Elusate süsteemide olemus, koostis (0)

Bioloogia LKT-14
10.11.14
Elusate süsteemide olemus, koostis
Elavad süsteemid koosnevad elusatest molekulidest. Elav molekul on selline, mille keemilised sidemed võimaldavad temal omada erinevat tüüpi ülesehitust ja kus ehituse kaudu on võimalik luua eri funktsioone. Seega elav süsteem on funktsionaalselt elavate molekulide süsteem.
Elavad süsteemid ise on suuremas osas ainulaadsed (seda ka keemiliselt), kuid mingisugustes osades on funktionaalseid kokkulangevusi. Kõik süsteemid

On ehituselt kas rakud või rakusüsteemid- rakk n ainus võimalus eristada väliseid molekule seesmistest funktioonidest,

On ise võimelised end varustama energiaga rakendades selleks neile omaseid ainevahetusradu ja käitumist,

On võimelised analüüsima oma lähisväliskeskkonda ja nad on võimelised selle info alusel kas muutma ainevahetust, käitumist või hakkavad end kaitsma

On paljunemisvõimelised, nad toodavad nendetaolisi süsteeme, mis võivad olla nende ideaalkoopia või osalised jäljendid.
Elavate süsteemide koostis
Siin kehtib lihtne loogika - koostis on määratus funktsioonidest. Seega midagi ei ole tekitatud igaksjuhuks, kõik on seotud mingisuguse ülesandega.

Ehitusülesanne
Süsinik , vesinik , hapnik, lämmastik , fosfor, väävel .
Süsiniku abil luuakse elavate molekulide molekulaarsed skeletid. Süsinik ainsana on võimeline looma neli samatugevat keemilist elastset taset
Vesinik- kõige väiksem aatom - täidab kõik vaba ruumi molekulis.
Hapnik annab molekulidele täiendava aktiivsuse ja ainult sellepärast on võimalik saada energiat- inimene kopsude kaudu saab õhust hapnikku vaid selleks, et kusagil tema kehas saaks HINGAMISE kaudu toota energiat.
Lämmastik annab molekulide ehitusse mitmekesisust, sest lämmastiksideme nurgad on omavahel erinevad võrreldes süsiniku sidemenurkadega.
Fosfor on samuti oluline mitmekesise looja, tema on aga eelkõige energia transpordil vajalik. Väävel aitab mitmekesistada molekule koos hoidvaid sidemeid ja selle kaudu tekivad molekulaarsed superstruktuurid.
11.11.14

Energia transport
Siin toimib kõik läbi fosfori, energia salvestub sidemesse fosfaatrühmade vahel. Seega- kui on vaja energia kuhugi viia, siis kõigepealt tuleb see energia keemilisse sidemesse salvestada ja töökohas tuleb see energia sidemest kätte saada.

Tugevdamine, stabiliseerimine
Siin saab probleemi lahendada, vaid korvalentse sideme asendamisega ioonse sidemega. Seda saab teha metalli sissetoomisel- ioonilise sideme saab ainult metalli ja mittemetalli ühendamisel. Kuna vastav organ ei tohi minna liiga raskeks, siis peavad need metallid olema kõrged- seega IIA rühma metallid ( kaltsium , magneesium ).

Hapniku transport
Magneesium, raud
Verevalk emoglobiin (punases vererakus) magneesiumi ja raua abil võtab sellise kuju, et veri on võimeline lühikest aega hapnikku transportima.

Juhtimine
Floor (f), iood (I), klood (cl), tsink (zn) naatrium (na)
F, I ja zn on keha hormoonide juhtaatomid, nende kaudu on sisesekretsiooninäärmed vabastavad verre harmoone, mis omakorda juhivad meie keha elutegevust. Kloor ja naatrium panevad paika keha osmootse rõhu, mis omakorda määrab ainete liikumist rahuvaheruumi ja raku vahel.

Tervendamine
Hõbe , vask
Hõbe on universaalne elusate süsteemide tervendaja, kuna tema abil paljud keemilised sidemed taas stabiliseeruvad ning paremini korrastub juhtimine. Vask on siseelundite jaoks hädavajalik mikroelement.
See millistest aatomitest kehad koosnevad ei tähenda üldse mitte seda et nüüd kindlasti vastav funktsioon täituks. Selleks on ikkagi vaja molekule, kus need aatomid on komponendina sees. Seega elavate süsteemide jaoks loeb molekul, molekuli jaoks aga loeb iga aatom eraldi.
Põhilised elavate molekulide tüübid

Alkoholid .
Rakkude membraanid ja ühendus torukesed koosnevad kõik vähemalt 1/3 osas alkoholist. Tegemist on siis 3- süsinikuliste alkoholimolekulidega, mille iga süsiniku külge saab pärast ühendada rasvhappe. Sellist võimalust ükski toiduga sisse söödav alkohol ei paku. Keha teeb selle molekuli ise.

Sahhariidid - tsüklilised molekulid.
Tsükkel on aktiivsust tõstev ja stabiilsust tugevdav keemiline struktuur, seega on tegu aktiivsete ja püsivate molekulidega.

Glükoos- universaalne energiaallikas

Fruktoos - puuviljade magustaja, diabeetikute ainus lubatud kasutatav magusaine

Sahharoos - igapäevane magustaja, stabilisaator , antibakteriaalne mingisugusest hulgast alates.

Laktoos - piimasuhkur. Stabilisaator ja energiat andev molekul.

Tselluloos - puitu moodustavmakromolekul.

Kitiin - kõige tugevam sahharit, pudukate välisskeleti materjal, maohammaste materjal, kellel on maohambad nt, teod, haide plakoidsoomuste ja hammaste materjal.
Lipiidid - rasvad, õlid , vahad, steroidid
Rasv või õli + kolmesüsinikuline alkohol = membraanide ehitusmaterjal. Taimne õli on oma koostise suhtes üpris ühekülgne, seetõttu toiduks õli tarbimine ei ole kõige õigem. Rasvades on rasvaahelad palju erineva pikkuseda, tänu millele selle ainevahetuse käigus tekib palju enam mitmekülgsust.
Vahad on eelkõige katte ja kaitse materjalid, millega looduses reeglina kaetakse muus osas õrnad kehaosad : nt. Lindude päranikupuunäärne toodab vaha, millega linnud võiavad oma sulgi, inimese nahk toodab vahamolekule, millega hoitakse kinni välist nahakatet, putukad teevad vahast pesi, jne.
18.11.14
Steroidid on keerulise ehitusega tsüklilised molekulid, mille aktiivsus on sedavõrd kõrge, et nad on võimelised väikeses hulgas määrama tohutu hulga keemiliste reaktsioonide suunda. See tähendab, 1 steroid võib mõjutada miljoneid reaktsioone. Seega steroid on keha jaoks üks juhtmolekul.
Kolesterool - veresoonte tervist mõjutav steroid. Veresoone kvaliteet on määratud tema elastsusjõuga- kui seda jõudu on piisavalt, siis vererõhu muutus soone purunemist ei põhjusta. Kolesterool ladestub veresoonte seintesse ja teeb need sissepoole paksemaks- seega jääb soones vere jaoks ruumi vähemaks ja keskmine vererõhk hakkab tõusma. Lisaks sellele hakkavad paksenditesse kogunema lubinaastud, mis teevad paksendid jäigaks ja rebenevaks. Mingist vererõhu üleshüppamise hetkest alates ei ole võimalik soonte terveks jäämine. Tulemuseks:

Surm läbi sisemise verejooksu

Südameinfarkt, sellega seotud surm

Ajuinsult, sellega seotud kas halvatus või surm

Jäseme kaotus läbi soonesulguse
Kolesteroolirikkad toidud:

Munakollane

Sealiha

Tugevad juustud

Kodulindude nahk

Maiustused; keeksid koogid küpsised , kommid, tordipõhi

Pihvid, poolfabrikaat (pelmeenid, kalapulgad, viineid)
Kolesterooli molekulid jaotuvad keemiliselt kaheks- raskeks ja halvaks ning kergeks ja heaks. Kerge kolesterool ei ole ühegi sellise probleemi tekitaja ning kui seda on kehas piisavalt, siis kerge kolesterool asendab raske ning ei lase halval kolesteroolil kuhjuda. Kerget kolesterooli pakub looduses vaid kala. Lisaks kalale on äärmiselt tervislik juua ka 200 ml punast viinamarjaveini päevas. Punane vein hoiab veresooned elastsetena, seda ka siis, kui neis juba on halba kolesterooli ladestunud.
Valgud - keha otseselt üles ehitavad ja toimima panevad molekulid. Elu on valkude esisteerimisvorm- täpselt selline, nagu on valgu funktsionaalne võimekus, täpselt nii võimas on ka eluvorm ise.
Valgud on polümeerid, mis koosnevad aminohapetest ja nendega seotud muudest molekulidest. Sõltuvalt oma ehitusest võib üks ja sama valk teha palju erinevat tööd, sest kui valku keerata kokku uude kujusse, siis ta kohe käitub teisiti. Jinimesel on valkude kirjutamise võime piiratud 10000 geeniga tema DNA-s. Sellest hoolimata on võimalik lahendada miljoneid keemilisi probleemmomente, sest sama valku lihtsalt keeratakse teistmoodi kokku ja ta teeb nüüd uue töö ära.
Valgu kaudu probleemi lahendamine

Tekib keemiline probleemsituatsioon , see loob signaalmolekuli

Signaal jõuab rakutuuma, selle alusel leitakse tulemus DNA-st probleemi lahendav geen

Geenist tehakse käsukoopia ja see väljub tuumast ning seostub ribosoomiga

Ribosoom ehitab valmis valgu

Valk probleemi kohas keerdub kokku funktsionnalseks ja lahendab probleemi
20.11.14
Rakkude ehitus
Arenguliselt on kõige vanemad eluvormid bakterid , seda sellepärast, et põhimõtteliselt on bakter kestaga ümbritsetud kogum elavat plasmat . Maa arengut silmas pidades said teist tüüpi eluvormid hakata arenema vaid siis, kui ookeanid enam ei keenud ja kui atmosfäär natukenegi hakkas pidurdama ultralühilainelise kiirguse levikut. Sellest tingituna on bakterid vähemalt miljard aastat vanemad kui muud eluvormid. Kui ürgookeanid olid saavutanud kõrgemat järku eluvormide jaoks sobivama temperatuuri, tekkisid selle sisse kõikvõimalikud õgardrakud, mis oma ehituselt sarnanesid eelkõige amööbiga. Hulk aega hiljem olid ühed õgardid omastanud oma saakrakkudelt midagi, mille kaudu oli võimalik valgusest saada anergiat- neist said ookeani pinnal tegutsevad esmased taimerakud . Neist said sinivetikad, kes andsid täiesti uut tüüpi atmosfääri, mis ühel hetkel on ka osooni täis. Sellest hetkest alates sai elu muutuda suuremaks, sai elu minna veest välja.
Need õgardid, kes tegutsesid ookeanide vahepealses sügavuses, olid järjest võimsamad tapjad, järjest paremad liikujad, ja neist said esimesed loomarakud, mis pärast vetikate loodud atmosfääri moodustasid ka esimesi loomi.
Ookeanide põhja kogunesid need rakud, kes ei olnud eriti head teiste kinnipüüdjad, kuid kes olid suurepärased surnud massi ümbertöötlejad- neist said tänapäevased seened. Seene võime orgaanikat ümber töötleda on sisuliselt piiramatu, seetõttu on seened kasutusel ka paljude molekulide tootjana. Seenhaigused on just seetõttu hävitavad, et seene vastu ei saa- ta on tugevaim elusüsteem.
24.11.14
Bakter
Bakter on iseseisev elav plasma , mis omab paksu kesta enda ümber. Kõik, mida bakter oma väliskeskkonda annab ja kõik mida ta saab kulgeb kesta vahendusel.
Kest koosneb põhiliselt sahhariidest ja on üpris happekindel, kuid ei ole vastupidav aluselisele keskkonnale. See tähendab, et bakteri elupaigaks saab olla kas neutraalne või nõrgalt happeline keskkond. Kesta peale on kõikjal andurid , mis annavad bakterile infot tema lähikeskkonna kohta. Andurite andurvälja suurus on umbes 10 bakteri läbimõõtu, seega umbes 50 nanomeetrit.
Kui bakter on enda jaoks määranud teda huvitava keskkonna asukoha, siis mootorpiirkonda käivitades on tal võimalik viburi abil end sinna transportida.
Toitumispiirkonnas lükkab bakter oma plasma lagundavad happsed kanalite kaudu välja ning need happed lõhuvad seda keskkonda, milles bakter on. Mõni sekund pärast hapete väljapumpamist imeb bakter need happejäägid ja lõhutud ained endasse tagasi- nii saab ta süüa. Kui väliskeskkond on keemilise seose osas tugevam bakteri mambraani elastsusjõust, siis välja antud vedelikku bakter enam tagasi ei saa. Sellest momendist alates on bakter näljas. Soola või suhkru lisamisel või vee vähendamisel toiduainest tekitatakse keskkond, kus bakteril enam vett tagasi saada ei õnnestu- seetõttu vastavad toiduained ka säilivad.
Bakteril tuuma ei ole, tema elu programm ehk DNA on otse plasmas. Osa temast on keeratud rõngasse ja see antud hetkel ei toimi, teine osa on lahti keeratud ja toimiv. Aktiivses DNA-s on geenid , millega määratakse bakteri toitumisviis , kaitsmine ja paljunemine. Passiivses DNA-s on geenid teist tüüpi toidu tundmise ja kasutamise kohta.
Ribosoomid on supervalgud, mille tegevuse kaudu ehtiab bakter omale igal ajahetkel vajaminevaid valke. Kuna plasma on liikuv, siis selles peab olema rohkelt ribosoome, et DNA info jõuaks alati nendeni. DNA määrab oma transportmolekulide kaudu, kuidas on vaja uut valku teha. Valgud ise juhivad kogu bakteri elutegevust.
Kui bakteril on energiat piisavalt, siis ta paljuneb. Iga paljunemine tõstab esialgset bakterite arvu kahekordseks. Ideaalkeskkonnas bakter paljuneb iga kahekümne minuti järel, viletsamates paikades kord ööpäevas.
Kui bakteril enam süüa ei ole, siis tema võimalus ellu jääda on tekitada endast spoor . Spoor on bakter, mille kest on veelgi paksem ja mille sees kanaleid ei ole. Spoorina on looduses bakter hävimatu ja soodsate tingimuste taastumisel saab spoorist taas toimiv bakter.
Kõrgemat järku rakud- tuumaga rakud
Taimerakud, loomarakud ja seenerakud
Taimerakk
Nende rakkude funktioonid on palju keerulisemad, et nende tarvis vaja minevate geenide hulk on väga suur. Tuhandete geenide hoidmise tarbeks ongi vaja eraldi üksust- tuuma. Tuumast tulevad infomolekulid on kohe sealsamas tuuma küljes olevas karedapinnalises võrgustikus loetavad ja seal vastavad ribosoomid valmistavad neid valke, mida parasjagu vaja.
Kest koos vakuoolidega annavad rakkudele piisava siserõhu, mille mõjul tekib ise oma kuju tugevalt hoidev rakk. Tänu sellele mahhanismile on võimalik taimi kasvatada väga suurtesse kõrgustesse ja maapinda mööda sisuliselt piiramatu.
Plastiirid on taimede iseloomulikud taimeorganellid ja nende valik on kloroplast, kromoplast , jodoplast, leukoplast, proplastiid. Kloroplastid on seal, kus taim on läbipaistev. Kloroplastides toimub forosüntees, millest taim saab glükoosi. Kuna kloroplasti pinnalt peegeldub tagasi reoheline valguskvant, siis vastav osa on rohelistvärvi.
Jodiplastid ja kromoplastid annavad taime õitele ja lehtedele erinevaid värvusi.
Leukoplastis on taimede varuained, proplastiididest teeb taimerakk just sellise plastiidi, nagu tal parasjagu vaja läheb.
Mitokonder on energia tegutsemise masin, mida on rakus vähemalt kaks tuhat.
Transpordiks kõrgemad rakud ei kasuta vaba liikumist vaid torusid. Terve rakk on vastavaid siledat toruvõrgustikku täis ja selles liigub aine täpselt sinna, kuhu vaja.
Tsentrosoomi läheb vaja raku paljunemise momendil , mil selle organelli tõmbevalgud transpordivad DNA kokkukeeratud üksusi- kromosoome.
Loomarakk .
Loomarakul ei ole kesta, vakuoole, plastiide . Loomarakk peab liikuma, kest ja suured mahutid seda ei võimaldaks. Kuna loomarakk ei fotosünteesi, siis milleks talle plastiidid? Peamine seesmine erinevus on Golgi kompleksi olemasole. See kompleks jaotab ja suunab mistahes molekulide transporti ja selle kaudu määrab raku piiramatu ainevahetusvõime. Loomarakk on 100% õgard ja just sellepärast, et tema Golgi kompleks laseb tal sedasi toimida.
Seenerakk .
Tema on loomaraku ja taimeraku ning ka osaliselt bakteri sümbioos. Taimest tuleb eelkõige kest, bakterist selle kesta imifunktsioon. Erinevus on selles, et bakteril ei ole imitorusid, on lihtsalt avatud kanal. Seenel vastavad imitorud suurendavad imijõudu umbes 2/3 bakteriga võrreldes. Loomarakust on pärit Golgi kompleks. Seega on seenerakk ideaalselt imavsüsteem, mis on kesta tõttu peaaegu hävinematu ja Golgi kompleksi tõttu prkatiliselt kõikesööv. Seened on looduses lagundajad.