INTEGROVANÝ VĚDNÍ ZÁKLAD II Vzdělávání pro udržitelný život, rozvoj a zdraví (dále VUR) ve 21. století BIOLOGIE Přednáška č.3 Jak fungují živé organizmy ? (METABOLISMUS) Fotosyntéza zabezpečuje život na Zemi (základní pojmy: metabolismus látkový a energetický, fotosyntéza, dýchání, biosyntetické reakce, potrava, výživa, bazální metabolismus, termoregulace) Ing. Helena Jedličková, Ph.D. INTEGROVANÝ VĚDNÍ ZÁKLAD II Vzdělávání pro udržitelný život, rozvoj a zdraví (dále VUR) ve 21. století BIOLOGIE Přednáška č.3 PROČ V PRAXI BY MĚL KAŽDÝ ČLOVĚK UMĚT ODPOVĚDĚT NA OTÁZKU: Jak fungují živé organizmy ? (METABOLISMUS) Doporučuji zamyslet se nad obsahem filmu, z něhož jsme část viděli v motivační části přednášky č. 2 ZDROJ: http://vimeo.com/16821390 Ing. Helena Jedličková, Ph.D. Vzdělávání pro udržitelný život, rozvoj a zdraví (VUR) ve 21. století Obsah přednášky IVZ biologie č.3: Jak fungují živé organizmy ? hledání a chápání souvislostí prostřednictvím klíčových slov: nmetabolismus látkový a energetický nfotosyntéza ndýchání nbiosyntetické reakce npotrava, výživa nbazální metabolismus ntermoregulace n n n > Jak fungují živé organizmy ? METABOLISMUS nOrganismy vyměňují s okolím látky, energii a informace. n nMETABOLISMUS zajišťuje pro organismus energii, zdroj stavebního materiálu a výrobu složek organismu n nPodmínkou existence života je tedy neustálá oboustranná výměna látek a energií mezi buňkami a okolím (prostředím). > ZÍSKÁVÁNÍ LÁTEK A ENERGIE: METABOLISMUS LÁTKOVÝ A ENERGETICKÝ nV buňce probíhají současně děje: n nA, anabolické = syntézy složitějších látek = asimilace n spojené obvykle se spotřebou energie = endoergické n nB, katabolické = štěpení složitých látek = disimilace n spojené s uvolňováním energie = exoergické > I. FOTOSYNTÉZA = přeměna energie světelné na chemickou – vznik glukózy n n n6 CO2 + 12 H2O světelné záření - fotony GLUKÓZA + 6 O2 + 6 H2O § chloroplasty (ADP—ATP, enzymy) (C6H12 O6 ) n chlorofyl (Calvinův a C4 cyklus) n nLÁTKOVĚ: Z LÁTEK ANORGANICKÝCH (CO2, H2O ) VZNIKAJÍ CUKRY nENERGETICKY: PŘEMĚNA SVĚTELNÉ ENERGIE NA CHEMICKOU n n -Základní proces udržující život na Zemi -Jediný primární zdroj organických látek (včetně fosilních paliv) - nOvlivňuje: světlo: kvalita - spektrum, kvantita – intenzita(lux) a doba osvitu n CO2, teplota - podle původu rostlin, voda - nedostatek= uzavření průduchů n minerální látky (N,P,K,Fe, Mg, Cu) a celkový fyziologický stav rostliny > II. Uvolňování energie: BUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ n1, Vývojově starší: n bez přístupu kyslíku = ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA „dýchání“: n nGlukóza energie+ kyselina pyrohroznová n= jedovatá + energetický zisk 2ATP, dále je přeměňována a vzniká: n A, kyselina mléčná (bakterie mléčného kvašení, svalové buňky) = FERMENTACE nVYUŽITÍ např.: n výroba kysaného zelí, mlékárenský průmysl, zemědělství - siláž n n B, kyselina máselná (bakterie) n n C, etanol (bakterie, KVASINKY) =KVAŠENÍ n využití např. : n pivovarnictví, vinařství, pekárenství n n n n 2, Vývojově mladší: n s využitím kyslíku = AEROBNÍ GLYKOLÝZA „dýchání“ n nGlukóza + O2. energie, CO2 a H2O n n striktní aerobové – plně závislí na O2 n fakultativní anaerobové = člověk > ad. 2 BUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ AEROBNÍ= uvolňování energie za přítomnosti kyslíku nZjednodušená rovnice: n nGLUKÓZA + 6O2 + enzymy energie + 6 CO2 + 6 H2O n(C6H12 O6 ) ADP + P—36 ATP (Krepsův cyklus) n nOvlivňuje:O2, hlavně v půdě je limitující n teplota - podle původu rostlin do 45 oC, n voda - nedostatek=uzavření průduchů n celkový fyziologický stav organismů n n dostuduj: n KYSLÍKOVÝ DLUH n HOMEOSTÁZA > ZÍSKÁVÁNÍ LÁTEK A ENERGIE a TŘÍDĚNÍ ORGANISMŮ: (podle zdroje uhlíku a energie) n n nA, AUTOTROFNÍ – FOTOAUTOTROFNÍ (zdrojem uhlíku je CO2) (zdrojem energie je fotosyntéza) ZELENÉ ROSTLINY, FOTOSYNTETIZUJÍCÍ BAKTERIE, SINICE n n - CHEMOAUTOTROFNÍ (zdrojem uhlíku je CO2) (zdrojem energie jsou chemické reakce) n Fe, Nitrifikační, S bakterie n nB, HETEROTROFNÍ (saprofyti, paraziti, mixotrofie, symbióza) nBUŇKY ŽIVOČICHŮ, HUB, NĚKTERÉ BAKTERIE, PARAZITICKÉ ROSTLINY n(Mixotrofie – masožravé rostliny) > III.BIOSYNTETICKÉ REAKCE n V buňce je vytvářeno velké množství sloučenin , největší význam mají : n n- nukleové kyseliny (DNK, RNK) a bílkoviny n n- polysacharidy, lipidy n nPři sekundárním metabolismu u specifických organismů vznikají specifické (charakteristické) sekundární metabolity: vitamíny, hormony, silice, hořčiny, barviva, alkaloidy, steroidy……aj. > POJMY: POTRAVA, VÝŽIVA, POTRAVINY, ŽIVINY nPotrava – poskytuje materiál pro stavbu a obnovu těla n - je zdrojem energie n nŽiviny – látky, které se mohou začlenit do buněčného metabolismu: npřímo npo hydrolýze základní složky (častější) n nROSTLINY AUTOTROFNÍ: nMinerální výživa rostlin: hnojení - přírodní a průmyslová hnojiva: n třídění rostlin podle nároků na výživu nVyužití := PĚSTOVÁNÍ ROSTLIN V TRATÍCH: I, II. III n nPotraviny, výživa a syntéza látek tělu vlastních u živočichů: nPotraviny + enzymy (trávení) = n = výživa (živiny) + enzymy (přeměna) + balast (vylučování) > Bazální metabolismus n– látková a energetická přeměna potřebná právě jen k udržení životních funkcí, nejmenší množství energie nutné pro zachování živin v úplném klidu n nzávisí na: druhu organismu, velikosti, hmotnosti, teplotě, potravě, zevním prostředí, stáří, pohlaví… > Teplota živočichů a člověka jako důsledek a předpoklad metabolických dějů nTeplo – limity života (min. – optimum – maximum) (abiotické faktory): n0oC (voda=led) - 50 oC (změna struktury bílkovin) n nMetabolismus = ustavičná přeměna energie = tvorba a výdej tepelné energie) n nTeplota těla musí být regulována jinak by došlo k přehřátí! n nTvorba tepla v těle - chemická termoregulace. > TERMOREGULACE Endotermie – Živočichové se stálou teplotou, kteří nejsou závislí na teplotě okolního prostředí, udržují svou tělesnou teplotu regulačními prostředky na stálé teplotě. Jsou nezávislí na okolním prostředí (ptáci, savci, člověk) Ektotermie – živočichové s proměnlivou tělní teplotou, která závisí na zevní teplotě- ovlivňuje látkový metabolismus. bezobratlí, z obratlovců: kruhoústí, paryby, ryby, obojživelníci, plazi. Heterotermie – jakmile se změní teplota pod (nad) limit, stávají se ektotermní : - zimní spánek - teplota prostředí je příliš nízká - letní spánek - vysoké tepoty -nedostatek potravy (hlodavci) TÉMATICKÝ OKRUH : 6.Metabolismus -přeměna látek a energií – KLÍČOVÁ SLOVA nReakce anabolické-endoergické- syntéza stavebních a biologicky významných látek, nreakce katabolické-reakce exoergické (glykolýza, dýchání), řízení hormonální a nervové nRostliny -asimilace a disimilace, asimiláty stavební, zásobní, enzymatické-význam,- vitamíny nAutotrofní organismy (fototrofní=fotosynt. bakterie, sinice, zelené r., n chemolitotrofní=bakterie sirné,nitrifikační, železité, vodíkové) nHeterotrofní organismy : nchemoorganotrofní = saprofyti žijí na odumřelé org. hmotě n =paraziti žijí na živé organické hmotě nFotosyntéza - fotosyntetická asimilace nBuněčné dýchání, fermentace-kvašení (alkoholové a mléčné) nBiosyntetické reakce nU člověka: metabolismus sacharidů (glukóza---glykogen,-- tuky) nmetabolismus tuků (---mastné kyseliny + glycerol – glukóza - tuky) nmetabolismus bílkovin (---aminokyseliny---glykogen +močovina - bílkoviny se do zásoby neukládají) nBazální metabolismus, aerobní a anaerobní dýchání, kyslíkový dluh, teplota těla, homeostáza > DĚKUJI ZA POZORNOST, PŘEJI PŘÍJEMNÝ DEN Helena Jedličková