- Učebnice OBECNÁ BIOLOGIE STUDIJNÍ MATERIÁL: látka 1. ročníku – učebnice BIOLOGIE I látka 4. ročníku – učebnice BIOLOGIE II str. 13 – 32 str. 61 – 77 - Učebnice OBECNÁ BIOLOGIE

OBECNÁ BIOLOGIE CYTOLOGIE

Pokožkové buňky cibule Základní pojmy Buňka je základní stavební a funkční jednotkou živých organismů. nedělitelná Buňka – lat. Cellula Termín cellula (buňka) pochází od Roberta HOOKA. Cytologie – nauka o buňkách. Pokožkové buňky cibule

Robert HOOK 1635-1703 Pozoroval buňky u rostlin a použil pro ně termín „cellula“ (komůrka).

Marcello Malpighi – objev rostlinné buňky Anton van Leeuvenhoek – mikroorganismy J.E.Purkyně – rozdíl mezi živ. a rostl.buňkou

ZÁKLADNÍ FUNKCE BUŇKY VÝMĚNA LÁTEK (buňka a okolí) příjem: pro růst a rozmnožování : pro syntézu látek výdej: zplodiny 2) BUNĚČNÝ METABOLISMUS →přeměna látek a energie v buňce Heterotrofní buňky Autotrofní buňky

Další obecné vlastnosti buněk Schopnost rozmnožování a dědičnosti - buněčný cyklus Schopnost růstu a vývoje Schopnost dráždivosti

PROKARYOTNÍ BUŇKA -VÝVOJOVĚ STARŠÍ, JEDNODUŠŠÍ nadříše říše oddělení PROKARYOTA NEBUNĚČNÍ EOBIONTI VIRY PRVOBUNĚČNÍ BAKTERIE SINICE PROCHLOROFYTY

EUKARYOTNÍ BUŇKA Vývojově mladší, složitější Více buněčných struktur Nadříše:EUKARYOTA říše: ROSTLINY HOUBY ŽIVOČICHOVÉ

CHEMICKÉ SLOŽENÍ BUŇKY PRVKOVÉ SLOŽENÍ Biogenní prvky (živé organismy) Dělení podle procentuálního zastoupení 1. Makrobiogenní : C,H,O,N,P,Ca 2. Mikrobiogenní : S,K,Na,Mg,Cl 3. Stopové prvky : Co,Zn,Cu,Mn

CHEMICKÉ SLOUČENINY 1. voda (60-90%) 2.sušina (10-40%) – organické látky - anorganické látky VODA Rozpouštědlo Prostředí pro chemické reakce Hydrolytické reakce Štěpení iontů Vodič tepla,akumulátor tepelné energie Produkt metabolismu

ANORGANICKÉ LÁTKY Většinou ve formě iontů Méně ve formě solí Př. Uhličitany,fosforečnany,křemičitany,… Patří sem i voda a plyny (O,CO2,N)

ORGANICKÉ LÁTKY SLOUČENINY UHLÍKU 1. nízkomolekulární látky - cukry,AK,org.kyseliny -meziprodukty metabolismu 2. makromolekulární látky - bílkoviny, NK,polysacharidy

BÍLKOVINY Makromol.látky složené z aminokyselin,peptidická vazba Význam stavební látky (keratin,aktin,myosin,kolagen,..) Funkční látky (enzymy,protilátky,hormony,…) Zásobní látky (semena luštěnin)

peptidová vazba

BÍLKOVINY Struktura bílkovin – viz.chemie Primární – pořadí aminokyselin (20AK) Sekundární- šroubovice,skládaný list Terciární – prostorové uspořádání Kvarterní Prostorové uspořádání zajišťuje schopnost bílkovin působit jako enzymy chemické reakce (enzym= katalyzátor) Klíč a zámek

Primární struktura

Sekundární struktura α-helix (šroubovice)

Sekundární struktura Skládaný list

Terciární struktura

NUKLEOVÉ KYSELINY Makromolekulární látky složené z nukleotidů Význam: dědičnost,tvoří chromozómy Nukleotid: 5ti uhlíkatý cukr-riboza (RNA) -deoxyriboza(DNA) : zbytek kyseliny fosforečné : dusíkatá báze A,G,C,T (DNA) A,G,C,U (RNA) - Komplementarita bází C-G, A-T, A-U

SACHARIDY Význam: Rychlý zdroj energie (glukóza, škrob, glykogen) Stavební látky (celulóza, chitin) Monosacharidy – glukóza (produkt FTS) Disacharidy – sacharóza Polysacharidy – škrob, glykogen- energie - celulóza,chitin-bun.stěny

LIPIDY Estery vyšších mastných kyselin a alkoholu Význam: Bohatý zdroj energie Stavební látky (fosfolipidy-biomembrány) Rozpouštědlo (pro vitamíny a barviva)

Fosfolipidy

Fosfolipidy

Fosfolipidy - biomembrána

DALŠÍ ORGANICKÉ LÁTKY HORMONY – adrenalin, pohlavní hormony, melatonin, steroidy, fytohormony BARVIVA – melanin, krevní barviva (hemoglobin), karotenoidy, flavony, fotosyntetická barviva (chlorofyly) Alkaloidy (kofein, morfin, solanin, nikotin), silice, pryskyřice, vitamíny, feromony

NUKLEOTIDOVÉ KOENZYMY přenášejí mezi enzymy částice nebo určité skupiny ATP - ADENOSINTRIFOSFÁT

ATP – přenos energie v MAKROERGNÍCH VAZBÁCH mezi fosfáty ATP + H2O ADP + P + 2 H+ +E ATP: adeninribosa POPOP (adenosintrifosfát) ADP: adeninribosa POP (adenosindifosfát) AMP: adeninribosa P (adenosinmonofosfát)

FYZIOLOGIE BUŇKY

PŘÍJEM A VÝDEJ LÁTEK BUŇKOU PODÍLÍ SE: BUNĚČNÁ STĚNA – zcela propustná, udržuje tvar buňky, ochrana CYTOPLAZMATICKÁ MEMBRÁNA – polopropustná, reguluje příjem a výdej látek

Příjem látek buňkou krytí spotřeby energie (cukry, tuky) stavba buňky (cukry, bílkoviny) řízení činnosti buňky (bílkoviny, hormony, enzymy) chod metabolických procesů (voda, ionty, vitamíny)

Výdej látek buňkou látky nepotřebné či škodlivé (oxid uhličitý, močovina) látky potřebné pro jiné buňky (enzymy, vitamíny, hormony) látky potřebné na ochranu (protilátky)

TRANSPORT LÁTEK 2 základní mechanismy Pasivní transport - bez spotřeby energie Aktivní transport - za spotřeby energie (ve formě ATP)

PASIVNÍ TRANSPORT bez spotřeby energie ve směru koncentračního spádu a) prostá difúze b) usnadněná difúze c) osmóza

PROSTÁ DIFÚZE fyzikální proces transport látek po koncentračním spádu – z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší koncentrací hl. malé molekuly zvláštním způsobem – osmóza (později)

USNADNĚNÁ DIFÚZE transport látek po koncentračním spádu pomocí bílkovinných přenašečů zabudovaných do biomembrány

OSMÓZA pronikání molekul vody přes plazmatickou membránu jednosměrný proces prostředí: a) izotonické b) hypertonické c) hypotonické

IZOTONICKÉ PROSTŘEDÍ stejná koncentrace rozpuštěných látek jako uvnitř buňky nedochází k nasávání ani ztrátám vody

HYPOTONICKÉ PROSTŘEDÍ Prostředí s nižší koncentrací rozpuštěných látek než je koncentrace uvnitř buňky Nasávání vody – zvětšení objemu buňky Rostlinná buňka – zvětšení vakuoly, vzniká turgor Živočišná buňka – plazmoptýza PLAZMOPTÝZA ZVĚTŠENÍ VAKUOLY

HYPERTONICKÉ PROSTŘEDÍ Prostředí s vyšší koncentrací rozpuštěných látek než je koncentrace uvnitř buňky Ztráta vody – smršťování buňky Rostlinná buňka – plazmolýza Živočišná buňka – plazmorýza PLAZMORÝZA PLAZMOLÝZA

AKTIVNÍ TRANSPORT spotřeba energie (ve formě ATP) proti koncentračnímu spádu uskutečňován pomocí bílkovinných přenašečů další mechanismy aktivního transportu: a) endocytóza b) exocytóza

ENDOCYTÓZA aktivní proces pohlcování látek z okolí dochází k přestavbě plazmatické membrány 2 formy: a) pinocytóza b) fagocytóza

PINOCYTÓZA látky přijímané ve formě roztoků buňka pohlcuje částice vchlípením části plazmatické membrány např. vstřebávání tukových kapiček v tenkém střevě

FAGOCYTÓZA příjem větších částice panožky (plazmatické výběžky) např. pohlcování bakterií bílými krvinkami

EXOCYTÓZA opakem endocytózy výdej větších molekul měchýřky odškrcené z Golgiho aparátu

BUNĚČNÝ METABOLISMUS POJEM METABOLISMUS REAKCE ANABOLICKÉ KATABOLICKÉ

ENZYMY A JEJICH VÝZNAM VŠECHNY CHEM. REAKCE V BUŇCE JSOU KATALYZOVÁNY ENZYMY URYCHLENÍ ENZYMY – BÍLKOVINY - 1000 – 10-TKY TISÍC V JEDNÉ BUŇCE - DÁNY GENETICKY

SPECIFITA ENZYMŮ FUNKČNÍ SUBSTRÁTOVÁ AKTIVNÍ CENTRUM ENZYMU (VAZEBNÉ MÍSTO – KLÍČ A ZÁMEK)

PRŮBĚH ENZYMOVÉ KATALÝZY E + S => ES => E + P

METABOLICKÁ DRÁHA ŘETĚZEC REAKCÍ KATYLYZOVANÝCH RŮZNÝMI ENZYMY E1 E2 E3 S => P1 (S1) => P2 (S2) => P3 (S3) …… => P MEZIPRODUKTY

ŘÍZENÍ AKTIVITY ENZYMŮ ŘÍZENÍ SYNTÉZY ENZYMŮ ZMĚNY STRUKTURY MOLEKULY ENZYMU (AKTIVÁTORY, INHIBITORY) ZPĚTNOU VAZBOU – ROVNOVÁHA REAKCÍ

ENZYMY ZODPOVÍDAJÍ ZA CELKOVÝ METABOLISMUS BUNĚK ZÁVĚR ENZYMY ZODPOVÍDAJÍ ZA CELKOVÝ METABOLISMUS BUNĚK

ENERGETIKA BUŇKY ZAHRNUJE PŘÍJEM E Z OKOLÍ VÝDEJ E Z BUŇKY UVOLŇOVÁNÍ, PŘENOSY A PŘEMĚNY E V BUŇCE

ZÁKONY TERMODYNAMIKY ZÁKON ZACHOVÁNÍ E ČÁST E SE UVOLŇUJE JAKO TEPLO (NEVYUŽITELNÁ PRO PRÁCI) – NUTNÝ STÁLÝ PŘÍJEM OSTATNÍ UVOLNĚNÁ E – VOLNÁ E, SCHOPNÁ KONAT PRÁCI

PŘÍJEM E BUŇKOU BUŇKA MŮŽE PŘIJMOUT JAKÝKOLI TYP ENERGIE, ALE VYUŽÍT (PŘEMĚNIT NA E VOLNOU) MŮŽE JEN E SVĚTELNOU CHEMICKY VÁZANOU V ORGANICKÝCH LÁTKÁCH

HETEROTROFIE ZDROJ E – ORGANICKÉ LÁTKY ZDROJ C (uhlíku) – ORGANICKÉ LÁTKY ZÁVISLOST NA ORGANISMECH, KTERÉ ORGANICKÉ LÁTKY DOKÁŽÍ VYTVOŘIT PŘ. : (CHEMOORGANOTROFNÍ ORGANISMY)

RŮZNÉ ZPŮSOBY ZÍSKÁVÁNÍ E Z RŮZNÝCH LÁTEK AEROBNÍ METABOLISMUS ATMOSFÉRICKÝ O2, SPALOVÁNÍ, OXIDAČNÍ REAKCE 2. ANAEROBNÍ METABOLISMUS O2 Z JINÝCH LÁTEK (DUSITANY, DUSIČNANY)

KVAŠENÍ E ZÍSKÁVÁNA ODNÍMÁNÍM H2, KONEČNÝ PRODUKT JE CO2 + ETHANOL KYS. MLÉČNÁ KYS. MÁSELNÁ

AUTOTROFIE ZDROJ E – JINÝ NEŽ ORGANICKÁ LÁTKA TUTO E JE NUTNO PŘETVOŘIT NA E CHEMICKOU, TJ. VYTVOŘIT SI VLASTNÍ ORGANICKÉ LÁTKY Z LÁTEK ANORGANICKÝCH ZDROJ C (uhlíku) - CO2

FOTOAUTOTROFIE ZDROJ E – SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ (SVĚTELNÁ E) FOTOSYNTÉZA: 12 CO2 + 6 H2O + E GLUKÓZA + 6 O2 + 6 H2O C6 H12 O6 NUTNÁ FOTOSYNTETICKÁ BARVIVA

CHEMOAUTOTROFIE ZDROJ E – ANORGANICKÉ (VYJÍMEČNĚ BAKTERIE JEDNODUCHÉ ORGANICKÉ) LÁTKY AMONNÉ SOLI (DUSIČNANY, DUSITANY) SIŘIČITANY METHAN SOLI ŽELEZA, MANGANU,.. BAKTERIE

FOTOSYNTÉZA BIO II str. 64 – 72 SCHÉMA K MATURITNÍ OTÁZCE Č. 5

SVĚTELNÁ E (VLNOVÁ DÉLKA 400 – 700 nm – VIDITELNÉ SVĚTLO) JE VYUŽITA K SYNTÉZE ORG. LÁTEK (CUKRŮ – GLUKÓZY) Z LÁTEK ANORGANICKÝCH (VODY A CO2) PROBÍHÁ V CHLOROPLASTECH (UMĚT POPSAT STAVBU!!) ZA ÚČASTI FOTOSYNTETICKÝCH BARVIV (HL. CHLOROFYL a, DÁLE CHLOROFYLY b, c, KAROTENY, XANTOFYLY,…) UMĚT ZAPSAT SOUHRNNOU REAKCI FOTOSYNTÉZY!!!!!!!!!!

UMĚT POPSAT PODLE SCHÉMATU CYKLICKOU A NECYKLICKOU FOTOFOSFORYLACI!!! SLOŽITÝ SOUBOR REAKCÍ – LZE ROZDĚLIT: PRIMÁRNÍ DĚJE = SVĚTELNÁ FÁZE - FOTOCHEMICKÉ RCE – NUTNÉ SVĚTLO - NA MEMBRÁNÁCH TYLAKOIDŮ - HLAVNĚ PŘEMĚNY ENERGIE - ZAHRNUJÍ: POHLCENÍ SVĚTLA FTS BARVIVY, REDUKCI KOENZYMŮ, SYNTÉZU ATP, FOTOLÝZU VODY, UVOLŇOVÁNÍ O2 UMĚT POPSAT PODLE SCHÉMATU CYKLICKOU A NECYKLICKOU FOTOFOSFORYLACI!!!

UMĚT POPSAT PODLE SCHÉMATU CALVINŮV CYKLUS!!! 2. SEKUNDÁRNÍ DĚJE = TEMNOSTNÍ FÁZE - NEZÁVISLÉ BEZPROSTŘEDNĚ NA SVĚTLE - HLAVNĚ PŘEMĚNY LÁTEK - VE STROMATU CHLOROPLASTŮ - ZAHRNUJÍ: FIXACI CO2 A VZNIK GLUKÓZY UMĚT POPSAT PODLE SCHÉMATU CALVINŮV CYKLUS!!!

NASTUDOVAT Z UČEBNICE BIO II: CHLOROPLAST A PIGMENTY FTS REDOXNÍ SYSTÉMY ČINITELÉ OVLIVŇUJÍCÍ INTENZITU FTS

VÝDEJ E BUŇKOU BIO II str. 28 – 32, 74 - 77 ZAHRNUJE ZPŮSOBY UVOLŇOVÁNÍ E V BUŇCE, TJ. Z ORGANICKÝCH LÁTEK (=SOUBOR KATABOLICKÝCH REAKCÍ) E VYUŽITA K DALŠÍM ŽIVOTNÍM PROCESŮM (SYNTÉZA LÁTEK, RŮST, VÝVIN, POHYB, METABOLISMUS, ROZMNOŽOVÁNÍ,…)

UVOLNĚNÁ E JE UKLÁDÁNA DO MAKROERGNÍCH VAZEB V ATP = fosforylace, ODKUD SE PAK MŮŽE HYDROLÝZOU UVOLŇOVAT = defosforylace (Z JEDNÉ VAZBY AŽ 50 kJ) ATP + H2O ADP + P + 2 H+ +E ATP: adeninribosa POPOP (adenosintrifosfát) ADP: adeninribosa POP (adenosindifosfát) AMP: adeninribosa P (adenosinmonofosfát)

2 ZPŮSOBY UVOLŇOVÁNÍ E ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA str. 29 BIOLOGICKÁ OXIDACE VODÍKU str. 74 viz. Schémata k maturitním otázkám (metabolismus - fotosyntéza a dýchání)!!!

ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA ROZKLAD MOLEKULY GLUKÓZY NA 2 TRIÓZY (KYSELINA PYROHROZNOVÁ) BEZ ÚČASTI ATMOSFÉRICKÉHO O2 V CYTOPLAZMĚ, ÚČAST ENZYMŮ Z 1 MOLEKULY GLUKÓZY SE UVOLNÍ ASI 100 kJ (vznik 2 molekul ATP) ANAEROBNÍM BUŇKÁM TATO UVOLNĚNÁ E POSTAČUJE

KYS. PYROHROZNOVÁ JE STÁLE ENERGETICKY BOHATÁ LÁTKA, PROTO JÍ AEROBNÍ BUŇKY DÁLE ROZKLÁDAJÍ A E UVOLŇUJÍ OXIDACÍ (NUTNÝ VZDUŠNÝ O2 !!) VODÍKU NA VODU = BUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ, BIOLOGICKÁ OXIDACE VODÍKU, OXIDATIVNÍ FOSFORYLACE (ZAHRNUJE 3 ETAPY)

PROBÍHÁ V MITOCHONDRIÍCH (NA VNITŘNÍ MEMBRÁNĚ I V MATRIX) JDE O DĚJ OPAČNÝ K FOTOSYNTÉZE ÚČAST MNOHA ENZYMŮ (JEJICH REDUKCE ODEBRANÝM VODÍKEM NA KOENZYMY) E SE UKLÁDÁ DO ATP (CELKEM VZNIKNE 38 MOLEKUL – ASI 40% E ULOŽENÉ V GLUKÓZE, ZBYTEK UNIKÁ JAKO TEPLO)

AEROBNÍ DEKARBOXYLACE KYSELINY PYROHROZNOVÉ A TVORBA AKTIVOVANÉ KYSELINY OCTOVÉ (ACETYL – CoA) KREBSŮV CYKLUS – ACETYL – CoA JE ROŠTĚPEN NA CO2 A 3 H+ , VZNIKAJÍ 3 ATP A REDUKOVANÉ KOENZYMY NADH + H+ , KTERÉ VSTUPUJÍ DÁLE DO DÝCHACÍHO ŘETĚZCE DÝCHACÍ ŘETĚZEC – SOUBOR REAKCÍ, KDY SE OXIDUJE H NA VODU, VZNIKÁ 33 ATP