1. Co to jest Biologia i czym się zajmuje?
Biologia jest to nauka o życiu (z grckiego: bios – życie, logos – nauka).
Główne kierunki badań biologicznych:
· podział ze względu na przedmiot badań obejmuje: zoologię (naukę o zwierzętach), botanikę (naukę o roślinach), antropologię (biologię istot człowiekowatych i współczesnego człowieka), mykologię (naukę o grzybach), protistologię (naukę o organizmach jednokomórkowych, pochodzenia roślinnego i zwierzęcego), mikrobiologię (naukę o bakteriach);
· podział według charakteru zjawisk i procesów zachodzących w organizmach żywych:
§ morfologia – zajmuje się budową zewnętrzną i wewnętrzną na poziomie:
- osobniczym to anatomia,
- tkankowym to histologia i anatomia mikroskopowa,
- komórkowym to cytologia,
- molekularnym to ultrastruktura komórek i tkanek;
§ biochemia i biofizyka – funkcje na poziomie molekularnym;
§ embriologia – powstawanie i rozwój zarodka
§ fizjologia – funkcje na poziomie osobniczym
§ genetyka – dziedziczenie i zmienność
§ parazytologia – pasożyty i pasożytnictwo
§ paleontologia – budowa i fizjologia istot wymarłych
§ ewolucjonizm – pochodzenie i zmiany
§ ekologia – wzajemne powiązania między środowiskiem życia a istotami żywymi
§ etologia – nauka o zachowaniu zwierząt i człowieka
2. Co rozumiesz pod pojęciem rozwoju fizycznego?
Cechy rozwoju jest stały postęp uniemożliwiający cofanie się i powrót do stanu pierwotnego. Zmiany te mają charakter progresywny, czyli przechodzenia od prostych poziomów organizacji do coraz bardziej złożonych wyniku, czego powstaje wyższa jakość. Rozwój możemy rozpatrywać jako:
· filogeneza – ewolucyjne zmiany w długo trwających procesach międzypokoleniowych;
· ontogenezę – rozwój osobniczy organizmu od momentu zapłodnienia do śmierci.
3. Wymień i opisz jakościowe cechy rozwoju osobniczego.
Rozwój fizyczny organizmu można rozpatrywać pod względem jakościowym i wyodrębniamy tutaj:
· wzrastanie – powiększanie się ciała:
- rozrost (powiększa się wielkość i masa komórek i tkanek oraz zwiększa się ilość substancji międzykomórkowej),
- rozplem (zwiększa się liczba komórek przez podział komórkowy);
· różnicowanie – doskonalenie budowy organizmu ludzkiego:
- przebudowa struktury komórek i tkanek (cytogeneza i histogeneza),
- grupowanie tkanek w określone układy i narządy (organogeneza),
- dostrajanie się poszczególnych układów i narządów do pozostałych i formowanie się ogólnych kształtów i proporcji organizmu, (typogeneza);
· dojrzewanie – doskonalenie funkcji organizmu ludzkiego:
- narządy i układy ulegają doskonaleniu w zakresie pełnionych funkcji (specjalizacja),
- narządy i układy dostrajają się do funkcji innych układów w ramach całego ustroju (integracja);
· postęp – doskonalenie całego organizmu.
4. Wymień i opisz ilościowe cechy rozwoju osobniczego.
Rozwój fizyczny organizmu można rozpatrywać pod względem ilościowym i wyodrębniamy:
· kinetykę rozwoju – poziom, na jakim rozwój człowieka przebiega np. dzieci w tym samym wieku różnią się wielkościom, jedno jest duże a drugie małe,
· dynamikę rozwoju – dynamika wzrastania w funkcji czasu np. badamy masę ciała dzieci w systemie kwartalnym, roczny,
· rozmach – porównujemy tutaj wielkość rozwoju osobniczego do stanu wyjściowego lub maksymalnej wartości cechy,
· rytmiczność rozwoju – różne tempo rozwoju w poszczególnych etapach ontogenezy np. różne tempo zmiany wysokości ciała człowieka.
5. Z czym się wiąże rozwój organizmu pod względem energetycznym?
Rozwój fizyczny organizmu można rozpatrywać pod względem energetycznym. Energetyka – wykorzystanie źródeł energii w procesach rozwojowych organizmu ludzkiego
· przemiana materii, metabolizm:
§ całokształt zachodzących w komórkach żywego organizmu przemian biochemicznych i związanych z nimi przemian energii, stanowiący podłoże wszelkich zjawisk biologicznych,
§ koniecznym warunkiem przemiany materii jest wymiana materii i energii między organizmem a otoczeniem. Pierwotnymi źródłami energii są: promieniowanie słoneczne i związki chemiczne nieorganiczne wykorzystywane przez organizmy samożywne (autotrofizm) do fotosyntezy i chemosyntezy związków chemicznych organicznych (przekształcanie w składniki własnego organizmu, z kolei związki te stanowią (pokarm) wtórne źródło energii dla wszystkich organizmów, a szczególnie dla cudzożywnych — jedyne źródło pokarmu. Skład jakościowy i ilościowy pobieranej materii jest u różnych gatunków organizmów odmienny, zależny od ich potrzeb pokarmowych (asymilacja, pokarm, odżywianie); zatem warunkiem prawidłowej przemiany materii jest pobieranie przez dany organizm wszystkich niezbędnych mu substancji w odpowiednim stosunku ilościowym oraz pokrycie jego energetycznego zapotrzebowania. Przemianami pobranej materii i energii w żywych organizmach, czyli tzw. pośrednią przemianą materii, zajmuje się biochemia.
Metabolizm procesów rozwojowych:
§ anabolizm – przekształcanie pobranego pokarmu w substancje możliwe do przyswojenia przez organizm oraz magazynowanie substancji zapasowych, prowadzi do wytworzenia złożonych związków chemicznych z prostych cząsteczek, przykładem może być translacja: wytworzenie białek;
§ katabolizm – zużywanie składników chemicznych organizmu na procesy energetyczne ustroju, prowadzi do rozkładu złożonych związków chemicznych do prostych cząsteczek, przykładem jest glikoliza, cykl kwasu cytrynowego, beta-oksydacja kwasów tłuszczowych, reakcje te prowadzą do wytwarzania energii, która jest magazynowana w ATP.
6. Wymień cechy rozwoju osobniczego.
· cechy jakościowe – są zdeterminowane genetycznie i są one stałe i niezmienne. (Nie mają na nie wpływ czynniki paragenetyczne i środowiskowe) np.: grupa krwi liczba palców, kolor tęczówki itp.;
· cechy ilościowe – są częściowo zdeterminowane przez słabo działające geny (poligeniczne), w trakcie rozwoju ulegają przemianom i mają na nie wpływ czynniki środowiskowe np.: wysokość ciała, ciężar ciała, inteligencja itp.
7. Na czym polega samoregulacja procesu ontogenezy?
Samoregulacja procesu ontogenezy (organizmy żywe posiadają zdolność samoregulacji rozwoju osobniczego, determinowanego przez geny:
· homeostaza ontogenetyczna (homeoreza) polega na utrzymaniu równowagi dynamicznej między czynnikami wewnętrznymi organizmu a czynnikami środowiska zewnętrznego, czynniki sterujące procesami samoregulacji ontogenezy
- Rozwój organizmu zgodnie z informacją genetyczną,
- Rozwój zależny od środowiska zewnętrznego,
- Regulacja rozwoju (korygowanie odchyleń)
8. Jakie znasz czynniki rozwoju osobniczego?
Czynniki rozwoju osobniczego człowieka czynniki endogenne genetycznie:
- Wiąże się z właściwościami poszczególnych genów, które posiada osobnik,
- Są to determinanty, które w sposób jednoznaczny i nieodwracalny określają przebieg rozwoju człowieka już w chwili zapłodnienia.
- Czynniki endogenne paragenetyczne (wiążą się z czynnikami rozwojowymi, jakim podlega zarodek i płód),
- Rozwój zarodka i płodu zależy od genów matki,
- Od wieku matki i ojca,
- Kolejności ciąży matki,
- od właściwości organizmu matki w czasie rozwoju zarodka i płodu (metaboliczne właściwości środowiska śródmacicznego),
- Czynniki egzogenne,
- są to czynniki istniejące na zewnątrz organizmu, które wpływają i kształtują jego rozwój,
a) Tryb i styl życia
- Czynnik ten wiąże się np.: rozkład zajęć, odpoczynkiem, snem, posiłkami itp.
b) Wpływ różnych czynników na rozwój osobniczy człowieka (wg J.Bauera)
c) Rozwój osobniczy człowieka jest determinowany przez geny. Tak, więc genotyp każdego człowieka oraz warunki środowiska zewnętrznego, w którym żyje człowiek decydują o rozwoju cech osobniczych człowieka (Fenotyp).
9. Co to jest genotyp i fenotyp?
§ Genotyp: zespól wszystkich genów danego organizmu lub układu alleli jednego locus,
§ Fenotyp: zespół cech osobnika (morfologicznych, anatomicznych, fizjologicznych itp.) stanowiący wynik współdziałania genotypu i warunków środowiskowych
d) Genotyp modyfikuje cechy jakościowe (grupa krwi liczba palców, kolor tęczówki itp.,)
e) Czynniki środowiskowe modyfikują cechy ilościowe osobnika, które stanowią wypadkową oddziaływań cech endogennych i egzogennych.
10. Wyjaśnij, na czym polega „Teoria limitowanego ukierunkowanego rozwoju”.
Organizm człowieka nie reaguje w sposób jednoznaczny na działanie czynników zewnętrznych. Występuje zjawisko rezystencja: jest opór stawiany przez rozwijający się organizm w stosunku do czynników środowiskowych działających modyfikująco na struktury biologiczne organizmu osobnika.
Walońska(1975) uściśliła te pojęcia w „Teoria limitowanego ukierunkowanego rozwoju”
- Rozwój osobnika przebiega według własnego szlaku rozwojowego w określonym genetycznie kanale rozwojowym,
- Tory rozwojowe przebiegają, więc w różny sposób i dla tego wartości końcowe cech u różnych osobników są inne, gdyż uzależnione są od kodu genetycznego, tempa rozwoju oraz czasu wyhamowania tempa rozwoju
11. Co to jest genetyka i jakie są podstawowe koncepcje dotyczące badań nad dziedzicznością?
Genetyka jest nauką zajmującą się badaniem zjawisk dziedziczności i zmienności żywych organizmów (Wysokińska 1999)
W historii genetyki można wyróżnić następujące koncepcje:
§ Koncepcja niezależnego szlaku płciowego i somy (August Weismann),
§ Mendel i jego prawa(Prawo czystości gamet, Prawo jednotypowości mieszańców w pierwszym pokoleniu F1, Prawo segregacji – rozczepienia czynników dziedzicznych w pokoleniu F1, Prawo niezależności rozczepienia czynników dziedzicznych w pokoleniu F2 w przypadku rozpatrywania, co najmniej dwóch par cech.)
§ Chromosomowa teoria dziedziczenia Tomasza Morgana(cechy dziedziczne skupione są w substancji dziedzicznej występującej we wszystkich komórkach organizmu, substancja dziedziczna ma postać chromosomów, chromosomy zbudowane są z genów, które zajmują określone miejsce (loci), geny w chromosomach ułożone są liniowo, każdy gatunek ma stałą określoną liczbę chromosomów (genetycy ze szkoły Morgana)
§ Genetyka molekularna zapoczątkowana przez Watsona i Cricka.( Opisali budowę i rolę kwasu nukleinowego, ustalono liczbę chromosomów człowieka, rozwinęła się inżynieria genetyczna.)
§ Koncepcja niezależnego szlaku płciowego i „somy” (August Weismann)( w momencie zapłodnienia jaja zaczynają się dwa niezależne procesy podziału komórki, pierwsze „somy” powstaje ciało osobnika, drugi „szlak płciowy” związany z wytworzeniem komórek rozrodczych.)
12. Co to jest gen i opisz jego role w organizmie człowieka?
Podstawowe informacje genetyczne dotyczące organizmu człowieka zawarte są w genach,
§ Jądro komórkowe jest magazynem informacji genetycznej. W cząsteczkach jądrowego DNA znajdują się geny, które kontrolują większość procesów życiowych komórki,
§ Euchromatyna – rozluźniona chromatyna, zawiera geny aktywne transkrypcyjne,
§ Cheterochromatyna – skondensowana chromatyna, zawiera DNA nie kodujący oraz geny nie wykorzystywane przez komórkę.
§ Kariolimfa – płyn wypełniający jądro komórkowe,
§ Szorstka siateczka śródplazmatyczna: wewnątrz komórkowy układ rurek i kanalików zbudowanych z pojedynczej błony plazmatycznej, bierze udział w produkcji białek.
§ Gen jest to odcinek DNA zawierający zakodowaną informację genetyczną wystarczającą do syntezy jednego rodzaju białka,
§ Geny znajdujące się w cząsteczkach DNA (kwasu deoksyrybonukleinowego) kontrolują wszystkie procesy życiowe komórki,
§ Gen składa się z części regulujących (promotor, terminator) i części kodujących
§ Promotor stanowi tą część genu, do której przyłączają się czynniki transkrypcyjne i polimeraza RNA,
§ Terminator ta część genu, na którym kończy się transkrypcja
§ część kodująca zawiera informację genetyczna przekazywana na RNA (określone sekwencje aminokwasów stanowiących informację o strukturze białka)
13. Rola chromosomów w organizmie człowieka.
§ Informacja genetyczna jest wykorzystywana do tworzenia białek, które kierują wszystkimi procesami życiowymi komórki, podczas podziału komórkowego nici chromatyny splatają się tworząc chromosomy.
Chromosomy powstają na skutek skracania włókien chromatynowych w komórkach przygotowujących się do podziału. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd połączonych centromerem. Każda chromatyda zawiera jedną cząsteczkę DNA. Obie cząsteczki DNA każdego Chromosomu są takie same, ponieważ są wytworzone podczas replikacji macierzystej cząsteczki DNA. Dzięki temu obie komórki powstające podczas mitozy maja taki sam materiał genetyczny ( każda komórka otrzymuje podczas podziału jedną chromatydę każdego chromosomu). Ilość chromosomów w komórkach somatycznych jest charakterystyczną cechą każdego gatunku.
14. Opisz budowę i funkcje kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA).
Łańcuch DNA to długi, nie rozgałęziony polimer zbudowany z czterech typów podjednostek. Cechą odróżniającą podjednostki od siebie jest rodzaj występującej w nich zasady azotowej. W DNA występują cztery zasady azotowe: adenina, tymina, guanina i cytozyna. Oprócz zasady azotowej określonego rodzaju w skład każdej z podjednostek wchodzi sacharyd deoksyryboza i reszta kwasu fosforowego. Podjednostki związku też deoksyrybonukleotydami lub po prostu nukleotydami są połączone ze sobą wiązaniem wytworzonym między resztą fosforanową należącą do jednej podjednostki a cząsteczką sacharydu należącą do podjednostki bezpośrednio z nią sąsiadującej.
a) Rola DNA:
§ Procesy przemiany materii (metabolizm) stanowią zasadniczą cechę żywych organizmów,
§ Przemiany metaboliczne można podzielić na dwie duże grupy
§ Grupa pierwsza to przemiany anaboliczne:
§ Prowadzą do wytworzenia złożonych związków chemicznych z prostych cząsteczek,
§ Przykładem takich procesów jest translacja, replikacja, transkrypcja, wytwarzanie cukrów złożonych,
§ Translacja: wytwarzanie białka na podstawie informacji genetycznej przenoszonej z jądra komórkowego do cytoplazmy przez cząsteczkę mRNA,
§ Replikacja : wytwarzanie kopi czasteczeg DNA znajdujących się w komórce,
§ Transkrypcja : proces wytwarzania cząsteczki RNA na matrycy jednego łańcucha DNA,
§ Cukry złożone (glikogen, skrobia, chityna, pektyna) są wytwarzane z cukrów prostych (glukoza, fruktoza, ryboza, deoksyryboza),
§ Przemiany anaboliczne wiążą się z zużyciem energii ATP
§ Grupa druga to przemiany kataboliczne:
§ ...
pola-pokot