Różnorodność roślin
Transport wody i soli mineralnych u roślin
Pierwiastki biogenne i właściwości wody
Pierwiastki biogenne C, H, O, N, P i S tworzą większość związków organicznych. Węgiel buduje szkielety cząsteczek, azot występuje w aminokwasach i zasadach azotowych, fosfor w ATP, kwasach nukleinowych i fosfolipidach, a siarka stabilizuje część białek przez mostki disiarczkowe.
Polarna budowa cząsteczki wody i możliwość tworzenia wiązań wodorowych wyjaśniają jej dużą pojemność cieplną, wysokie ciepło parowania, kohezję, adhezję i dobre właściwości rozpuszczające wobec substancji jonowych oraz polarnych.
Lód ma mniejszą gęstość niż ciekła woda, ponieważ wiązania wodorowe tworzą uporządkowaną, luźniejszą sieć. Dzięki temu zamarzanie zbiorników zaczyna się od powierzchni, a warstwa lodu ogranicza dalszą utratę ciepła.
- Fe jest składnikiem hemu, a jego niedobór ogranicza transport tlenu.
- I jest potrzebny do syntezy hormonów tarczycy.
- F wpływa na mineralizację szkliwa, lecz nadmiar może prowadzić do fluorozy.
- Parowanie wody z powierzchni liścia lub skóry odbiera dużo energii i chłodzi organizm.
Schemat: Pierwiastki biogenne i właściwości wody
Budowa cząsteczki połączona z jej właściwościami.
Podstawa programowa: IX.3.1
Tkanki i transport w roślinie
Tkanki twórcze zachowują zdolność podziału, a stałe specjalizują się m.in. w ochronie, przewodzeniu, fotosyntezie i wzmacnianiu. Budowa organów roślinnych wynika ze współpracy tych tkanek.
W ksylemie woda i sole są transportowane głównie ku górze dzięki transpiracji, kohezji wody i adhezji do ścian naczyń. Ujemne ciśnienie powstające w liściu jest przenoszone wzdłuż ciągłego słupa wody.
Floem przewodzi sacharozę od źródeł do ujść. Aktywny załadunek zwiększa stężenie osmotyczne rurek sitowych, powoduje napływ wody i przepływ masowy pod dodatnim ciśnieniem.
- Aparaty szparkowe regulują wymianę CO₂, O₂ i pary wodnej.
- Endoderma z pasemkami Caspary'ego wymusza selektywne przejście do walca osiowego.
- Drewno przewodzi głównie wodę i sole, łyko — związki organiczne.
- Włośniki zwiększają powierzchnię chłonną młodego korzenia.
Schemat: Tkanki i transport w roślinie
Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.
Podstawa programowa: IX.3.2
Nerki, osmoregulacja i homeostaza
W kłębuszku wysokie ciśnienie powoduje filtrację osocza do torebki Bowmana. Komórki i duże białka pozostają we krwi, a w moczu pierwotnym znajdują się woda i małe cząsteczki.
W kanalikach zachodzą selektywna resorpcja i sekrecja. Glukoza i aminokwasy są niemal całkowicie odzyskiwane, a pętla Henlego tworzy gradient osmotyczny rdzenia nerki umożliwiający zagęszczanie moczu.
ADH zwiększa przepuszczalność kanalika zbiorczego dla wody, a aldosteron nasila resorpcję Na⁺ i wydzielanie K⁺. Regulacja działa w pętlach sprzężenia zwrotnego i dostosowuje objętość oraz skład płynów.
- Filtracja zależy od ciśnienia i bariery filtracyjnej.
- Resorpcja glukozy może ulec nasyceniu przy bardzo wysokiej glikemii.
- Mocznik uczestniczy w utrzymaniu wysokiej osmolarności rdzenia nerki.
- Nerki regulują też pH przez wydzielanie H⁺ i gospodarkę HCO₃⁻.
Schemat: Nerki, osmoregulacja i homeostaza
Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.
Podstawa programowa: IX.3.3
Najczęstsze błędy
„Woda rozpuszcza wszystkie substancje”
Poprawnie: Woda dobrze rozpuszcza jony i związki polarne, lecz słabo rozpuszcza substancje niepolarne, np. większość lipidów.
„Woda jest pompowana w ksylemie przez żywe komórki”
Poprawnie: Główną siłą jest podciśnienie transpiracyjne; elementy przewodzące ksylemu są w dojrzałości martwe.
„Mocz powstaje wyłącznie przez filtrację”
Poprawnie: Ostateczny skład jest wynikiem filtracji, resorpcji i sekrecji w różnych odcinkach nefronu.
„Filamenty aktyny i miozyny skracają się”
Poprawnie: Filamenty zachowują długość i przesuwają się względem siebie, skracając sarkomer.
Zadania z odpowiedziami
1. Dlaczego pocenie chłodzi organizm?
Wyjaśnij mechanizm obniżania temperatury ciała podczas parowania potu.
- 1.Wskaż, że parowanie wymaga energii.
- 2.Określ źródło tej energii.
- 3.Połącz odpływ energii ze zmianą temperatury skóry.
Odpowiedź
Cząsteczki wody pobierają energię cieplną ze skóry, aby przejść w stan gazowy. Utrata energii przez skórę obniża jej temperaturę i wspiera termoregulację.
2. Skutek niedoboru ADH
Przewidź objętość i stężenie moczu przy niedoborze ADH.
- 1.Określ przepuszczalność kanalika zbiorczego dla wody.
- 2.Przewidź resorpcję wody.
- 3.Połącz z objętością i osmolarnością moczu.
Odpowiedź
Kanaliki zbiorcze słabo przepuszczają wodę, dlatego mniej wody wraca do krwi. Powstaje duża objętość rozcieńczonego moczu.
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
- Fe jest składnikiem hemu, a jego niedobór ogranicza transport tlenu.
- I jest potrzebny do syntezy hormonów tarczycy.
- Pierwiastki biogenne C, H, O, N, P i S tworzą większość związków organicznych. Węgiel buduje szkielety cząsteczek, azot występuje w aminokwasach i zasadach azotowych, fosfor w ATP, kwasach nukleinowych i fosfolipidach, a siarka stabilizuje część białek przez mostki disiarczkowe.
- Aparaty szparkowe regulują wymianę CO₂, O₂ i pary wodnej.
- Endoderma z pasemkami Caspary'ego wymusza selektywne przejście do walca osiowego.
- Tkanki twórcze zachowują zdolność podziału, a stałe specjalizują się m.in. w ochronie, przewodzeniu, fotosyntezie i wzmacnianiu. Budowa organów roślinnych wynika ze współpracy tych tkanek.
- Filtracja zależy od ciśnienia i bariery filtracyjnej.
Słownik pojęć
- Pierwiastki biogenne
- C, H, O, N, P i S — pierwiastki tworzące podstawowe związki organiczne.
- Adhezja
- Przyciąganie cząsteczek różnych substancji, np. wody i ściany naczynia.
- Źródło
- Organ produkujący lub uwalniający asymilaty do floemu.
- Filtracja kłębuszkowa
- Przesączanie wody i małych substancji z krwi do torebki Bowmana.
- Osmolarność
- Łączne stężenie cząstek osmotycznie czynnych.
- Antagonizm mięśni
- Przeciwstawne działanie par mięśni wykonujących ruch w obu kierunkach.
- Nisza ekologiczna
- Zespół wymagań, zasobów i relacji określających funkcjonowanie gatunku.
- Kaskada troficzna
- Pośrednie skutki zmiany jednego poziomu troficznego dla innych poziomów.