podwójne zapłodnienie daje zygotę 2n oraz bielmo zwykle 3n; zalążek przekształca się w nasienie, a zalążnia najczęściej w owoc.
Auksyny regulują wydłużanie komórek i dominację wierzchołkową, a etylen m.in. dojrzewanie owoców i opadanie organów. Tropizm jest kierunkową reakcją wzrostową zależną od kierunku bodźca, a nastia nie zależy od jego kierunku.
- Mszaki mają dominujący gametofit; u roślin naczyniowych dominuje sporofit.
- Łagiewka pyłkowa uniezależnia zapłodnienie roślin nasiennych od wody środowiskowej.
- Liścienie mogą magazynować lub przekazywać substancje odżywcze siewce.
- Nierównomierny rozkład auksyn może powodować wygięcie organu.
Schemat: Rozmnażanie i regulacja rozwoju roślin
Kolejne etapy procesu wraz z kierunkiem zmian.
Podstawa programowa: XI.2.9a
Plan budowy zwierząt i przystosowania
Porównywanie zwierząt wymaga wspólnych kryteriów: symetrii, liczby listków zarodkowych, rodzaju jamy ciała, segmentacji, budowy układów narządów i sposobu rozwoju.
Narządy wymiany gazowej mają dużą powierzchnię, cienką barierę i zwykle sprawny transport gazów. Sposób wydalania azotu zależy od dostępności wody: amoniak jest toksyczny, mocznik mniej toksyczny, a kwas moczowy oszczędza wodę.
U kręgowców przejście na ląd wiązało się m.in. ze zmianami kończyn, płuc, osłon ciała, zapłodnienia i rozwoju zarodka. Błony płodowe uniezależniły rozwój owodniowców od wody środowiskowej.
- Parzydełkowce są dwuwarstwowe i mają jamę chłonąco-trawiącą.
- Stawonogi mają segmentowane ciało, odnóża członowane i oskórek chitynowy.
- Szkarłupnie są wtórouste, a dorosłe zwykle wykazują symetrię promienistą.
- Ptaki i ssaki są stałocieplne, lecz cecha powstała niezależnie w obu liniach.
Podstawa programowa: XI.2.9a
Rozmnażanie, rozwój zarodkowy i regulacja cyklu
Spermatogeneza daje cztery haploidalne komórki z jednego spermatocytu I rzędu, a oogeneza jest asymetryczna i daje jedną dużą komórkę jajową oraz ciałka kierunkowe. Różnica wynika z potrzeby zachowania cytoplazmy i zapasów w oocycie.
W cyklu menstruacyjnym FSH pobudza rozwój pęcherzyka, estrogen odbudowę endometrium, wyrzut LH owulację, a progesteron z ciałka żółtego utrzymuje błonę śluzową macicy.
Zapłodnienie przywraca diploidalność i inicjuje bruzdkowanie. Implantacja blastocysty umożliwia powstanie łożyska, które pośredniczy w wymianie, ale krew matki i płodu nie miesza się bezpośrednio w prawidłowych warunkach.
- Akrosom zawiera enzymy ułatwiające przejście przez osłony komórki jajowej.
- Reakcja korowa ogranicza polispermę.
- hCG podtrzymuje ciałko żółte we wczesnej ciąży.
- Owodnia, kosmówka, omocznia i pęcherzyk żółtkowy są błonami płodowymi owodniowców.
Schemat: Rozmnażanie, rozwój zarodkowy i regulacja cyklu
Kolejne etapy procesu wraz z kierunkiem zmian.
Podstawa programowa: XI.2.9a
Najczęstsze błędy
„Osmoza jest ruchem substancji rozpuszczonej”
Poprawnie: W osmozie przemieszcza się rozpuszczalnik, najczęściej woda, przez błonę półprzepuszczalną.
„Transport wspomagany wymaga ATP”
Poprawnie: Dyfuzja wspomagana wykorzystuje białka, ale zachodzi zgodnie z gradientem i nie wymaga bezpośredniej hydrolizy ATP.
„Zarodniki i gamety powstają zawsze w mejozie”
Poprawnie: Zarodniki powstają mejotycznie u sporofitu, a gamety mitotycznie u haploidalnego gametofitu.
„Owoc powstaje z zalążka”
Poprawnie: Z zalążka powstaje nasienie, natomiast owoc najczęściej rozwija się ze ściany zalążni.
Zadania z odpowiedziami
1. Plazmoliza komórki roślinnej
Wyjaśnij zmiany w komórce skórki cebuli umieszczonej w stężonym roztworze sacharozy.
- 1.Określ toniczność roztworu względem soku komórkowego.
- 2.Wskaż kierunek ruchu wody.
- 3.Opisz zmianę objętości wakuoli i położenia protoplastu.
Odpowiedź
Roztwór jest hipertoniczny, dlatego woda wypływa z komórki. Wakuola i protoplast kurczą się, a błona komórkowa odstaje od ściany — zachodzi plazmoliza.
2. Fototropizm pędu
Wyjaśnij wygięcie pędu w stronę jednostronnego światła.
- 1.Wskaż redystrybucję auksyny.
- 2.Porównaj tempo wydłużania komórek obu stron.
- 3.Połącz nierówny wzrost z kierunkiem wygięcia.
Odpowiedź
Auksyna gromadzi się po stronie zacienionej i zwiększa tam wydłużanie komórek. Szybszy wzrost tej strony powoduje wygięcie pędu ku światłu.
3. Przystosowanie ptaków do lotu
Wykaż związek budowy układu oddechowego ptaka z dużym zapotrzebowaniem energetycznym lotu.
- 1.Wskaż worki powietrzne i przepływ przez płuca.
- 2.Podkreśl ciągłość wentylacji powierzchni wymiany.
- 3.Połącz z intensywnym oddychaniem tlenowym.
Odpowiedź
Jednokierunkowy przepływ powietrza przez płuca i działanie worków powietrznych utrzymują wydajną wymianę także podczas wydechu, wspierając wysokie tempo metabolizmu mięśni lotu.
4. Skutek braku wyrzutu LH
Przewidź wpływ braku szczytu LH w połowie cyklu.
- 1.Wskaż proces wyzwalany przez LH.
- 2.Określ powstanie ciałka żółtego.
- 3.Przewidź poziom progesteronu i przygotowanie endometrium.
Odpowiedź
Nie dochodzi do prawidłowej owulacji i powstania ciałka żółtego, przez co progesteron pozostaje niski, a endometrium nie jest właściwie utrzymywane.
Podsumowanie
- Kanał tworzy hydrofilową drogę przez błonę, a przenośnik zmienia konformację.
- Pompa Na⁺/K⁺ transportuje 3 Na⁺ na zewnątrz i 2 K⁺ do komórki na 1 ATP.
- Dwuwarstwa fosfolipidowa stanowi barierę dla jonów i większości cząsteczek polarnych, ale przepuszcza małe cząsteczki niepolarne. Białka błonowe pełnią funkcję kanałów, przenośników, pomp, receptorów i enzymów.
- Mszaki mają dominujący gametofit; u roślin naczyniowych dominuje sporofit.
- Łagiewka pyłkowa uniezależnia zapłodnienie roślin nasiennych od wody środowiskowej.
- W przemianie pokoleń haploidalny gametofit wytwarza gamety mitotycznie, a diploidalny sporofit — zarodniki mejotycznie. W ewolucji roślin lądowych rośnie dominacja i samodzielność sporofitu, a gametofit ulega redukcji.
- Parzydełkowce są dwuwarstwowe i mają jamę chłonąco-trawiącą.
Słownik pojęć
- Gradient elektrochemiczny
- Łączny wpływ różnicy stężeń i potencjału elektrycznego na ruch jonu.
- Turgor
- Ciśnienie protoplastu na ścianę komórkową wynikające z napływu wody.
- Plazmoliza
- Odstawanie protoplastu od ściany wskutek utraty wody.
- Gametofit
- Haploidalne pokolenie wytwarzające gamety.
- Sporofit
- Diploidalne pokolenie wytwarzające zarodniki w mejozie.
- Tropizm
- Kierunkowa reakcja wzrostowa na bodziec.
- Wtóroustość
- Rozwój, w którym pragęba przekształca się zwykle w odbyt.
- Homologia
- Podobieństwo wynikające ze wspólnego pochodzenia ewolucyjnego.