Esimese nelja kursuse materjal (2)

Bioloogia Uurimisobjektid
Bioloogia - eluteadus, mis uurib elu ja elu avaldusi .
Elusorganismid jagunevad riikideks[kõige suuremad süstemaatilised üksused]
Riigid : Eeltuumsed e. prokarüoodid[tuum pole välja arenenud] a] Bakterid [üherakulised aga teatud bakterid võivadmoodustada koloonia]. Nad on lihtsa ehitusega ja eeltuumsed. Päristuumsed e. eukarüoodid - organism, kellel on välja arenenud tuum. b] Protistid e. algloomad , vetikad ja primitiivsed seened. NB! Protistide rühm on küllaltki muutlik ja pole lõplikult paika pandud. c] seened. Hallikud[hallitusseened], Kübarseened[ kand ja kottseened ], samblikud [vetikas+ seen ]. d] taimed = samblad -> katteseemnetaimed e] loomad = selgrootud ja selgroogsed .
Elusorganismide hulka ei kuulu : + Priionid - närvisüsteemi kahjustav valk(hullulehmatõbi) + Viirused - Molekulkompleksid
Elule omased tunnused
+ Rakuline ehitus. (võivad olla eeltuumsed või päristuumsed) + Paljunemine. (eesmärgiks järglaste taastootmine liigi säilitamiseks) a) Suguline b) Mittesuguline(jaguneb : eoseline , vegetatiivne ) + Ainevahetus . Kõik elusorganismid on AVATUD SÜSTEEMID st. nad vahetavad keskkonnaga ainet, energiat ja infot. (Energia jaotus : osa vabaneb soojusena, osa salvestatakse ja osa kasutatakse koheselt elutegevuse läbiviimiseks) + Kasv - Organismi mõõtude pöördumatu suurenemine, eesmärgiks saavutada paljunemiseks vajalkud mõõtmed. Elusorganismide kasv põhineb ainevahetusel ja toimub läbi rakkude arvu suurenemise. + Kohanemine ja Kohastumine . a) kohastumine - Pärilikud muutused, mis aitavad organismidel sobituda elukeskkonda. Tekkinud evolutsiooni vältel. N : Kalade kohastumused eluks vees. Kohastumused iseloomustavad isendite rühma. b) Kohanemine - Organismi poolt elu jooksul omandatud tunnused, mis ei pärandu järglastele. N: Tressur või keele oskus. Kohanemine on iseloomulik üksikisikule. + Areng - Protsess, mille tulemusena muutub organismi ehitus keerulisemaks ja muutub organismi elutalitus. (jaguneb : Otsene, moondega) + Mitmekesisus . Kirjeldatud liike maailmas : 2 milj. Kirjeldamata liike 3 milj. Kokku liike maailmas 5 - 30! milj. Peamiselt vihmametsades elavate putukate arvel. + Piiritletud eluiga. (Bakterid 30 min. -> mägimännid 6000 a.) + Stabiilne sisekeskkond . Erinevus väliskeskkonnast saavutatakse nende vahenditega : a) biobarjäärid (nahk, limaskest) b) Regulatsioonisüsteemid (veekaotusest teavitatakse januga) c) Aktiivne reageerimine muutustele. (alused : info vastuvõtt, ümbertöötlus ja vastureaktsioon) + Muutlikus - Kõik organismid on üksteisest erinevad. Põhineb pärilikel erinevustel. EELIS : kõikidesse organismidesse suhtub keskkond individuaalselt. (Kogu populatsioon ei sure kunagi bioloogiliste haigusetekitajate tõttu välja) + Kõrgkorrastatud sisestruktuur st. kõikide elusorganismide ehituse järgitakse kindlaid printsiipe rakkude, kudede ja organite tasadil. + Biomolekulide esinemine. Biomolekulid esinevad vaid elusorganismides (DNA, Valgud )
Ainevahetus - toitainete omastamine keskkonnast, selle kehaomaseks muutmine ja jääkainete eritamine.
Bioloogilise organiseerituse tasandid
1. Biomolekule uurib molekulaarbioloogia . (DNA, Valgud, RNA) 2. Rakustruktuure ja rakke uurib tsütoloogia e. rakubioloogia . (Bakterid, taime-, looma-, ja seenerakud . Protistid) 3. Kudesid uurib Koebioloogia e. histoloogia. (Taimed = kattekude, Loomad = epiteelkude) 4. Elundite ja organite tööd uurivad Anatoomia(ehitust) ja Füsioloogia(talitlust). (leht, õis, kops , maks) 5. Organisme uurivad Zooloogia , Botaanika, Mükoloogia, Geneetika ja Biokeemia . (taimed, loomad, seened) 6. Populatsiooni uurivad Ökoloogia, Evolutsionism ja Geneetika. (KULDkogred tiigis ) 7. Liike uurib Süstemaatika. (HARILIK Võilill) 8. Kooslust uurib sünökoloogia. (Taimekooslus, loomakooslus ) 9. Ökosüsteemi uurib Süsteem-ökoloogia. (Mets, järv, põld, meri, raba , ookean) 10. Biosfääri uurib globaal -ökoloogia. (Atmosfäär kuni 15km, Hüdrosfäär kuni 11km ja Litosfäär kuni 2km
KOE moodustavad sarnase ehituse, talitluse ja päritoluga rakud ja raku vaheaine . POPULASIOON - a) ühe liigi isendid, kes asustavad teatud territooriumit. b) isendid, kes ristuvad omavahel vabalt c) isendid kes on isoleeritud teistest sama liigi populatsioonidest. N : KULDkogred tiigis KOOSLUS - Hõlmab kõik antud alal esinevad populatsioonid. ÖKOSÜSTEEM - hõlmab antud territooriumil nii elusorganismid kui eluta keskkonna, mis üksteist vastastikku mõjutavad. BIOSFÄÄR - Planeedi maa see osa, kus levib elu või leidub elutegevuse jälgi.
Bioanorgaaniline keemia
Bioanorgaaniline keemia on piiriteadus mis uurib : 1. keemiliste elementide leidumist organismides. 2. Nende elementide ülesandeid.
Organismide koostisest on leitud 70-80 erinevat elementi (enamusi väga väheses hulgas ja nende ülesannet ei teata). Keemilised elemendid mida organismis leidub jagatakse 3 rühma : 1. Makroelemendid -> nende arvele jääb 98-99% organismi elementaarkoostisest. (C, H, O, N, P, S [mittemetallid ja väikese massiga]) 2. Ioonide esinevad elemendid e. mesoelemendid (katioonid : Na, K, Mg, Ca. Anioonid : Cl). Neid leidub organismis 0,... % 3. Mikroelemendid . Eri organismides on mikroelemente erinev hulk. (Fe, As, Br, Sn, Si, Se, Cr, Fl, Ni, V, Mo, I, Co, Mn, Zn, Cu). Metallid + mittemetallid. Hulk : 0,00..%. NB! Ühtviisi ohtlik organismile on nii mikroelementide puudus kui ka üleküllus.
Makroelementide üldiseloomustus
Süsinik* - Organismide keskne element. Kõik organismid koosnevad orgaanilistest süsinikuühenditest. 1. Annab püsivaid keemilisi sidemeid . 2. Süsinik võib moodustada mitmesuguse kujuga ühendeid(sirged, hargnevad ja tsüklilised) 3. Organismid suudavad süsinikuühendeid ise sünteesida ja lagundada. Organism tarbib : a) anorgaanilisi süsinikuühendeid (taimed vajavad süsihappegaasi fotosünteesiks ja tagab loomadel hingamisfunktsiooni). b) Orgaanilisi süsinikuühendeid (loomad söövad). Vesinik * - Organismis on vesinikul 2 ülesannet : 1) vesinik osaleb vesinik- sidemete(nõrgad sidemed) moodustamisel. ( vesiniksidemed on H ja O ja H ja N vahel). VESINIKSIDEMED STABILISEERIVD BIOMOLEKULE. 2) Mida rohkem on orgaanilises ühendis vesinikku, seda rohkem ta lõhustumusel energiat annab. ( rasv (1g) - 1 Kcal, süsivesikud - 4 kcal, Alkohol - 7 Kcal) Hapnik* - Hapniku arvele langeb massilt suurim osa. Hapnik on oksüdeerija rollis. 1. Hapnik osüdeerib rakkudes toitaineid. ( Toitaine + O = C02 + H2O [vabaneb energia]) 2. Organism toodab hapniku reaktiivseid osakesi ja need on äärmiselt reaktsioonivõimelised. Suhtelt hapnikuga saab organismid jagada kaheks : a)aeroobsed(vajavad eluks hapnikut ) b)anaeroobsed(ei vaja eluks hapnikku) * - KUULUVAD KÕIGI BIOMOLEKULIDE KOOSTISESSE. Lämmastik - 1) lämmastik kuulub vaid teatud biomolekulide koostisesse (Valk, DNA) 2)Mitmekesistab biomolekulide koostist. 3) osaleb vesiniksidemete tekkes . 4) suurendab ühendite reaktsioonivõimet. - Gaasilist lämmastikku omastavad mügarbakterid ja mõned vetikaliigid. - Mineraalseid lämmastikuühendeid omastavad taimed (väetis) aga ka loomad. - Orgaanilisi lämmastikuühendeid omastavad loomad. (valgud) Fosfor - Leidub teatud biomolekulides (DNA) 1) tõstab ühendi raktsioonivõimet. 2) Moodustab erilisi e. makroergilisi keemilisi sidemeid. (teatud fosforiühendid salvestavad energiat) Väävel - Leidub vaid Valkudes ja vitamiinides. N: Muna ja Oad. 1) tõstab ühendi reaktsioonivõimet. 2) moodustab valke stabiliseerivaid sidemeid. (S-S tüüpi) 3) Aitab kahjutuks muuta organismis mürgiseid ühendeid.
Mesoelementide iseloomustus.
Naatrium - Leidub eriti loomorganismides. Naatrium on rakuväline element st. teda on rohkem rakkude vahel kui rakkude sees. 1) Reguleerib organismi veereziimi.(seob vett) 2) Osaleb rakusisestes transpordiprotsessides, mis toimuvad läbi rakumembraani. 3) Osaleb rakkude pinnalaengu tekkes. Kaalium - Leidub eriti taimeorganismides. Asub põhiliselt rakkude sees. Ülesanded on samad mis naatriumil, kuid kaaliumipuudus võib tekkide kergemini. Kaaliumipuudus mõjub südamele (kaaliumit saab rosinatest). Kaltsium - Saadakse loomsetest toiduainetest. Eriti vedelates piimatoodetes. 1) Osaleb luu ja kõhrkoe moodustamisel. 2) Osaleb vere hüübimisel. 3) Loomadel osaleb bioloogiliste signaalide edastamisel. Vahendab hormoonide toimet. 4) On vajalik lihaste normaalseks tööks. Kaltsiumi vähesuse korral tekivad krambid . OSTEPOROOS - luude hõrenemine, mis on tingitud Ca puudusest. Esineb : a) vanematel naistel, suitsetajatel, piima mittejoojatel. Kaltsiumit viivad organismist välja hapud toidud, must kohv ja shokolaad . Magneesium - Saadakse põhiliselt taimsest toidust(teraviljatooted). 1) Loomadel on Mg luukoe koostises rasklahustuvate sooladena. 2) Loomadel vajalik närvisüsteemi normaalseks talitluseks. 3) loomadel aktiveerib ensüüme. 4) taimedel on klorofülli keskne element. 5) osaleb rakukesta ehituses Kloor - Saadakse loomsest toidust aga veidi ka taimedest. 1) Kloorit sünteesitakse mao soolhapet. 2) Tasakaalustab rakkude pinnalaengut. 3) osalevad närviimpulsside tekkes ja levikus.
Mikroelemendid
Mikroelemendid - elemendid mis esinevad organismides VÄGA väikestes kogustes ja millel on bioaktiivne toime. Bioaktiivsus - Mõju organismis toimuvatele protsessidele.
Mikroelemendid kuuluvad bioaktiivsete ühendite koostisesse, mis jagunevad kaheks : a)Heksogeensed (Organismivälise päritoluga[ vitamiinid ]) b)Endogeensed (organismid ise sünteesivad neid [hormoonid, ensüümid]) N1: Vitamiin B12 mille keskseks mikroelemendiks on Koobalt , on vajalik vereloomeks. Puudumine põhjustab verevähi vorme ( pahaloomuline kehvveresus). Seda saab lihast ja veretoitudest. N2: Hormoonid ja mikroelemendid. Jood ja kilpnääre. Joodi puudumisel kilpnääre tursub, ja tekib strugma. N3: Mikroelemendid ja ensüümid. Mikroelemendid kuuluvad liitensüümide koostisesse (tavaliselt metall ). Mikroelemendi peal või vahetus läheduses toimub reaktsioon . NB! Ensüüm mis lagundab alkoholi sisaldab tsinki . N4: Mikroelemendid ja transportvalgud. Hemoglobiin sisalda rauda(seob ja transpordib hapnikut. Molluskitel on veres raua asemel vaskja seepärast on neil sinine veri .
Põhjused, mis mõjutavad organismide keemilist koostist. I - Elukeskkond. Kala : mageveekalal on organismis vähem Na, Cl, Mg, Ca kui meres elaval kalal . II - süstemaatiline kuuluvus. Taimedes on rohkem Kaaliumit, loomades Na, Ca ja koobaltit. III - Saastatus . N: pliisaastatus linnades (heitgaas)mõjub seentele ja taimedele. IV - elementide vastandtoime. (Ca ja Strontsiumi vastandtoime). Organismis olev Ca asendub strontsiumiga ja toimub liigeste jäigastumine. (Esineb mägedes) V - Elementide kogunemine organismi. a) toiduaheles. elemendid kuhjuvad tippkiskjatesse(haugides on elavhõbe). b) Organismid kuhjavad endasse valikuliselt teatud elemente. N : Molluskid koguvad kulda ja osjad räni. VI - Organismi keemiline koostis sõltub tarbitavast toidust. a) toidunõud (ei tohi olla alumiiniumpotte) b) Tarbitava toidu kvaliteet mõjutab otseselt organismi keemilist koostist. Absoluutne taimetotlus. Puuduvad : Raud( kehv veresus), Koobalt(Verevähk), Tsink (Potentsi ja maitsmishäired), Kaltsium (luudehõrenemine).
TEINE TÖÖ
vesi
Vee ülesanded molekulaarsel tasandil : 1. vesi on taimse fotosünteesi lähteaineks.(hapnik eraldub veest) 2. Vesi osaleb hüdrolüüsi reaktsioonides. (tärklis+vesi=Glükoos) 3. vesi on universaalne lahusti. Suhe veesse : a) hüdrofiil e. vettarmastavad. Lahustuvad vees või seostuvad veega. (tärklis, tselluloos , zelatiin). ained kas märguvad või punduvad. b) hüdrofoobsed e. vettpõlgavad. Ained mis ei lahustu, ega seostu vee molekulidega. (õlid, rasvad , vahad) 4. Vesilahustes paljud ühendid moodustavad ioone, ja need määravad lahuse pH. pH - näitab lahuse happelisust, neutraalsust või aluselisust. pH puhul kasutatakse kokkuleppelist skaalat . (0-7 = happeline, 7-14 = leelis . 0 on kõige happelisem. 14 kõige leeliselisem. pH skaala on logaritmiline st. pH 3 on 10x happelisem võrreldes pH 4ga ja 100x happelisem võrreldes pH 5 ga. N : maomahl = pH 1,5- 2,5 nahk = 5,4 - 5,6 vesi = 7,2 - 7,4 sülg = 7,3 - 7,8 Uriin = 4...8 sõltub toiduvalikust ja neerude seisundist. Vee funktsioonid rakutasandil: 1. Vesi kindlustab rakkudes stabiilse sisekeskkonna. (tsütoplasma) 2. Vesi tagab rakkudes normaalse ainevahetuse.(reaktsioonid toimuvad vesikeskkonnas ja ained on vesilahustunud kujul) 3. kaitseb rakke ülekuumenemise eest. (mitokondrite pärast) 4. Vesikeskkond+ lahustuvad ained tekitavad rakkude siserõhu e. TURGORi.
Vee funktsioonid organismide tasandil : 1. Kaitse ülekuumenemise eest. (taimed aurustavad vett). TRANSPIRATSIOON - vee aurumine läbi taime õhulõhede. Loomad kaitsevad end higistamisega. Kõik imetajad higistavad, kuid peamine on see hobustel ja inimestel. Teistel loomadel on see vähem tähtis. (täiskasvanu higistab rahuolekus päevas 0,5l) higi = vesi, soolad , kusiaine ) 2. Piisav veesisaldus kindlustab organismi normaalse kuju. (taimed närbuvad, inimesed lähevad kortsu) 3. Vesi kindlustab organismisisese transpordi. (taimedes tõusev ja laskuv vool. loomadel ringeelundkonna abil(vereringe). 4. Kaitsefunktsioon - a)Pisarvedelik - tekib 3-5 ml ööpäevas ja niisutab ja puhastab silma) b)Sülg - tapab baktereid, ebameeldiv maitse kutsub esile süljeeritust. c) liigesevõie kaitseb liigest liigse hõõrdumise eest. 5. Vesikeskkonnas toimuv viljastumine ja organismide esmane areng. (kehaväline = kaladel , kehasisene = limakeskkonnas) 6. Areng = Nii eoste kui seemnete areng vajab vett. loomorganismidel : a)areng toimub organismiväliselt vesikeskkonnas. b)areng toimub organismisiseselt vesikeskkonnas. (loode areneb lootevedelikus : a kaitseb loodet põrutuste eest. b) hoiab keskkonna stabiilse. c) vedelikus olemine vähendab raskusjõu mõju. d) väldib kokkukasvamist lootekestaga. e) lootevedelik kaitseb veekaotusse eest. f) loode joob ja urineerib vesikeskkonda.
Inimese vedeliku bilanss : Tuleb : a) joogist ja sõõgist b) ainevahetuses moodustub vesi (0,3 - 0,4 l ööpäevas) Väljub : a) Uriin b) higi (0,5 l ööpäevas rahuolekus) c) veeaur hingamisel d) väljaheite koostises olev vesi. NB! Haigusliku seisundi puhul võib järjestus muutuda!! Täiskasvanud inimese veetarve on rahuolekus iga kehakilogrammi kohta 40 ml vett. Vee ainevahetuse kaks seaduspärasust : 1. mida noorem on organism, seda suurem on tema veesisaldus ja seda kiiremini toimub veevahetus. 2. ja vananedes vastupidi.
Vee funktsioonid õkosüsteemi tasandil : Vesi on kliimat kujundav faktor. + sademed + stabiliseerib temperatuuri + veeringe + vesi kui elukeskkond. (kõigi viie riigi esindajad elavad vees.) + vesi kui arengukeskkond. (kõigi 5 riigi areng võib toimuda vees) + vesi kui levikukeskkond. Spoorid, eosed, vastsed , suguküpsed organismid. eriti hea on vooluvesi ja hoovused. Elusorganismid kasutavad põhiliselt vett vedelas agregaatolekus. Veeauru kasutavad üksikud lihtsamad organismid. (mõned taimed ja samblikud). Vesi tahkes olekus on organismidele purustava toimega.
------------------------------------------------------------------------- Biokeemia
Biokeemia - uurib Orgaaniliste ühendite sisaldust ja funktsioone organismides :
Süsivesikud : a)ühendid on vaadeldavad kui süsiniku ja vee liitühendid. b) rahvusvaheliselt tunnustatud nimetus süsivesikud - mõiste võttis kasutusele C. Schmitt 1844 . Süsivesik on üldisem mõiste võrreldes suhkruga. Süsivesikute jaotus : a) Monosahhariidid - üksikmolekulid, 3-7 süsiniku aatomit. HEKSOOSID (6 C-sed suhkrud ) : Glükoos, fruktoos . PENTOOSID (5 C-sed suhkrud) : riboos , ksüloos. b) Oligosahhariidid - 2-10 monoosijäägist. DISAHHARIIDID (2 C-sed suhkrud) : Sahharoos (glükoos+fruktoos) Laktoos Maltoos ( linnasesuhkur , glükoos+glükoos). + Sahharoos on taimne suhkur. suhkruroos on