Život a jeho poznávání

 

   Otázka: Život a jeho poznávání

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): Rikaki

 

 

 

 

Biologie je věda o živých organismech (systémech).

Organismus – živý, otevřený, ohraničený systém

• systém= celek složený z jednotlivých funkčně propojených součástí
• ohraničený= org. jsou ohraničeny časem(smrtelné) a prostorem (mají hranice, rozměr)
• otevřený= org. jsou vázány na své živ. prostředí, interakce (mat., energie, informace)

prostředí= soubor podmínek umožňující existenci organismu.

• živý= neexistuje definice života, ale život je forma existence hmoty uhlíkatých sl.

 

Obecné vlastnosti živých soustav

1. Stejné chemické složení

– viz. 2 otázka buňka

2.Metabolismus

= příjem, přeměna a výdej látek a energie

a)Látkový

b) Energetický

• Katabolismus = rozklad složitějších látek na jednoduché, energetický (zisk E chemické, světelná E jen u rostlin)

– volná=gipsová E – může se přeměnit na kin/ el., nedá se uložit proto  se ukládá do ATP (adenosintrifosfát), ze které se snadno uvolní.

– př. buněčné dýchání

• Anabolismus = syntéza látek, potřeba dodávat E

– př. syntéza bílkovin, (fotosyntéza)

• Amfibolické = kat.+anabolismus současně probíhající

3.Rozmnožování

-realizuje množivost= schopnost produkovat potomky = přislušníci stejného druhu

C)Metageneze = střídání poh. a nepo.rozmnožování (rostliny)

A)Nepohlavní – výv. starší

– rychlé, samostatné, energeticky nezatěžuje

– vznikají genetiky stejní jedinci navzájem i s rodičem

• partenogeneze= kladení neoplozených vajec (hmyz)

B)Pohlavní – 2 jedinci (* před 1,5 miliardou let)

– umožnilo rozvoj různých forem organismů

– gamety=pohlavní buňky a)Izogamety = neurčíme pohlaví (nižší rostliny, chromista, řasy)

b)Anizogamety – liší se velikostí :

• Makrogameta – samičí (oosféra, vajíčko)
• Mikrogameta – samčí (spermie)

– gamety se liší tím, že splynou a dojde ke spojení chromozomů. (haploidní počet)

– pomalejší, energeticky náročnější, ale možná variabilita potomstva(vlas. jsou komb.obou rodičů)

4.Uspořádanost

– základní stupeň je buňka = základní stavební a funkční jednotka organismu

– hierarchie = stupňovité uspořádání

– atom, molekula, organela

Dále se liší: a) Jednobuněční

– prokaryota (archea, bakteria)

– eukaryota (prvoci, praprvoci, chromista- rozsivky, rostliny- chlorela, živ- žádní)

protysta=jednobuněčné eukaryotické organismy

       b) Mnohobuněční

• tkán=  soubor morfologicky podobných buněk, které plní určitou funkci,
• orgán =  skupina tkání či pletiv, která vykonává specifické funkce.
• org. soustava .
• organismus
• společenstvo

a) Obligátní = nutné = invididuum vyššího řádu

= soubor organismů morfologicky přizpůsobených k životu ve společenstvu

b)Cenoza = spol. org. různých druhů určitého biotopu

v  biosféra= gaia

5. Dědičnost

= schopnost předávat potomkům předpoklad/ vlohy vlastností

– J.G.Mendel přišel na předávání genů z generace na generaci

gen= úsek DNA a v ní je uložena genetická informace

6.Vývoj

– každý jedinec prochází svým vlastním vývinem

ontogeneze =  proces kvalitativních(můžeme je porovnávat mezi sebou) a kvantitativních( růst) změn

fylogeneze = vývoj druhu, trvá až miliony let

evoluce = vývoj života jako takového

7.Dráždivost

= schopnost reagovat na podnět = jakákoli změna prostředí

– vnímavé pro adekvátní (odpo.receptoru) a nadprahové (určité intenzity) podněty

8.Pohyb

– projev dráždivosti

9.Adaptabilita

= přizpůsobivost podmínkám prostředí, když ne, tak smrt.

 

Biologické vědy

můžeme členit podle různých kritérií:

Systematické obory: 

• zoologie
• botanika
• mikrobiologie – viry, bakterie
• mykologie
• antropologie

 

Morfologické obory:

• anatomie
• fyziologie – studuje funkce organismů
• histologie – stavba tkáně (soubor buněk)
• morfologie – studuje vnější tvar a stavbu orgánů a jejich vznik

 

Hraniční obory:

• biochemie – studuje chemické procesy v živých org.
• biofyzika – fyzikální procesy v živých org.
• biokybernetika – studuje procesy řízení, zpracování a využívání informace v živých soustavách.
• biomatematika – využívá mat. prostředky ke studiu biol. procesů
• biogeografie – zkoumá rozmístění org. na Zemi

 

Aplikované biolog. vědy:

• biotechnologie – zabývá se využitím mikroorganismů při výrobě látek
• agrogiologie – využití biologie v zemědělství
• klinická biologie – vyšetřovací metody v medicíně
• humánní medicína – biologické poznatky k léčbě nemocí člověka
• veterinární medicína – biolog. poznatky k léčbě nemocí zvířat

 

Vědy studující určité vlastnosti:

• genetika – dědičnost a proměnlivost org.
• imunologie – obranné funkce org.
• etologie – projevy, funkci a evoluci chování živočichů a člověka
• ekologie – zabývá se vztahem živých soustav k jejich prostředí

 

Vědy studující živé soustavy z obecného hlediska:

• obecná biologie – studuje obec. vlastnosti a zákonitosti, kt. charakterizují všechny živé soustavy
• vývojová biologie – studuje a srovnává ontogenetický vývoj živých org.
• evoluční biologie – věda o obecných zákonitostech biologické evoluce

 

Významní biologové

1.Starověké řecko

• Hippokrates – zakladatel lékařské školy, autor lékařské přísahy
• Aristoteles : Popsal velké množství organismů, autor teorie samosplození

– živé vzniká z neživého (žába z bahna apod.)

2.Starověký Řím

v  Galenos – lékař

3.Novověk

v  Leonardo da Vinci

v  Vesalius – tvůrce anatomie člověka

v  W.Harvey- objev krevního oběhu, teorie: Vše živé vzniká z vejce, odpůrce t.samosplození

v  Robert Hooke – objevil buňku rostlin, zavedl pojem buňka(cellula=komůrka)

v  Carl von Linné (1707-1778)

– švéd, který se zasloužil se o třídění organismů, podvojné názvosloví – binomická nomenklatura

– neuznával vývoj organismů

*Zákon priority – ten kdo objevil, může pojmenovat

*vytvořil biologické názvosloví= taxony – systematické jednotky

– organismy roztřídil podle vnějších morfologických znaků

a) základní

regnum – říše

phyllum – kmen

classis – třída

ordo – řád

familia – čeleď

genus – rod

species – druh

b) doplňkové

super – nad

sub – pod

c) dodatkové

záměna dvou taxonů – oddělení a kmen

oddělení je u rostlin – divizio

 

Malphigi– popis anatomických útvarů, po něm Malpigické tělísko, maplhigické trubice u hmyzu

v  George Cuvier

      – zakladatel paleontologie (18/19 st.)

* teorie kataklyzmat = opakované katastrofy – Země se opakovaně potopila a při vynoření vznikaly dokonalejší formy života

v  Louis Pasteur- zakladatel imunologie a mikrobiologie

– pasterizace= tepelné ošetření potrvin za účelem likvidace mikroorganismů

v  J.G.Mendel – otec genetiky, formuloval zákony genetiky a položil její základy

-3 zákony o nezávislé kombinaci, samostatnosti a segregaci alel

v  Jean Baptiste Lamarck (1774-1829)

-Druhy nejsou neměnné, vyvíjejí se v prostoru a v čase, vyvíjejí se od jednoduššího k složitějšímu

– uvnitř každého organismu existuje vnitřní síla(vis vitalis)

-Druhy nevymírají, ale mění se v jiné (vymřeli jen ty druhy, které člověk vyhubil)

-Vývoj je určován přizpůsobením se vnějšímu prostředí.

-Nepoužívání orgánů vede k jeho zakrnění, trvalé používání vede ke * doko.formy.

– př. žirafy se natahovaly za listím a protáhly se jim krky

v  Zoologická filosofie

v  Charles Darwin (1804-1882)

-O původu druhů přírodním výběrem

-Původ člověka a pohl. výběr

– autor pojmu: Boj o život – hybnou silou evoluce, jde o konkurenční vztahy mezi organismy.(boj o živ. prostor, boj s nepřáteli, s živ. podmínkami

-podle Darwina je základní jednotkou evoluce DRUH

– pro vývoj organismu jsou důležité 2 faktory: Náhodné události, zákonité reakce.

-2 díla:  O vzniku druhu přírodním výběrem, vznik člověka a pohlavní výběr

v  Přirodní výběr=selekce – o přežití organismu rozhoduje: výhodnější vlastnost, nadprodukce potomstva,

v  Pohlavní výběr- pro úspěšné rozmnožování je důl. mít určitou výhodu (výr. zbarvení, ozdoby…)

 

v  Jan Evangelista Purkyně

Všechny organismy mají stejný základ – buňka

Buňky mají živý obsah – protoplast (cytoplazma), buňka má cytoplazmatickou membránu z fosfolipidů, reguluje příjem a výdej a celulózní buň. stěnu (houby z chitinu).

 

v  Johan Gregor Mendel (1822-1884)

zakladatel nauky o dědičnosti, autor 3 genet. zákonů

Zákon o samostatnosti alel, zákon o segregaci alel, zákon o nezávislé kombinaci

 

v  Ernst Haeckel (1834-1919)

Ontogeneze je stručnou charakteristikou fylogeneze.

Zakladatel názvu ekologie

 

v  Ivan Petrovič Pavlov (1849-1936)

Podmíněné reflexy

 

v  Luis Pasteur

jeden ze zakladatelů imunologie, 1885- očkování proti vzteklině

v  Jan Svatopluk Presl

Zakladatel českého přírodovědného názvosloví.

v  Jan jesenský

První veřejná pitva v Praze r. 1600 a první veřejná v Bologni

 

Zásadní rozdíly mezi živou a neživou přírodou

Rozdíl spočívá v tom, jak je hmota organizována v prostoru a v čase. Hmota živých soustav je organizována velmi složitě. V živé buňce probíhají chemické přeměny, které jsou nutné pro zachování její existence. Přitom všechny tyto procesy směřují k uchování soustavy a k její reprodukce, tj. k uchování existence jedince a druhu. To znamená, že všechny procesy musí být přesně řízeny a koordinovány tak, aby byla existence organismu a jeho reprodukce zajištěna. Kdyby tomu tak nebylo, soustava by se rozpadla, přestala by být živou. Živé soustavy se tedy od neživých předmětů liší složitostí organizace.

V živých jedincích můžeme najít stejné atomy jako v neživé přírodě. Z hlediska chemie a fyziky není žádný kvantitativní rozdíl mezi živou a neživou přírodou.

 

Přírodovědecké teorie o původu a vývoji života

 

                    1.Kreační hypotéza

je součástí nejrůznějších náboženských učení, vychází z předpokladu, že dnes žijící organismy byly stvořeny nadpřirozenou silou (bohem, božstvem, nehmotným principem). zastánce Carl Line

 

2.Teorie samosplození (teorie naivní abiogeneze)

primitivní představa o původu života, která předpokládá možnost vzniku živé hmoty z neživé za vhodných podmínek

 

3.Panspermická teorie

představa o možnosti přenosu zárodků života na Zemi z vesmírů, tzv. panspermie, vysvětluje otázku původu života na Zemi, nikoliv jeho vzniku, jejím hlavním představitelem byl fyzik S. A. Arrhenius

 

4.Oparinova teorie (teorie evoluční abiogeneze)

připouští vznik života na Zemi postupným vývojem z neživé hmoty v určitém období jejího geolog. vývoje, předpokládá, že:

• v prvotním oceánu mohly vzniknout působením elektrických vývojů z anorgan. látek jednoduché org. látky (aminokyseliny, dusíkaté heterocykly atd.) a z nich následně složitější organ. látky (bílkoviny, nukleové kys., polysacharidy a tuky), směs těchto rozpuštěných látek je někdy nazývaná prebiotický bujón.
• ze složek prebiotického bujónu se mohly tvořit tzv. koacerváty – kapénky bílkovin, které se postupně diferencovaly v různé enzymy, urychlující děje uvnitř koacervátů a zintenzivňující jejich metabolismus.
• koacerváty se dělily, vznikaly koacerváty dceřiné a postupně se tvořily systémy se všemi základními vlastnostmi života – eobionti (hypoteční předchůdci prokaryotických buněk), diferenciace eobiontů se prohlubuje a vede ke vzniku vnitřních struktur.

 

Tedy, životu na Zemi předcházel vývoj geologický, chemický a biologický. K souhrnu podmínek ke vzniku života přispěl vznik a vývoj zemské kůry – ochlazením a utuhnutím magmatu. Z magmatu unikaly plyny a páry a vznikla atmosféra (obsahovala dusík, ox. uhličitý, kyanovodík, FH, SH, amoniak , vodík a vodu, ale neobsahovala kyslík). Atmosféra se ochladila a začalo pršet = déšť a vznikla hydrosféra. Přispěly i další vlivy – kosmické záření, UV, elektr. výboje – aldehydy aminokys. a proteiny – živný bujón.

Jedinec a druh

Jedinec= základní ekologická jednotka, která je schopná samostatné existence

– nejjednodušší je buňka

Druh = soubor jedinců shodných v základních znacích a dávají navzájem plodné potomky.

 

Biologická evoluce

evoluce – je neustálý a nevratný proces postupného zdokonalování forem života směřující od jednoduchých organismů ke složitějším. Zahrnuje vznik a zánik všech vývojových linií organismů do doby vzniku života po současnost. Celé období evoluce živých soustav nazýváme fylogeneze. Podstatou evoluce živých organismů jsou změny týkající se jejich genetické informace.

LAMARKISMUS

-francouzský přírodovědec Jean  Baptiste Lamarck (1774 – 1829)

– Své poznatky publikoval v díle Philosophie  zoologique

Vychází ze základní představy, že všechny organismy mají vrozenou schopnost vyvíjet se ke složitějším a dokonalejším formám a vyrovnávat se s nároky prostředí. prostředí pouze vzbuzuje potřebu organismů měnit se, organismy se aktivně přizpůsobují změnám prostředí, nově získané znaky jsou přenášeny z rodičů na potomky, jsou tedy dědičné.

DARWINISMUS

vychází z předpokladu, že evoluce druhů je výsledkem přírodního výběru, podle kterého přežívají a plodí potomky především jedinci nejlépe přizpůsobeni danému prostředí a přenášejí tak vlohy pro výhodné vlastnosti do dalších generací, čímž se v konkrétních podmínkách zvyšuje v populaci podíl jedinců s výhodným vlastnostmi.

NEODARWINISMUS (syntetická teorie evoluce od počátku 20.st)

vzniká sjednocením poznatků z více oborů, např. moderní molekulární genetiky a biologie, darwinismu, paleontologie, ekologie, atd.

 

Nezbytným předpokladem pro evoluční působení přírodního výběru je:

–          nadprodukce potomstva

–          variabilita jedinců téže populace

 

Zdrojem genetiky podmíněné variability populace je

–          rekombinace – dochází k ní díky crossing-overu, volné segregaci homologních chromozomů při vzniku gamet a náhodnému spojení různých gamet při oplození tyto mechanismy nedávají vzniknout novým genům, ale tvoří jejich nové kombinace

–          mutace – proces, při němž dochází ke změně kvality nebo kvantity genů, vznikají spontánně nebo působením mutagenních činitelů, při evoluci se uplatňují všechny typy mutací (genové, chromozomové i geonomové).

 

Mezi mechanismy zajišťují přenos genetické variability do dalších generací patří především:

–          četnost mutací – opakovaně vznikající nová mutace, je schopna po určitém počtu generací nahradit původní alelu

–          migrace genů (tok genů) – způsobena migrací jedinců z jedné populace do druhé a jejich mezipopulačním křížením

–          genetický posun (genetický drift) – náhodná zěmna četnosti výskytu určité alely v populaci způsobená variabilitou volby při výběru partnera

 

Úrovně biologické evoluce

• MIKROEVOLUCE

krátkodobé změny na úrovni populace, nevede ke vzniku nového druhu, ale podruhu

• SPECIACE

vznik nových druhů

• MAKROEVOLUCE

vznik a vývoj taxonů vyšších než druh, projevuje se v dlouhodobém časovém úseků, vznikají evoluční novinky, které se projeví jako výhodná vlastnost při přechodu do nového životního prostředí.

 

Chemická evoluce

* jednoduchý organický sloučenin 4 miliardy let ago

– základní sloučenin * NK

-Oparin tvrdil, že buňkám předcházejí protenoidní mikrosféry = shluky makromolekulárních částic se znaky pro buňku

 

 

Fylogeneze

–původ  vývoj druhu (=soubor organismů se ste. zákl. nebo druhovými vlastnostmi)

– ohraničen časem a reprodukční izolací, ne prostorem

– určení druhu : a)Reprodukční izolací – příslušnici jednoho a téhož druhu se mezi sebou můžou plodně pohlavně rozmnožovat

– výj: kůň a osel – mezek (vždy neplo.) / mula (větš.nepl.)

– pro druhy rozmnožující se nep. je definice zbytečná

– teorie o vyhynulých druzích

v  George Cuvier – teorie catacrisma

– druhy *na několikrát, když se to nepovede, vyhynou a *n.

v  Jean Baptiste Lamcarck

– druhy * stvořením, ale existuje vývoj druhu ( z 1 spol. předka dnes např. 3 druhy)

– nevěří, že druhy jsou věčné a nevyhynou.

– mechanismus: Mění se přizpůsobováním se prostředí = Lamarcismus

-organismy jsou subjektem vývoje

– př. žirafa si prodlouží krk natahováním za potravou

 

v  Charles Darwin (1809-1882)

1859- dílo: O původu druhu přírodním výběrem

– převzal myšlenku Lamarcka o společném vývoji

– stěžejní myšlenky:

1. Rozšíření rostlin a živočichů na zemi je zákonité

– medvěd jen na S. polokouli, tučnáci na J

2.Evoluce je historická skutečnost

– základní jednotkou je druh a všechny druhy * vývojem ze společných předků

3.Faktory = hybné síly evoluce

– boj o život a přírodní výběr = každý org. se snaží přežít, ale nejde to.

– musí být splněny: Nadprodukce a variabilita potomstva

– existují organismy umělého výběru člověkem

-při vývoji druhu jsou 2 tendence:

a)Divergence= rozchod výv. linií

b)Konvergence = sbližování – v pod. prostředí * podobné vlastnosti nepříbuzných druhů

– ek.nika= prostor a f-ce druhu v prostředí, stejná nika znamená konkurenci ( klokan a králík v austrálii, králík se rychleji rozmnožuje, vyhrál)

 

Druh nezůstává stále stejný, ale pozvolna se v čase mění. I vývoj druhu má svůj začátek a konec, druhy vznikají a zanikají, vývoj druhu probíhá pomaleji než vývoj individuální. Fylogeneze je u každého druhu jiná.

 

Ontogeneze

původ a vývoj jedince zahrnující období zárodečného vývoje, dospívání, rozmnožování, péče o potomstvo, stárnutí a smrt.

Teorie mnohobuněčnosti

 

Odlišnost organismů

Organismy se liší svou složitostí:

1. Organismy nebuněčné (podbuněčné)

viry, mají sice genetickou informaci, ale nenesou však enzymy pro syntézu vlastních bílkovin, a proto nejsou schopně rozmnožovat se mimo hostitelskou buňku. Trvalá existence virů je vázaná na existenci buňky.

2. Jednobuněčné organismy

sinice, bakterie, prvoci, jednobuněčné houby a jednobuněčné řasy, mohou samostatně existovat , rozmnožovat se.

3. Mnohobuněčné organismy

buňky stejného tvaru tvoří pletiva a tkáně, orgány,orgánové soustavy

4. Individualita vyššího řádu

jedinci, různě diferencováni, vytvářejí společenstvo, jehož jedinci jsou  specializováni na různé funkce, termiti, včely, mravenci.

 

Vznik a vývoj zemské kůry

* biog. prvků z hvězd – neustálá termojaderná syntéza – od H k Fe

– hvězdy buď vybuchnou jako supernova nebo se zhroutí do černé díry/červ. trpaslíka

– srážení mezihvězdného materiálu zapříčinilo * nových hvězd a planet -* větších a větších tělese – dopadem rožhavení

1. Ochlazení a ztuhnutí magmatu

2.Únik plynů a par * atmosféry bez O2 (to co dnes uniká z jícnu akt. sopek)

– obsahovala N, SH, FH, NH3, H,H2O

3. Ochlazení atmosféry – déšť a * hydrosféry

– zemská kůra vznikla před 4 miliardy let.