Učitelství odborných předmětů ZŠ a SŠ Základy biologie OP3MK_ZABI 1.r. 10 h Ukončení předmětu: - hodnocení znalostí testem - SP „Bi a moje odbornost“ Doc. RNDr. B. Rychnovský, CSc. Kat. biologie PDF MU Vznik a vývoj života (na Zemi) Složení organismů Organismy a prostředí Klasifikace organismů studijní literatura: Nečas O. et al.: Obecná biologie pro lékařské fakulty. 3. přepr. vyd., Jinočany, H+H, 2000. Rosypal S. et al.: Nový přehled biologie. 2. vydání, Praha, Scientia, 2003. Vznik a vývoj života (na Zemi) a podmínky života (ve Vesmíru Kdy? ↑ Kde? ↓ Jak? Hypotetické odpovědi s rozdílným stupněm pravděpodobnosti v důsledku existence sporných bodů Současná hypotéza (vědecká domněnka, tj. vědecky přijatelné, ale neprokazatelné vysvětlení): založená na ústředním dogmatu (postulátu) molekulární biologie a odpovídající požadavkům kladeným na přírodovědní hypotézy tj. vysvětlení nesmí být nevysvětlitelné, musí být vědecky zdůvodnitelné, naznačovat řešení a vyvratitelná, tj. vysvětlitelná jiným jevem) Ústřední dogma molekulární biologie: přenos genetické informace je jedině možný z NK do NK nebo z NK do P. Zpětný přenos z P do NK není možný (ani z P do P). DNA: A T G C RNA: A U G C A - adenin T- tymin G - guanin C - cytosin Definice života (živých soustav): - schopnost biosyntézy látek (závislost biosyntézy Nukleových Kyselin a Proteinů na proteinech jako biokatalyzátorech, tedy enzymech) - závislost biosyntézy proteinů na přenosu genetické informace a tím na NK Lze vyjádřit: biosyntéza NK a P v živé soustavě je závislá na proteinech jako biokatalyzátorech (enzymech) a NK jako nositelích genetické informace (to je ve sledu nukleotidů). Způsoby přenosu: replikace – kopírování (DNA → DNA, RNA → RNA) transkripce – přepis (DNA → RNA, RNA → DNA – zpětná transkripce) translace – překlad genetické informace z mRNA do primární struktury proteinu (prostřednictvím kódující nukleotidové sekvence) ↓ ← ↑ Postupný vývoj cyklického vztahu NK→P Kde? - na Zemi? (námitka: doba pro vznik genetického kódu – 500 mil. let – je příliš krátká) - jinde? (dřívější teorie panspermie a přenosu na Zemi - hypotetické; přenos otázek jinam) Kdy? Vznik Země před 4,6 . 109 let → 600 mil let bez podmínek → tvorba kůry, snížení počtu meteoritů → přijatelné podmínky pro vznik organických látek → progenoty (primitivní formy života) → (hypotetická existence života před 3,8 . 109 let) nejstarší fosílie buněk 3,5 . 109 let staré proces vzniku života od výchozích látek k nejstarším buňkám 4,0 . 109 až 3,5 . 109 let (chemická evoluce) doba 500 mil. let považována za překvapivě krátkou (vznik života opravdu zde?) Prebiotická atmosféra Země Chemická evoluce tvorby jednoduchých organických sloučenin – horká voda na Zemi (>100 oC). Atmosféra z plynů pocházejících z nitra zemského tělesa. Význam složení (využití obsažených plynů nezbytných pro syntézu P a NK). Původní předpoklad: silně redukční atmosféra s CH4, NH3, H2,N2, CO, H2O Současná úvaha: mírně redukující atmosféra s H2O, H2, N2, CO, CO2, až neredukující atmosféra s H2O, N2, CO2 bez volného O2. Jeho množství se začíná zvyšovat až vznikem a činností cyanobakterií (sinic v období před 2,5 – 2,9 x 109 let). Prebiotická syntéza purinových a pyrimidinových bází Prebiotická syntéza ribonukleotidů – nejasnosti Syntéza polypeptidů v prebiotickém prostředí Možnosti vzniku oligoribonukleotidů až polyribonukleotidů s pravděpodobností autokatalytické schopnosti. Přechod na syntézu polypeptidů řízenou matricí /tři fáze) → vývoj prvotního translačního systému. 1. molekuly prvotních tRNA se schopností přenosu aktivovaných aminokyselin 2. význam velké ribozomové podjednotky jako vazebný povrch pro molekuly aminoacylované tRNA (aa-tRNA) a katalyzátoru syntézy polypeptidů 3. krátký polyribonukleitid jako matrice pro komplementární vazbu prvotních molekul aa-tRNA Vysoká genetická variabilita RNA potlačena a zdokonalena dvouřetězcovým RNA-genomem, který při replikaci tvoří dvouřetězcový replikační produkt Nestabilita RNA-genoforových soustav – zdokonalení oddělením replikace od translace - zpětná transkripce RNA do DNA ve zdokonaleném ribonukleoproteinovém translačním systému. Katalyzátor: zpětná transkriptáza. Pokrok: DNA je stabilnější s přesnější replikací. Obecná charakteristika živých soustav: - hlavní molekulární složky ve všech živých soustavách - NK a P pro zajištění základních funkcí (přeměny látek a energií tj. metabolizmus a autoreprodukci s genetickou informací uloženou v NK pro syntézu proteinů, z nichž některé katalyzují syntézu i NK) - vysoká organizovanost a hierarchická uspořádanost hlavně mnohobuněčných organismů - otevřenost živých soustav z hlediska výměny látek a energií (metabolismu) a informačního toku (primárního prostřednictvím NK a sekundárního vzhledem k okolí) - schopnost autoregulace - nezbytnost metabolismu (souhrn vnitřních enzymatických reakcí přeměňujících látky v energie a naopak ana- a katabolismus) - schopnost autoreprodukce a vývoje (ontogenetický a fylogenetický) Základní alternativy vzniku stávajícího obecného organizačního principu A) P bez NK B) NK bez P C) dělba funkcí – P i NK D) jiný princip ad A) Oparinovy koacerváty, Foxovy mikrosféry – struktury založené na P s náznaky metabolismu (mikrosf.) a růstu (koacerv.), ne autorepodukce. Nejdůležitější vlastností koacervátů je semipermeabilní membrána, uvnitř molekuly s enzymatickou aktivitou. V koloidních roztocích proniká voda dovnitř, dojde k rozdělení na dceřiné koacerváty. Enzymatické molekuly se tím vyřeďují. Naopak mikrosféry (polymerovaný protenoid kondenzovaných Ak bez membrány) vykazují katalytické aktivity ad B) genová hypotéza vzniku života v současnosti asi uznávanější – struktura schopná biologické evoluce: NK (jiná podoba) se schopností autoreplikace – hypotéza RNA-světa (molekulární relikty: ribozymy) ad C) společná evoluce NK a P (vznik náhodné události, produkt cílevědomé činnosti rozumných bytostí – obé překonávají nepřímé doklady evoluce) ad D) přenos informace anorganickou látkou typu jílu neřeší problém vzniku genetického kódu a proteosyntetického aparátu Vývoj nejjednodušších živých soustav - progenot (viz výše) s jednoduchými základními vlastnostmi a funkcemi živých soustav – počátek biologické evoluce. Anaerobní podmínky. Metabolizmové možnosti: chemoheterotrofie (fermentace) i chemoautotrofie. Dostatečná množství základních látek. H2 jako donor elektronů pro redukci síry na H2S (znak některých archeí). Další pokrok v metabolizmu – fotosyntéza. Nezbytnost vzniku porfyritů (základ cytochromů nezbytných pro přenos elektronů), tetrapyrolů (základ bakteriochlorofylů). Exploze života. Primitivní anoxygenní fototrofové syntetizují ATP pomocí slunečního záření, donor elektronů H2S. Podobné recentní: purpurové a zelené sirné bakterie. Oxygenní autotrofové: donor elektronů H2O. ATP i pyrimidinové nukleotidy se tvoří fotosynteticky. Výsledek: hromadění kyslíku v atmosféře. Recentní podobné: cyanobakterie (sinice). Následek: vznik ozónu a rozvoj ozónové ochranné vrstvy násobí další evoluční cesty. výv živ Podle Flegr, 2007 výv živ Časová osa 4,6 mld l. prahory 0,8 prvohory 570 mil.l. kambrium (-500) ordovik (-445) silur (-395) devon (-345) karbon (tropy) (-280) perm (sucho) (-225) druhohory 225 trias (tropy) (-195) jura ↓ (-136) křída (sub-) ( -65) kenozoikum 65 třetihory paleogén (-26) neogén(ochlaz.) (-2) čtvrtohory 2 pleistocén holocén (součas.) Vznik Země Mnohobuněční (endosymbióza), bezobratlí Řasy, vznik strunatců Bouřlivý rozvoj bezobratlých, první obratlovci Suchozemské rostliny Strom. plav.a přesl., zač. hmyz, obojž.,rozv.lalokopl. Semenné rostliny–florist.skok,první plazi vč.Synaps. Rozv.jehličnanů a cyk., plazů, † trilobitů ↓ , první dinosauři, vznik savců Rozv.dinosaurů, žab, vznik ptáků Rozv.krytosem s bouřl.rozv.kvet.,vymír.din., hmyzož Hlodavci,primáti,šelmy Růže,šavl.tygr, Hominoidea(30) hominidi(14),ramap. ↓ Kůň, mamut,led.medv.,tur.H.erect. (1)H.sap.(400) H.s.neander (250-40), zač. H.s.s (60) Současná flóra, fauna, moderní člověk (10) Vznik a vývoj života na Zemi – shrnutí před 3,5 (2 – 1,5) mld let A/ Kreacionistické představy (stvoření života) 1. teorie samoplození (naivní abiogeneze) – živá hmota vznikla samovolně z hmoty neživé 2. hypotéza panspermie – věčný život (eternismus), jeho zárodky putují vesmírem a na jednotlivých kosmických tělesech se mohou vyvinout do vysoké úrovně B/ Evoluční teorie 1. vznik života postupným vývojem uhlíkatých, tj. organických sloučenin včetně aminokyselin, následně podbuněčných struktur 1a. Oparinova teorie evoluční abiogeneze koacervátů 1b. Foxova teorie mikrosfér následovaných prokaryontními eobionty (prvotních živých soustav) s látkovou výměnou a reprodukcí. 2, genová hypotéza vzniku života (RNA-světa) 3. přenos informace anorganickou látkou typu jílu (Cairn-Smith) Eukaryonta jednobuněčná, mnohobuněční, chromista, rostliny, živočichové, houby. Psychosociální úroveň. Složení organismů Živá hmota – skladba ze sloučenin odlišného charakteru než hmota neživá. Shodná prvková podstata Prvkové složení v jednoduché formě, jednoduchých, ale i složitých sloučeninách. Biogenní prvky - tj. prvky obsažené v živé hmotě - asi 60 Různé ohodnocení (A – D) A.1. Prvky ve větších množstvích: O - 65 %, C - 21 %, H - 10 %, N - 3 %, Ca -2%, P - 1 % 2. P. v malých množstvích: Cl, F, S, K, Na, Mg, (Al) 3. P. v nepatrných množstvích: Fe,Cu,I,Si,Mn,Zn,Br, B,Sr,Ti, Ba,F,Rb,Se,Mo, Hg,Ra) 4. P. ve stopách: As,Li,Pb,Sn,Co,Ni B. Makroelementy (10 - 10-2) (po Fe) Mikroelementy (10-3 - 10-5) (po I) Ultramikroelementy (<10-5 ) (Hg, Ra a další) C. I. Invariabilní (ve všech živých organismech) a) makrobiogenní (1-60%) O,C,H,N,Ca,P b) oligobiogenní (0,05-1%) Mg,S,Cl,Na,K,Fe c) mikrobiogenní (<0,05%) Cu,Co,Zn,Mn,F,I,Mo II. Variabilní (jen u některých skupin) a) mikroprvky Br,Si,B b) stopové prvky Li,As D. Stálé prvky prvotní (1-60%) O,C,H,P (nepostradatelné) " " druhotné K,Na,Mg,Ca,Fe,S,Cl " " mikrosložky (<0,05%) Cu,Mn,B,Si,F,I (ve všech form.) Nestálé prvky druhotné (jen u některých, i více) Zn,Ti,V,Br " mikrosložky (jen u některých) Li,Rb,Cs,Ag,Be,Sr,Ba, Cd,Al,Ge,Sn,Pb,As,Cr,Mo,Co,Ni Kontaminující He,Ar,Hg,Tl,Bi,Se,Au Tab. 1: Průměrné prvkové složení suchozemských živočichů Prvek % Prvek % Prvek % Prvek % O C H 70 18 10 Ca N K Si P Mg S Cl Na Al Fe 5 . 10-1 3 3 1,5 7 . 10-2 5 4 2 2 2 2 Mn B Sr Ti Zn Li Cu Ba 7 . 10-3 1 1 8 . 10-4 3 1 1 1 F Br Rb Se Ni As Mo Co I Hg Ra 8 . 10-5 8 5 5 3 3 2 1 1 1 . 10-7 1 . 10-12 Tab. 2: Průměrné prvkové složení lidského organismu Prvek % Prvek % Prvek % Prvek % O C H N Ca 65 18 10 3 1,6-2,2 P K S Cl Na Mg Fe 0,8 – 1,1 3,5. 10-1 2,5 1,5 1,5 5 . 10-2 4 . 10-3 Mn Cu I Co 3 . 10-4 1,5 4 . 10-5 4 Zn F Ni stopy “ “ polár voda polár voda Voda Základní substrát v živé hmotě. Největší část těla organismů. a) Fylogenetickým vývojem se obsah vody snižuje b) Aktivní tkáně s větším obsahem vody c) Ontogenetickým vývojem se obsah vody snižuje Tab. 3: Podíl vody v některých živočišných organismech Organismus Obsah vody (%) Chobotnice Trepka Dešťovka Pstruh Skokan Rak Myš Až 99 90 88 84 80 74 67 Člověk 60 - 70 Tab. 4: Obsah vody v orgánech, tkáních a tělesných tekutinách dospělého člověka Orgán, tkáň, tekutina Obsah vody (%) Tuk Kosti Játra Kůže Mozek – bílá hmota Mozek – šedá hmota Svaly Srdce Vazivo Plíce Ledviny Krev Krevní plazma Žluč Mléko Moč Slina Pot 25 – 30 16 – 46 70 72 70 84 76 79 60 – 80 79 82 83 92 86 89 95 99,4 99,5 Funkce vody: 1. Rozpouštědlo, ionizace solí, zásad, kyselin, osmotické jevy 2. Disperzní fáze pro koloidy (bílkoviny, glykogén) 3. Reakce prostředí (koncentrace H+ a OH- iontů) 4. Termoregulace živočichů Přísun vody x ztráty vody Anorganické soli a) rozpustné b) nerozpustné Organické látky Základ: řetězce atomů C (otevřené, cyklické) Uhlovodíky – C a H, nepolární látky, nerozpustné ve vodě, rozpustné v organických rozpouštědlech Polarita funkčních skupin – většina organických látek jedna a více funkčních skupin s polárními vlastnostmi (tj. schopnost tvorby vodíkových vazeb) nebo elektrolyticky disociovat. Cukry – sacharidy Přirozené organické látky, většinou rostlinného původu. Odvozeny z polyalkoholů dehydrogenací jedné alkoholické (hydroxylové - OH) skupiny v karboxylovou (=O). Chemické vlastnosti v důsledku mnoha –OH polárních hydroxylových skupin. Triózy až heptózy, aminocukry. Monosacharidy, disacharidy, polysacharidy. Jednoduché cukry (glycidy) - -OH na každém C + aldehydická nebo ketonická skupina. Tato tvoří s –OH na vzdálenějším konci poloacetalovou vazbu – vzniká 5-i (6-i)členný cyklus s O. Místo původní karbox(n)ylové skupiny poloacetalový hydroxyl. Prostorová struktura. cukry-glykosidy Složité cukry - kondenzace minimálně 2 a více molekul prostřednictvím reaktivního hydroxylu Složené cukry – s necukernou složkou Pohotovostní zdroj energie, málo stavební látky. Příklady živočišných cukrů: glukóza, galaktóza (laktóza), glukózamin (►chitin), glykogen, heparin. Glykosidy – kondenzace s necukernou složkou (aglykonem). Nestálost glykosidické vazby (v kyselém prostředí, enzymatické štěpení …) i glukázami Oxidace na posledním C – karboxylové kyseliny – s vysokou polaritou - kyselina glukuronová svojí vazbou na málo polární látky zvyšuje jejich rozpustnost ve vodě a tím vylučovatelnost. -COOH. Monokarboxylové kyseliny – slabé, soli hydrolyzovány, malé rovnovážné množství nedisociovaných molekul. Di- a trikarboxylové kyseliny polárnější, v neutrálním roztoku se jako nedisociované nevyskytují. kys hyaluron kys dis Aminokyseliny – proteiny - bílkoviny jsou peptidy ze zbytků aminokyselin (Ak). Jejich vazba (peptidická v.) je spojení aminoskupiny (NH2) a karboxylové skupiny (COOH) tj. (-NH-COO-). Řetězením ztrácí tyto funkční skupiny význam a uplatňují se postranní řetězce s různými funkčními skupinami. 1 Ak (20) → oligopeptidy (<10 Ak-zbytků) → polypeptidy (10 – 100 Ak-zbytků) → makropeptidy = bílkoviny (>100 Ak-zbytků). Stejně jako u polysacharidů jsou bílkoviny nepolární. peptid vazba Protaminy (bazické polypeptidy s mnoho argininem v mlíčí). Peptidové hormony hypofýzy (ocytocin a vasopresin), slinivky břišní (insulin, glukagon). Antibiotika a jedy (penicilin aj., faloidin, amanitin) peptid Ak vzorce Ak nekód Alkaloidy - dusíkaté rostlinné sloučeniny většinou toxické pro živočichy. Meziprodukt vzniku nikotinu tabáku je amid kyseliny nikotinové (vitamin řady B) je složkou koenzymů NAD (nikotinamid-adenin-dinukleotid) a NADP (n…fosfát) pro přenos vodíku v buňce alkaloidy Primární struktura proteinů - posloupnost aminokyselin (kódovaných Ak, tj. určených genetickým kódem) v polypeptidovém řetězci. Nekódované (nestandardní) Ak vznikají dodatečnou změnou kódovaných, např. dva zbytky cysteinu se spojují disulfidickou vazbou na cystin, hydroxylace Sekundární struktura proteinu – prostorové uspořádání peptidického řetězce udržované vodíkovými můstky mezi karboxylovou a amino-skupinou &-helix šroubovice Β-struktura skládaného listu Terciární struktura – prostorové uspořádání dílčích úseků udržovaná vodíkovými můstky, elektrostatickými silami postranních skupin, disulfidickými vazbami. Význam: postranní řetězce nabývají jiné prostorové vztahy a vytváří ligandy, vazebná místa. Denaturace proteinů – změna prostorové struktury se ztrátou vazebných případně katalytických vlastností tj. ztráta biologické aktivity). Vratná (mírná) versus nevratná denaturace. Přechod z vysoce uspořádaného stavu do stavu „náhodného“ klubka (snadnější štěpení) Globulární bílkoviny (sféroproteiny) - rozpustné koloidní látky s polárními skupinami. Protáhlé molekuly koloidu – značná viskozita“ stav sol – tekutý → stav gel polotuhý. Nerozpustné bílkoviny (skleroproteiny – fibrin, β- kreatin, &-keratin, myosin, fibrinogen a kolageny). Funkce bílkovin: strukturální a stavební, energetická, mechanicko-chemická, informační a regulační, obranná. bílk strukt Nepolární látky Zmíněné uhlovodíky – hlavně rostlinného původu. Odvozeny od izoprenu (2-matylbutadienu) Izoprenoidy vznikají kondenzací nejméně dvou pětiuhlíkatých jednotek – viz limonen z citrusů. Patří sem i karotenoidy (žlutá a červená barviva rostlin), významné i pro živočichy jako vitamin A. Od izoprenoidů odvozujeme i málo polární steroly. Živočišný cholesterol se vyskytuje v membránách. Odvozují se od něj živočišné steroidní hormony, žlučové kyseliny i vitamin D. Uh karot cholest Uh LIPIDY obecně jsou estery vyšších karboxylových kyselin (tuky, vosky, a složené lipidy jako fosfolipidy, lecitiny, kefaliny, sulfamidy, steroly, glykolipidy, lipoproteidy aj. Tuky jsou estery vyšších mastných kyselin (MK) a glycerolu. Nerozpustné ve vodě, nezbytná součást výživy živočichů, dlouhodobý a zásobní zdroj energie. Nasycené a nenasycené MK (s dvojnými vazbami). Nízký obsah kyslíku v molekule tuku. Vosky - estery jednosytných víceuhlíkatých alkoholů a MK. Stálejší než tuky. Rostlinné i živočišné vosky (včelí v. - myricin – ester k palmitové s myricialkoholem C30H61OH). Mastné kyseliny MK: Nasycené: Máselná 4C máslo (3-4 %) Kapronová 6C máslo, kozí mléko, kokos., palmový o. Kaprylová 8C dtto Kaprynová 10C dtto Laurová 12C tuk: vavřín (35), kokos (<50), palm. ořech Myristová 14C palm. olej (<47), kokos (<18), vorvaní tuk (16) Palmitová 16C palm.t. (<47), bavlněný o. (<23), kostní tuk (20), máslo (<29), sádlo (v. <32, h. <33) Stearová 18C lůj (<29), kost.t. (20), sádlo (<16), máslo (<11), palm.o. (<8) Arachová 20C o.podzemnicový (<4), řepkový behenová, lignocerová, feritová Nenasycené: Palmitoolejová 16C II rybí o., máslo (4) Olejová 18C II všechny oleje (80), tuky (30-50) Eruková 22C II o.řepkový(45-55), hořčič.(>30) Linolová 18C II.II o.(±50): lněný, mak.,slunečnic. Linolenová 18C II.II.II o. vysých.: (lněný, konopný) Eleostearová 18C II.II.II.II. dtto (čín.dřev.) Arachidonová 20C II.II.II.II. jater.tuky, fosfolipidy Klupanodonová 22C II.II.II.II.II rybí o., fosfolipidy K. linolová, linoleová a arachidonová nepostradatelné (esenciální) – vitamín „F“ Membránové lipidy – stavbou podobné tukům: dva dlouhé nepolární řetězce a silně polární skupina. Fosfolipidy – zbytek kyseliny trihydrofosforečné s malou polární organickou molekulou (třeba cholin) Glykolipidy – hexóza nebo polysacharid, s trisacharidem N-acatylglukosamin-galaktoza-fukóza (0) jsou součástí krevních skupin fosfolipid Nukleové kyseliny mají také nerozvětvený řetězec z nukleotidů. Základ nukleotidu tvoří cukr - pentóza (ribóza RNA nebo deoxyribóza DNA), fosfát (zbytek kyseliny fosforečné) a postranní (komplementární) dusíkaté báze (purinové: adenin A guanin G ││ │││ Pyrimidinové: tymin T cytozin C (uracyl U) Dvouřetězcový útvar mezi komplementárními řetězci s vazbami komplementárních bází je stočený do dvoušroubovice. Řetězce jsou antiparalelní. Stabilní. Denaturací se oba řetězce oddělí (tají). RNA: většinou jednořetězcová (někdy intramolekulární komplementární sekvence), méně dvouřetězcová DNA: jedno – čtyřřetězcová. Viry: jedno- a dvouřetězcová, buňky dvouřetězcová v podobě dvoušroubovice báze NK řetěz nukleoti nukletid kompl Organismy a prostředí Život – otevřený systém. Soustavná mnohačetná výměna s okolím (informační, energetická ↔ látková) – podstata a nezbytnost Organizmus – kromě vztahu k biotickým faktorům (fyzikální a chemické) interakce biotické: a) mezi příslušníky téhož druhu b) vztahy k organizmům ve stejném prostoru (rozdílnost pojetí – v maximu celá planeta) Každý organismus – autonomní celek na určité úrovni – jako takový realizuje pouze některé. Přitom každý za stejných podmínek ne vždy stejné. Které? Za jakých okolností? V jakém rozsahu a intenzitě? Za jakou cenu, jaké náklady? Ekologie Poznatky o struktuře vztahů uvnitř přírody (mezi organismy) o faktorech (mezi organismy a prostředím) Další definice ekologie Na základě výše zmíněných vztahů preference určitých, tedy i prostorových, tj. proč žijí právě zde (jinde) Biogeografie Úzce odráží faktory ekologické i evoluční Koloběhy látek - makrobiogenů - vody kol vody Základní typy prostředí – biocykly Mořský Sladkovodní Suchozemský Biochory (horizontální stratifikace) vodní mořské: litorál, pelagiál, batyál, sladkovodní : tekoucí a stojaté vody suchozemský: arboreál (les) eremiál (suché teplé bezlesí) oreotundrál (studené bezlesí – oreál – vysokohorské tundrál – subarktické) V nich biomy, čili ekosystémové typy podrobněji OP3BP(K)_BEEV Zonální biomy (zonobiomy) odpovídají makroklimatu. Azonální biomy - vlivy zvláštností Pedobiomy – podle zvláštností půdy Orobiomy – ovlivněné nadmořskou výškou biomy Země cb Změny zemského povrchu – teorie kontinentálního driftu Wegener – zač. 20. stol.) kontinent drift Biogeografické oblasti Země biogeogr obl Země Zoogeografické oblasti Nearktis 21 mil.km2 Palearktis 52 mil.km2 Říše: Holarktis Mimotrop. Sever. Amer. Eurasie a Sever. Afrika 4 podoblasti 4 podoblasti (1 přech.úz.) TUNDRA nízké porosty lišej.až keřů Sob, lumíci, polár. zajíc, p. liška, medvěd led., lasička, sovice JEHLIČ. LES-TAJGA bor., smrk, jedle jelenec, urzon los, rys, rosomák, rejsci, datli, tetřívek 3 typy STEP travní porosty bizon, vidloroh, psoun jezevec, liška, kojot sajga, čiru, dzeren, osel chřestýši, kur prériový kůň, velbloud, křeček, frček OPAD. LISTN. LES dub, buk, lípa, javor Čipmank krtci,rejsci,veverky,mýval,medvěd,liška srnec,burunduk jelenec, lesňáčci chapparal TVRDOLISTÝ LES, KŘOV. macchie spíše přechodové společ. saguaro, juka POUŠŤ, POLO- pelyň. saxauly,tamaryšky zajíc prériový králíci ježek, křeček, hraboš, ještěrky, hadi orel, káně, sova Orientál. obl. 8 km2 Etiopská obl. 24 km2 Říše: Paleotropis Indomalajská 3 podobl. (1 přechod.úz.) Africká 2 podobl. radiace obratl., nyní málo typických, blízká etiop. TROPICKÝ LES bambus, konopí, týk, fíkovník, tomely zederachovité a luštinaté, liány a orchideje vyšší (orang.,gibon, langur, makak), gorila, šimpanz, gueréza, kočkod., tapír, nižší (tana, lori) prim., nosorožci, tygr, prales. slon, okapi, hrošík, antilopa trpasl., dikobraz, medv.pysk. a malaj., antilopy, jeleni, bažanti, ještěrky a hadi TRAVNÍ POROSTY -- SAVANY travnatá spol. se stromy (akácie,baobab,pryš.) přežvýk. kopytníci (buvolci, pakoně, antil. losí, zebry aj.), pštros, nosorožci, lev, gepard, pes hyen., prase bradavič., žirafy,rypoši, zlatokrt POUŠŤ, POLO- ojediň.trsy trav a keřů, oázy s welwitschií, sukul.pryšci a hlíz. rostl. gazela skákavá, dikobraz, tarbík, damani, tenrek, ještěři Biogeografie ČR bigeogr ČR 1. Základní projevy života – obecná charakteristika živých soustav Kategorie živých soustav Základní jsou individua (jedinci, jednotlivé organismy). Jsou to živé soustavy, které vykonávají všechny základní životní funkce (jinak by nebyly schopné života). Jsou to jednobuněčné i mnohobuněčné organismy, i jednotlivé buňky mnohobuněčných organismů (v buněčných kulturách jsou samostatně schopny života). U některých členovců existují individua vyššího řádu (společenstva tvořená jedinci téhož druhu, která mohou žít pouze jako taková, např. včelstva). Geneticky příbuzné organismy tvoří populace. Soubor geneticky příbuzných populací se nazývá druh. Organizace živých soustav 1. Intramolekulární úroveň- vztahy mezi atomy v molekulách FYZIKA, CHEMIE 2. Molekulární úroveň+úroveň nadmolekulárních kovztahy mezi molekulami CHEMIE, MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE 3. Podbuněčná (subcelulární) úroveň-vztahy mezi organelami; viry- VIROLOGIE 4. Buněčná úroveň-vztahy mezi organelami v buňce jednobuněčné organismy+buňky mnohobuněčných organismů BUNĚČNÁ BIOLOGIE, MIKROBIOLOGIE 5. Tkáňová úroveň-vztahy mezi buňkami v tkáni/pletivech a mezi tkáněmi/pletivy Tkáň/pletivo-soubor buněk stejných vlastností-tvaru a funkce HISTOLOGIE 6. Orgánová úroveň- vztahy mezi tkáněmi v orgánu a mezi orgány Orgán-soustava tkání/pletiv uspořádaných určitým způsobem a vykonávající v organismu určitou funkci ANATOMIE, FYZIOLOGIE 7. Organismální úroveň-vztahy mezi orgány v orgánových soustavách- organismus ANATOMIE, FYZIOLOGIE 8. Vztahy mezi organismy (supraorganismální)-vztahy mezi organismy v populacích, v biocenózách EKOLOGIE vlastnosti společné všem živým soustavám * přeměna látek a energií (metabolismus) nukleové kyseliny a proteiny jsou hlavní molekulární složky ve všech živých soustavách mezi jejich molekulami se vyvinuly vztahy, kterými jsou zajištěny základní funkce živých soustav (metabolismus a autoreprodukce) nukleové kyseliny obsahují genetickou informaci a zajišťují její přenos jednak při reprodukci živé soustavy, jednak při syntéze nových molekul proteinů proteiny působí katalyticky ve funkci enzymů na svou vlastní syntézu i na syntézu nukleových kyselin metabolismus = integrovaný a organizovaný soubor chemických reakcí a s nimi spojených energetických přeměn, které probíhají v živých organismech a mezi živými organismy a jejich okolím jednotlivé metabolické reakce neprobíhají izolovaně, ale prostřednictvím meziproduktů na sebe navazují. Vznikající řetězce nebo cykly označujeme jako metabolické dráhy. anabolické procesy - asimilační – biosyntetické-vedou ke vzniku nových, chemicky složitějších látek, energie se spotřebovává katabolické procesy – rozkladné – disimilační – z látek složitějších vznikají látky jednodušší a energie se uvolňuje Anabolismus a katabolismus jsou v určité rovnováze. Při růstu a reprodukci buňky převažuje anabolismus a při hynutí buňky převažuje katabolismus. pozn. schopnost látkové výměny (metabolismu) mají mnohé chemické disipační systémy 2. hierarchie (stupňovitost uspořádání): atomy jsou uspořádány v molekulu, molekuly v makromolekuly, makromolekuly tvoří nadmolekulární komplexy, ty tvoří buněčné organely, soustava organel dává vznik buňce a buňky tkáni, orgán je tvořen soustavou tkání, orgány vytváří orgánovou soustavu a soustava soustav orgánů je mnohobuněčný organismus. * uspořádanost: odlišuje živé soustavy od neživých objektů, umožňuje životní projevy (vzniká samoorganizací, přirozeným výběrem a tříděním z hlediska stability) měřítkem uspořádanosti je životaschopnost organismu a funkčnost jeho orgánů * a složitost (komplexita) nápadná, ale těžko definovatelná vlastnost živých systémů (lze vyjádřit délkou algoritmu, který umožňuje systém popsat) pozn. ačkoli nám zkušenost napovídá, že evoluce vede od jednodušších organismů ke složitějším, nemusí to být vždy pravda př. - zjednodušení určitých orgánových soustav u některých parazitických organismů - redukovaná stavba těla některých krytosemenných rostlin (Eleocharis sp.) problematická je tato charakteristika u nebuněčných živých soustav (viry) Eleocharis_ovata kostky ko_i_hlavy * živé soustavy jsou otevřené tj. se svým okolím si vyměňují látky, energii a informaci v průběhu evoluce se tak mohou vytvářet účelné vlastnosti obecně existují systémy, které se v průběhu času mění – systémy s pamětí a bez paměti. bez paměti – se chovají (tj. mění kombinaci signálů na svých výstupech) podle toho, jakou kombinaci signálů mají na vstupech s pamětí – reakce závisí nejen na vstupních signálech ale také na kombinaci signálů, s nimiž se daný systém setkal v minulosti tyto systémy se mohou v průběhu času měnit – mohou procházet evolucí živé soustavy jsou systémy s pamětí, v průběhu evoluce se vyvíjejí. Jejich evoluce tj. biologická evoluce směřuje k získávání vlastností, které se u neživých systémů nevyskytují (za takové vlastnosti jsou považované komplexita, uspořádanost, biodiverzita a účelné přizpůsobení životním podmínkám). * schopnost biologické evoluce: předmětem biologické evoluce se mohou stát pouze systémy dostatečně komplexní, schopné podléhat přirozenému výběru, tj. obsahující vzájemně si konkurující prvky schopné reprodukce, proměnlivosti a dědičnosti vlastností. * samoregulace (autoregulace) – pochody uvnitř živých soustav jsou v závislosti na vnějším prostředí regulovány systémem zpětných vazeb nebo jinými mechanismy (tato vlastnost není výlučná pro živé systémy) •schopnost rozmnožování (reprodukce): zajišťuje každému druhu přežití, jedinec zemře, ale jeho potomci druh zachovávají (mechanismus množení může být různý) biologická zdatnost (fitness) * dráždivost: schopnost reakce na vnější podněty (tuto schopnost mají také některé neživé systémy) – třeba regulátor ústředního topení * dráždivost: schopnost reakce na vnější podněty (tuto schopnost mají také některé neživé systémy) – třeba regulátor ústředního topení * proměnlivost – aby se systém mohl vyvíjet (biologická evoluce), musí obsahovat prvky, které mají schopnost se v čase měnit, vytvářet varianty. u dnešních organismů se jako hlavní zdroj proměnlivosti uplatňují mutace, tj. chyby vznikající zpravidla v průběhu přepisu genetické informace množení živých organismů versus množení krystalů pro biologickou evoluci je charakteristické vytváření účelných vlastností vývojová proměnlivost (fylogeneze/ontogeneze) proměnlivost vyvolaná vnějším prostředím vnitřní proměnlivost * dědičnost – změny, ke kterým může docházet musí být dědičné (aby se organismus mohl vyvíjet) dědičnost spočívá v kopírování genetické informace Nebuněčné organismy - Virusy a viroidy (latinsky virus = jed, toxin ) Znaky nebuněčných organismů: - nebuněčné částice, jejichž struktura je minimalizována na molekulu genetické informace a bílkovinný obal ( nemusí být ). - virusy jsou závislé na hostitelské buňce, která zabezpečuje množení virusu. - virusy jsou vnitrobuněční parazité, jejichž existence je na hostitelské buňce zcela závislá. Jednotlivá částice, schopná infikace buňky = virion. Virion se skládá z nukleové kyseliny (DNA, RNA) a bílkovinného obalu = kapsid. Celý komplex = nukleokapsid. Řada virusů má ještě vnější obal tvořený cytoplazmatickou membránou hostitelské buňky, ze které se uvolňuje. Virion: Nukleová kyselina: nese veškeré geny virusu (3 až stovky genů) 1nebo 2-vláknová DNA – lineární nebo kruhová RNA – lineární Kapsida – je složena z bílkovin „kapsomerů“ u bakteriofágů je ještě součástí částice bičík a bičíková vlákna Viroid: Parazit rostlin – RNA molekula bez kapsidu, 200 – 400 nukleotidů Napadení virusem: Napadení způsobuje rozpad buňky (buněčná lyze). Napadení buňce neškodí – latentní infekce. Napadení způsobují změnu nukleové kyseliny buňky – transformace – vedou k přeměně na nádorovou buňku. Virusy bývají specifické – napadají jen určité buňky. - viriony eukaryot pronikají do buňky celé. - viriony bakterií-bakteriofágy, nechávají na povrchu buňky kapsid a do buňky vpustí jen nukleovou kyselinu. -některé viriony se do buňky dostávají pinocytózou - Klasifikace virusů: Virusy prokaryot bakteriofágy cyanofágy Virusy eukaryot rostlinné virusy mykovirusy (virusy hub ) živočišné virusy - bakteriofág virus tab mozai Dělení virusů je založeno na jejich molekulové hmotnosti, tvaru, způsobu přenosu, hostiteli, přenašeči Neobalené DNA virusy: Jednořetězcová DNA – latentní infekce, nádorová transformace Dvouřetězcová DNA – virus bradavic, nádory infekce dýchací soustavy ptáků a savců virusy hmyzu Obalené DNA virusy: Virus oparu ( dvojitá membrána, dvouřetězcová DNA ) Vniká do organismu sliznicí ústní dutiny, spojivkou, kůží. Způsobuje zánět ústní dutiny, puchýřky v místě vstupu. Projevuje se při horečkách, vlivem slunečního záření, při stresu a hormonálních výkyvech Infekční mononukleóza - „nemoc z líbání“ - dva týdny po infekci se nemoc projevuje horečkami, angínou a zduřením uzlin. Poškozuje játra, je nutná zhruba půlroční dieta Myxomatóza - onemocnění králíků - zánět spojivek, hnisavý výtok z očí, úhyn králíků Neobalené RNA virusy (jednořetězcová i dvouřetězcová RNA) Rýma člověka - Inkubační doba 2 -3 dny, virus se množí v nosohltanu, způsobuje rozpad sliznice – hleny atd. Dětská obrna - postihuje nervový systém. Inkubační doba je 4 – 32 dní, způsobuje obrnou nohou. Rozšiřuje se stolicí, postihuje zejména děti Slintavka Rýma koní Průjmová onemocnění Obalené RNA virusy: Chřipka - prudké onemocnění horních cest dýchacích, přenos kapénkami Vyskytuje se zejména v zimě. Různé varianty – španělská, azijská, Hong Kong, ruská. 8 krátkých segmentů RNA – části se mohou měnit, tzn. je variabilní Kachny a mořští rackové jsou velmi častými hostiteli Zarděnky - dostává se do těla nosohltanem (kapénkami). Zduření uzlin, horečky, vyrážka. Spalničky - šíří se kapénkami. Horečnaté onemocnění, zánět spojivek, rýma, suchý kašel, vyrážka na kůži. Příušnice - zduření příušních a jiných žláz, horečky, přenos kapénkami. Vzteklina - zdrojem nákazy – pes, kočka, liška. Neštovice - přenos kapénkami, prachem. Inkubace 12 dní. Encefalitida - zánět CNS ( mozek a mícha ). Přenos klíštětem (samice saje krev !!, samci ne). Virusová hepatitida - zánět jater. Únava, nechutenství, horečka, zvracení, bolest v kloubech – příznaky se podobají chřipce. Inkubační doba je jeden měsíc, žloutenka se ale nemusí vždy projevit. Přenos – výkaly (nemoc špinavých rukou), potravinami, injekčními stříkačkami Typ A: RNA virus – zdrojem fekálie, nákaza špatnou hygienou Typ B: DNA virus – přenos také pohlavním stykem, zdrojem jsou tělní tekutiny Typ C: RNA virus – fekáliemi, krví Priony Specifický infekční protein bez příměsi NK, kódovaný strukturním genem hostitelského organizmu. Priony hub – enzymatické prospěšné účinky !!! - Priony savců – spongiformní degenerace nervové tkáně (amyloid s β- strukturou skládaného listu) Priony savců Klusavka ovcí a koz (scrapie) Bovinní spongiformní encefalopatie (BSE) – nemoc šílených krav – i když dosud nebyl prokázán přenos na člověka, je považována za možnou příčinu Creutzfeldt-Jakobovy choroby Encefalopatie norků Spongiformní encefalopatie koček (FSE) Chronická vysilující choroba jelenovitých (losů) (CWD) Chronická encefalopatie kopytníků (antilop) Priony člověka Creutzfeldt-Jakobova choroba – poruchy psychických funkcí s postupnou demencí, halucinacemi, závratěmi, ztrátou řečí a postupujícími křečemi. Starší osoby (3 měs.), mladší (13 měs.) Gerstmann-Sträussler-Scheinkerův syndrom – specifická mutace prionového proteinu Kuru – domorodci Papui-Nové Guineje z lidských mozků – svalový třes, nekoordinovanost pohybů, ochrnutí, paralýza … Fatální familiární nespavost – další z mutací základy taxonomie a systematiky Systematická biologie je věda o rozmanitosti organizmů (E. Mayr 1969: Principles of systematic zoology. Mac Graw – Hill Book Co., New York X+428 p.). Základním posláním systematiky je tuto rozmanitost (= variabilitu, = biodiverzitu p.p.): • registrovat = studovat a popsat • kauzálně ji vysvětlovat = objasňovat její příčiny a následky Jedním z prvoplánových cílů systematiky je vytvořit a spravovat klasifikační systém. Druhy Základními objekty klasifikace rostlin jsou druhy. To že o nich hovoříme jako o objektech znamená, že uznáváme jejich reálnou existenci – tedy z obecného hlediska existenci zcela nezávislou na nás samotných. Ostatní jednotky klasifikační jako rody, čeledě atd. jsou do značné míry lidskými artefakty – abstrakcemi – tedy za reálně neexistující. Klasická Mayrova definice "biologického druhu" (biospecies) říká, že “druhem rozumíme soubor aktuálně nebo potenciálně se křížících populací oddělených od reprodukční bariérou od ostatních takových souborů. Takovouto definici lze pochopitelně vztáhnout pouze na sexuálně se množící – tzv. biparentální organismy. Takových je většina např. mezi živočichy. U rostlin splňují toto kriterium pouze rostliny obligátně allogamické. Doména Eukarya Říše (regnum): Plantae Animalia Oddělení (divisio)-kmen (phyllum): Magnoliophyta Chordata pododdělení (subdivisio): Třída (classis): Magnoliopsida Mammalia podtřída (subclassis): Rosidae Theria nadřád (superordo): Řád (ordo): Rosales Artiodactyla podřád (subordo) Ruminantia Čeleď (familia): Fabaceae Cervidae podčeleď (subfamilia): Rod – genus Trifolium Cervus Druh – species Trifolium repens Cervus elaphus subspecies varietas rozdíly mezi klasifikačními jednotkami živočišných a rostlinných druhů – kmen vs oddělení Klasifikační jednotky Systém přirozený a umělý Klasifikovat lze obecně vzato mnoha způsoby – např. třídíme-li známky můžeme tak činit podle země původu, stáří, zobrazeného motivu, ale i třeba podle poškození, velikosti, tvaru atd. pokaždé dostaneme jiný výsledek klasifikace – jiný klasifikační systém. Výsledek klasifikace tedy velmi záleží na vztahu mezi objekty, který si zvolíme jako hlavní klasifikační kriterium. Přirozený systém je takový, který existuje nezávisle na klasifikátorovi – jeho principem u organizmů je uspořádání podle podobnosti nebo nepodobnosti založeném na studiu pokud možno maximálního počtu dostupných znaků – do jisté míry pouze ideální vlastnost ke které se můžeme jen víceméně blížit. Jeho protikladem je systém umělý, založený na kriteriu vytvořeném klasifikátorem, které není odrazem jejich reálného vztahu. Např. na absolutizaci významu jediného znaku. Systémy •umělé systémy – vytvořené na základě pouze několika náhodně zvolených znaků • - vyvrcholení umělých systému: Carl von Linné (1707 – 1778) • - dílo Species plantarum (1753) binomická nomenklatura - starting point pro cévnaté rostliny •přirozené systémy – na základě velkého množství znaků, v podstatě odrážejí příbuznost taxonů •Charles Darwin (1809 – 1882) zavedení rozměru do systematiky; od této doby snaha odrážet fylogenetické vztahy •fylogenetické systémy – A. Tachtadžjan (1910 - ), A. Cronquist (1919-1992) –kladistické systémy –objektivizace tvorby systémů, konstrukce nejpravděpodobnějšího vývojového stromu – kladogram • připouští se pouze monofyletické taxony linne Sir Charles Darwin Systém evoluční V případě evolučního (fylogenetického) systému je klasifikačním kriteriem míra evoluční příbuznosti. Konkrétní akt klasifikace spočívá pak v pojmenování (v duchu pravidel), přiřazení stupně (úrovně jednotky) a taxonomickém zdůvodnění. 435phylogenictree Pio00619 Binární nomenklatura •zakladatel Carl von Linné (1753) •pojmenování druhů je dvouslovné • (názvy vyšších hierarchických úrovní • jsou jednoslovné) •vědecká jména druhů jsou latinská (nebo se za ně považují) • př. Verbena officinalis L. (1758) • Anguis fragilis • rodové jméno druhové epiteton •český překlad akceptuje také binární nomenklaturu • sporýš lékařský • slepýš křehký •současná platná vědecká a česká pojmenování: •Kubát K. (ed.): Klíč ke květeně České republiky. – Academia, Praha, 2002. •Kol.: České názvy živočichů I - V. NM Praha,1999, 2000 • základní přehled organismů Doména Archaea Tato doména nebyla rozpoznána až do konce 70. let minulého století Co se týče morfologie, neliší se archeální buňky od buněk bakteriálních Rozdíly jsou biochemické a genetické Žijí v extrémních stanovištích, proto je lze jen velmi obtížně kultivovat. Methanococcus janaschii http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaea.html Methanobacterium thermoautotrophicum Archaea kde žijí jsou to jediné organismy, které mohou žít v hydrotermálních pramenech, v hypersalinních vodách, v podmořských vulkanických oblastech, uvnitř mnohobuněčných organismů nově byly ale nalezeny také jako součást planktonu na otevřeném moři Doména Bacteria jednobuněčné organismy prokaryotického typu většina se vyznačuje přítomností buněčné stěny neobsahují membránové organely (mitochondrie ani plastidy) ribozómy se sedimentačním koeficientem 70S nukleoid je neohraničený membránou, tvoří jej jedna molekula kružnicové DNA rozmnožují se nepohlavně, binárním dělením nebo pučením jsou autotrofní i heterotrofní Výživa bakterií podle zdrojů uhlíku bakterie autotrofní či litotrofní (zdrojem uhlíku je CO2) bakterie heterotrofní či organotrofní (zdrojem uhlíku je organická látka) podle zdroje energie fototrofní (zdrojem energie je sluneční světlo) fotoautotrofní (sinice) fotoheterotrofní chemotrofní (zdrojem energie je přeměna exogenních chemických látek) chemoautotrofní chemoheterotrofní (zdrojem uhlíku i energie jsou organické látky – většina bakterií) zpracovávají organické látky: a) v aerobním metabolizmu b) v anaerobním metabolizmu – kvašením Komenzální baktérie (neškodný organismus v hostiteli) – např. Escherichia coli. Žije v tlustém střevu člověka a teplokrevných zvířat. E. coli slouží jako modelový organismus pro biochemické a genetické výzkumy. Některé kmeny E. coli mohou vyvolat onemocnění močových cest, hnisavá onemocnění ran a průjmy. Tvoří přechod k patogenním baktériím, které vyvolávají i smrtelná onemocnění. Dalším příkladem oportunního patogenu (běžný mikroorganismus vyvolávající onemocnění příležitostně) je původce meningitidy. Některé patogenní bakterie Značné množství baktérií je více či méně patogenních. Do těla člověka pronikají pokožkou a sliznicemi. Pokud se dostanou do krevního oběhu, šíří se do celého těla. Mnohé škodí produkcí toxinů. Mezi spirochétami řadíme k patogenním boreliózy s hmyzími přenašeči, pohlavní onemocnění treponemóza (syfilis) a leptospirózy. Specifické koky způsobují další pohlavní onemocnění člověka – kapavku. Patogenní bakterie nacházíme i mezi tyčkami (legionářská nemoc, průjmová onemocnění – salmonelózy včetně tyfu, mor, meningitidy aj.). Do této tvarové skupiny patří i chlamydie –(příčiny bronchitidy a zánětů horních cest dýchacích), klostridie (tetanus, botulizmus). Mezi významné patogeny řadíme i sdružované koky – původce rozličných zánětů včetně zánětu mozkových blan. Příklady užitečných bakterií: Lactobacillus (mléčné bakterie) zkvašují sacharidy včetně laktózy na kyselinu mléčnou. Ta zastavuje rozmnožování hnilobných a patogenních bakterií. Mléčné bakterie se používají na konzervování zeleniny, na přípravu sýrů, acidofilního mléka, jogurtu. Acetobacter představuje aerobní bakterie, které jsou schopny oxidovat etanol na kyselinu octovou. Používají se při výrobě octu. Naopak nepříznivě působí při octovatění vína a piva. Streptomyces zastupuje aerobní, saprofytické vláknité bakterie. Mnohé druhy produkují antibiotika (streptomycín - Streptomyces griseus) a využívají se k průmyslové produkci antibakteriálních a antifungálních antibiotik. Některé streptomycéty tvoří vitamín B12 (Streptomyces olivaceus). Vyskytují se v půdě, přičemž způsobují její plísňový pach. Rod Rhizobium jsou symbiotické tyčkovité bakterie, žijící v hlízkách kořenů bobovitých rostlin, kde vážou vzdušný dusík do podoby využitelné rostlinou. Eukarya monofyletická skupina jak to víme? je to zjištěno na základě analýze sekvencí genu přepisovaného do 16S-rRNA prokaryotických organismů a18S-rRNA eukaryotických organismů tato sekvence je spjata s evolucí translace a jako taková patří mezi nejstarší biologické makromolekuly. Je funkčně konstantní a vyskytuje se ve všech organismech vznik endosymbiozou s protomitochondrií prokaryotický typ buněk - prokaryotické jádro, cytoplazma a plazmatická membrána - jádro (nukleoid) není ohraničeno membránou, nedělí se mitoticky je tvořeno jedinou molekulou dvouřetězcové DNA u většiny prokaryot je kružnicová - většina prokaryot má buněčnou stěnu - protoplast není rozdělen na prostorově vymezená oddělení (kompartmenty, zahrnující vždy nějakou specifickou část metabolických pochodů), které by byly ohraničeny membránami - prokaryotické buňky neobsahují ani mitochondrie, ani plastidy - ribozomy se vyskytují jen v cytoplazmě a jejich sedimentační koeficient je 70S eukaryotický typ buněk - jádro, cytoplazma a plazmatická membrána - jádro je tvořeno chromatinem, což je komplex DNA, histonů a proteinů- nehistonů a je ohraničeno membránou (jaderná membrána) - dělení jádra je mitotické k rozdělení chromozomů do dceřinných buněk, chromozomy obsahují lineární DNA - protoplast je rozdělen na prostorově vymezená oddělení (kompartmenty) např. lyzozomy, Golgiho systém, endoplazmatické retikulum - všechny eukaryotické buňky obsahují mitochondrie, rostlinné buňky kromě mitochondrií obsahují plastidy - mitochondrie a plastidy obsahují alespoň jednu molekulu DNA; u mitochondrií je většinou kružnicová, u chloroplastů vždy - ribozomy jsou trojího typu cytoplazmatické 80S ribozomy mitochondrií 70-80S ribozomy chloroplastů 70S EukaryoticCell eukarya rozmnožování eukaryí je jednak nepohlavní (převážně u jednobuněčných eukaryí) a jednak pohlavní (převážně u mnohobuněčných) buňky mnohobuněčných eukaryí jsou zřetelně diferencovány co do struktury, morfologie a fyziologické funkce k této diferenciaci dochází během ontogenetického vývoje mnohobuněčného organismu výživa a metabolismus eukaryí je buď obligátně chemoheterotrofní nebo obligátně fotoautotrofní doména Eukarya je členěna do pěti říší: - prvoci (Protozoa) - chromista (Chromista) - rostliny (Plantae) - houby (Fungi) - živočichové (Animalia) hypotetická eukarya jádro mitóza syngamie meioza cytoskelet endomembránové systémy, fagotrofie prvoci Protozoa jednobuněční, převážně heterotrofní fagotrofie pokud chloroplasty pak se 3-4 membránami na povrchu eukaryotické bičíky nálevníci krásnoočka obrněnky hlenky Chromista nově navržená a popsaná říše heterotrofie, mixotrofie chloroplasty uvnitř váčků endoplazmatického retikula získané sekundární endosymbiozou, někdy obsahují pozůstatek jádra původního symbionta bičíky s trubicovitým vlášením buněčná stěna polysacharidová jednobuněční i mnohobuněční opalinky oomycety hnědé řasy (chaluhy) rostliny (Plantae) jednobuněčné i mnohobuněčné fotoautotrofní organismy chloroplasty pokryté dvěma membránami, (původně snad symbiotická sinice, tj. před 2 miliardami let) buněčná stěna polysacharidová, převažuje celulóza dvě vývojové linie – ruduchy (chlorofyl A, D) a zelené rostliny (chlorofyl A,B) ruduchy zelené řasy mechy cévnaté rostliny houby (Fungi) jednobuněčné i mnohobuněčné hemoheterotrofní organismy rozmnožování různými typy spor, střídání haploidní a dikaryotické fáze hladký bičík buněčná stěna polysacharidová, převažuje chitin vřeckovýtrusné houby stopkovýtrusné houby kvasinky živočichové (Animalia) většinou mnohobuněčné chemoheterotrofní organismy bez chloroplastů bez buněčné stěny Klasifikace taxonomická (odborná) – viz dříve oborové předměty Botaniky vyšších a nižších rostlin (včetně hub) Zoologie bezobratlých a strunatců Mikrobiologie Klasifikace utilitární ve vztahu k člověku užitkové organismy pozitivně negativně jedovaté organismy (častý překryv s předchozími) divoce žijící organismy (ochrana organismů) domácí organismy (pěstování hub a rostlin, chování živočichů) Živočichové zdomácnělá zvířata kapr obecný sob polární domácí Husa domácí (z h. velké), husa čínská (z h.labutí), kachna domácí (z k. divoké), pižmovka domácí (z p. velké), kur domácí (z k. bankivského), perlička domácí (z p. kropenaté), krocan domácí (z k. divokého), holub domácí (z h. skalního) Morče domácí (z m. divokého), králík domácí (z k. divokého), kůň domácí (z k. Převalského nebo tarpana), osel domácí (z o.afrického), prase domácí (z p. divokého), velbloud domácí (asi z velblouda dvouhrbého), lama krotká a alpaka (z l. guanako a možná i vikuně), ovce domácí (z o. kruhorohé?), tur domácí (z t. divokého), pes domácí (z vlka), kočka domácí (z k. divoké), fretka (z tchoře tmavého?) laboratorní zvířata Morče domácí, myš laboratorní (z m. západoevropské, m. domácí), potkan laboratorní (z p.), křeček zlatý. Primáti. Kur domácí. Drápatky, skokani, žebrovníci a axolotl. Nové modelové druhy P1060258 lama Phill Isl P1130243 velbl krocan amer 040426b Ro perl krop 0409 oř jAfr fret 080506 VSed Fr chovaní živočichové Málo: kroužkovci (kalifornské žížaly), měkkýši (tropické oblovky - Achatiny), korýši, z hmyzu ploštice, z pavoukovců bičovci Výrazně: Hmyz (strašilky – s., pakobylky, lupenitky) kudlanky švábi rovnokřídlí – hlavně sarančata a cvrčci, méně kobylky a krtonožky brouci motýli Pavoukovci (hlavně sklípkani, štíři) Stonohy a mnohonožky IMG_0123 P2040150 sar uprupr Can 10-17 036 upr bičov upr P1010198 Raw00013 upr Raw00039 upr IMG_0265 upr Chovaní obratlovci Paryby – sladkovodní rejnoci Ryby – bazénové x akvarijní ryby (sladkovodní x mořské): živorodky a halančíci, tetry, cichlidy x korálové ryby Obojživelníci – ocasatí (mloci), bezocasí (žáby) Plazi – ještěři (agamy,chamel., gekoni, leguáni, scinkové a varani) a hadi (i jedovatí), želvy,(krokodýli) Ptáci – klecoví x voliéroví. Bažanti a křepelky, holubi (včetně okrasných plemen), papoušci, pěvci Savci – křečci a křečíci, osmáci, malé opice, ale i tygři PRALES S z Beiry 145_4564 P1000179 upr PA220088 ž nádher 080902 U Kadl Ř3 P1010110 upr IMG_0017 upr ag os Jedovatí živočichové Prvoci – někteří kryptotoxičtí bičíkovci (přes měkkýše) Žahavci – rozdílné účinky, smrtelné čtyřhranky Pásnice Měkkýši – homolice Kroužkovci Členovci Pavoukovci Pavouci – sklípkani, slíďáci, snovačky Śtíři Korýši Stonožkovci - Mnohonožky a stonožky (stonohy) Hmyz Motýli – housenky Blanokřídlí – mravenci, včely, vosy, sršni, drvodělky, kodulky, kutilky Brouci – střevlíci, drabčíci, slunéčka a mandelinky, páteříčci, majky a puchýřníci („španělské mušky“) m fial F 080308a Ros Majka puchýřníci puchýř lék 030605 Ro Strunatci – Obratlovci Paryby a ryby – a) jedové aparáty napojené na ostny b) pasívní jedovatost po požití c) nebezpečnost zraněním Ad a) jedové trny trnuch (paryby), některých sumců, ropušnic, perutýna Ad b) z našich pohlavní produkty parmy, krev úhoře (varem se ničí), čtverzubci (ryby fugu), mnohé korálové ryby Ad c) trny ďase mořského Obojživelníci – kožní žlázy s koncentrací na hlavě (parotidy) – časté výstražné zbarvení. Z našich čolci, mlok, kuňky, ropuchy. Pralesničky (šípový jed) v chovu jedovatost ztrácí. úhoř ř parma ob 208 r001-020 Ž_kuňka žlutobřichá parma úhoř mlok kuňka Plazi - jedový aparát korovců (ještěři) a korálovců (kobry, mamba, bungar, taipan), zmijí, chřestýšů (křovinář, ploskolebec), vodnářů. Neuro-, kardio-toxiny, hemo-rrhaginy, -lysiny, cirkulační toxiny. Ptáci – bez významu Savci – ostruha s jedovou žlázou ptakopyska, podčelistní žlázy některých hmyzožravců (rejsec vodní) zmije ob 0205-1 rej-c vod 080928g ch O Zmije rejsec Rostliny Zraňující rostliny (s trny) Agave americká, dřišťál, opuncie ale i trnka Alergenní rostliny Např. citroníky, monstera, filodendrony, chrysantémy, některé kopretiny a mnohé další s trichomy Jedovaté rostliny Pěstované v domácnostech Např. kroton, difenbachie, oleandr, tenura, vánoční hvězda a další pryšce, z mnohých plody Divoce rostoucí Např. durman, konvalinka, kýchavice, lýkovec, ocún, pryskyřník prudký, starček, vratič, tis, opět mnohé plody a další části Pěstované užitkové rostliny Zelenina Listová, Plodová, Lusková, Košťálová, Kořenová, Cibulová, Kořeninová Ovoce Jádroviny (malvice), Peckoviny (peckovice), skořápkoviny (oříšek, peckovice), Drobné ovoce (bobule, souplodí peckovic, souplodí nažek) Okrasné dřeviny – keře, stromy (stálezelené, opadavé, jehličnaté, popínavé …) P1020618 P1020621 monstera difenbachie kých (bílá) Lobel 060701 Krkon kýchavice Houby Užitkové – Penicilium notatum – produkt penicilin jedlé houby (žampión, hlíva aj.) Jedovaté h. – z našich muchomůrky hlízovitá a m. tygrovaná, závojenka olovová, vláknice Patouillardova, ale i strmělky a čirůvky, ve větším množství i pestřec, pečárka zápašná a hřib satan a h. purpurový, ale i další Halucinogenní až jedovaté h.– ucháče, muchomůrka červená, lysohlávky ucháč čepc 041007 Drah much červ 071007 II oř ch Osl P7260195 pestřec Muchomůrka červená Ucháč čepcovitý