← Biologija

Vietoj vadovėlio
11-12 kl. biologijos (A) konspektas

Žiūrėkite turinį, kad pamatytumėte, kokias temas supa šis konspektas. Itin stambus. Pagal mūsų duomenis, sukūrė Vilniaus Šolom Aleichemo vidurinė mokykla 2006 metais. Parengė biologijos vyr. mokytoja Rasa Merfeldaitė

209 min (44479 ž.)
Iliustracija
Aa

0. Perskaitykite pirmiausiai

Jeigu norite peržiūrėti originalų Word .DOC failą, tapkite patronais ir parsisiųskite šį mokytojus konspektą su paveikslėliais ir papildoma informacija. Patronystė daug nekainuoja, bet mums labai padeda vystyti projektą.

Egzamino matrica 2011 m.

Egzamino matrica 2011 m.

1. Chemijos pagrindai

Medžiaga – tai visa, kas užima tam tikrą erdvės dalį ir turi masę. Medžiagos būsenos gali būti: kieta, skysta, dujinė. Medžiagos sudarytos iš cheminių elementų. 98 proc. organizmo sudaro: anglis, vandenilis, deguonis, fosforas ir siera ( CHNOPS ).

Geležis yra vienas iš būtiniausių žmogaus organizmui mikroelementų. Jeigu jos trūksta, gali prasidėti metabolitiniai pakitimai. Šiuo metu dėl geležies trūkumo organizme kenčia apie 15% pasaulio gyventojų. Išsivysčiusiuose, besivystančiuose ir atsilikusiuose pasaulio regionuose— visur geležies trūkumas tapo pasaulinės reikšmės problema.Geležies turi dauguma natūralių produktų: raudona mėsa, vištiena, jūros gėrybės, daržovės, vaisiai, grūdai ir jų gaminiai.

Vyrams geležies atsargas papildyti reikia rečiau, nes jos į organizmą užtektinai patenka su maistu, o moterims – dažniau, nes menstruacinio ciklo, gimdymo metu jos netenka daug kraujo. Daugiausia geležies organizmui reikia nėštumo metu. Geležies trūkumas, kurį dažnai jaučia sportininkai, turintys didelį fizinį krūvį, yra mažakraujystės priežastis.

Tarptautinės Sveikatos apsaugos organizacijos duomenimis, geležies deficitine mažakraujyste serga apie 30% nėščiųjų. Daugelis vaikų, pagimdytų mažakraujyste sergančių moterų,, serga bronchine astma, yra silpni ir blogai vystosi. Net nedidelis geležies trūkumas lemia nuovargį, jėgų praradimą, atsparumo ligoms sumažėjimą, atminties susilpnėjimą ir skydliaukės funkcijų sutrikimus. Maži vaikai, stokojantys geležies, lėčiau auga ir vystosi. Geležies pasisavinimą mažina kava bei stipri arbata, nekokybiška ir netaisyklinga mityba. Geležis reikalinga daugeliui organizmo funkcijų, kurių svarbiausia - pernešti deguonį iš plaučių į kitus organus ir sistemas. Be to, geležis yra sudėtinė daugelio fermentų ir organizmo baltymų dalis, dalyvaujanti DNR ir cholesterino sintezėje. Geležis įeina į raudonųjų kraujo kūnelių baltymo hemoglobino sudėtį. Ji dalyvauja pernešant deguonį iš plaučių į audinius ir anglies dvideginį iš audinių į plaučius. Geležis įeina raumenų baltymo mioglobino sudėtį. Šis cheminis elementas yra daugelio fermentų sudėtinė dalis, dalyvauja tam tikruose medžiagų apykaitos procesuose. Jei trūksta geležies, slopinamas raudonųjų kraujo kūnelių susidarymas, mažėja hemoglobino koncentracija, prasideda mažakraujystė, kuri pasireiškia fizinio ir protinio darbingumo, organizmo atsparumo sumažėjimu. Rekomenduojamo paros maisto davinio geležies kiekis – 10 mg vyrams, 15 mg moterims. Nėščioms moterims per parą papildomai reikia 10 mg geležies. Geležies yra kepenyse, mėsoje, žuvyje, ankštiniuose augaluose, riešutuose, rupaus malimo grūdiniuose produktuose, žaliose lapinėse daržovėse. Iš gyvulinių maisto produktų geležis pasisavinama daug geriau negu iš augalinių. Geležies pasisavinimą skatina vitaminas C ir kitos organinės rūgštys, o slopina taninai, kurių turi arbatžolės, kiaušiniai, tam tikros mineralinės medžiagos.

Natris yra svarbi organizmo skysčių dalis. Nuo natrio kiekio priklauso skysčių tūris: daugėjant organizme natrio, skysčių tūris didėja, ir atvirkščiai. Natris veikia nervų ir raumenų aktyvumą, sujaudinimo sklidimą. Natrio perteklius žmogaus organizmui nenaudingas, nes gali padidėti kraujospūdis, organizme susikaupti skysčių. Daugiausia natrio gaunama su valgomąja druska ir maisto produktais, kuriuos gaminant dedama druskos (konservais, dešromis, sūriais, duona ir kt.). Patariama per dieną suvartoti ne daugiau kaip 6 g valgomosios druskos, įskaitant ir druskos kiekį, esantį maisto pramonės produktuose.

Kalis yra sudedamoji ląstelių protoplazmos dalis. Veikdamas kaip natrio antagonistas, jis reguliuoja skysčių pusiausvyrą organizme. Jis būtinas širdies, skeleto raumenų, nervų sistemos darbui. Trūkstant kalio, didėja kraujospūdis, atsiranda širdies veiklos sutrikimai, raumenų silpnumas. Kalio perteklius taip pat žalingas, nes sukelia toninius raumenų susitraukimus, elektrokardiogramos pokyčius. Kalio turi bulvės, pomidorai, bananai, ankštiniai augalai, riešutai, pienas ir kiti maisto produktai.

Kalcis dalyvauja susidarant kaulams ir dantims, todėl svarbu, kad jo netrūktų nėščių moterų, vaikų ir paauglių maisto davinyje. Kalcio trūkumas maiste – vienas iš osteoporozės (kaulų išretėjimo) senatvėje rizikos veiksnių. Be to kalcis dalyvauja susitraukiant skeleto ir širdies raumenims, jis reikalingas nervų sistemos, vidinės ir išorinės sekrecijos liaukų veiklai, kraujo krešėjimo procesams. Daugiausia kalcio gaunama su pieno produktais. Jo yra brokoliuose, špinatuose ir kitose tamsiai žaliose lapinėse daržovėse, žuvų kauluose.

Magnis būtinas formuojantis skeletui, nervų ir raumenų jaudrumui, daugelio fermentų veiklai. Magnio stoka gali sukelti raumenų skausmus ir silpnumą, kraujospūdžio didėjimą, dažną širdies plakimą, net skilvelių virpėjimą ar staigų širdies sustojimą. Magnis gaunamas su pieno produktais, žaliomis lapinėmis daržovėmis, riešutais, duona ir kitais grūdiniais produktais.

Fosforas svarbus energijos apykaitai, baltymų sintezei, lipidų pernešimui,formuojantis kaulams ir dantims. Žmogus gauna fosforo su pieno produktais, mėsa, žuvimi, bulvėmis, daržovėmis, grūdiniais produktais.

Anglis ir vandenilis yra pagrindiniai organinių molekulių elementai. Organinės molekulės lemia visų gyvųjų organizmų sandarą ir funkcijas. Visi gyvi organizmai turi angliavandenių , baltymų , lipidų ir nukleorūgščių.

Funkcinės grupės ir izomerai padidina organinių molekulių įvairovę. (Funkcinė grupė – tai tam tikrų atomų grupės, izomerai – tai molekulės sudarytos iš vienodų atomų, tačiau skiriasi jų išsidėstymas.

Hidrofilinės molekulės – tirpsta vandenyje, o hidrofobinės – ne.

Mažos organinės molekulės vadinamos monomerais, jos gali būti didelių organinių molekulių – polimerų – dalimi. Monosacharidas – monomeras; polisacharidas – polimeras. Riebalai, lipidai, baltymai, nukleorūgštys – polimerai.

1.1. Angliavandeniai

Angliavandeniams priklauso: monosacharidai, disacharidai ir polisacharidai.

Monosacharidai : gliukozė (energijos šaltinis) , fruktozė (energijos šaltinis, randama tik augaluose) , ribozė (RNR dalis), deoksiribozė (DNR dalis).

Disacharidai : sudaryti iš dviejų monosacharidų; laktozė (pieno angliavandenis), maltozė (gausu grūdinėse kultūrose, energijos šaltinis) , sacharozė (energijos šaltinis).

Polisacharidai : sudaryti iš daugiau nei dviejų monosacharidų; krakmolas (randamas tik augaluose, energijos šaltinis), glikogenas (randamas gyvūnuose ir grybuose, gaminamas iš gliukozės kepenyse, o raumenyse – skaidomas į gliukozę, energijos šaltinis), celiuliozė ( grandinė ilga ir standi, tai tinkama statybinė medžiaga, randamas tik augaluose, atlieka atraminę ir apsauginę funkcijas, kuo augalas senesnis, tuo jame daugiau celiuliozės, plačiai naudojama žmonių praktinėje veikloje), chitinas (randamas kai kurių gyvūnų kūno dangoje ir grybų sienelėse, atlieka apsauginę ir atraminę funkcijas, molekulėje yra amino grupė).

1.2. Lipidai

Dauguma netirpūs vandenyje, nes neturi polinių grupių. Saugo šilumą, teikia energijos.

Sudaryti iš riebiųjų rūgščių ir glicerolio. Riebalų rūgštis – angliavandenis su karboksilo (rūgšties) grupe, tirpi vandenyje. Rūgštys gali būti sočiosios ir nesočiosios. Sočios turi tik viengubas jungtis, nesočiosios turi dvigubą jungtį. Lipidai su sočiosiomis riebalų rūgštimis kambario temperatūroje yra kietos būsenos, o su nesočiosiomis – skystos būsenos.

Riebalai (trigliceridai) turi 3 riebių rūgščių grupes. Tai ilgalaikės energijos atsargos, molekulėje daugiau energijos, nei angliavandeniuose, nes nėra vandens molekulių. Taip apt atlieka termoreguliacinę funkciją.

Vaškai tai ilgos grandinės, turinčios riebalų rūgščių ir alkoholių. Netirpūs vandenyje. Atlieka apsaugines funkcijas (augalų kutikulė - vaško sluoksnis, neleidžiantis garinti vandenį ir saugantis nuo mikroorganizmų), vandens gyvūnai sutepa kailį, kad neperšlaptų ir nesušaltų, bitės vašką naudoja kaip statybinę medžiagą.

Fosfolipidai turi fosfato grupę. Molekulė turi polinę ir nepolinę dalis. Vandenyje išsidėsto dviem sluoksniais. Yra ląstelės membranos sudėtinė dalis, reguliuoja medžiagų pernašą.

Steroidai – tai lipidai, sudaryti iš 4 žiedų karkaso. Reikalingi augimo hormonų gamybai. Jų gamybai naudojamas cholesterolis.

1.3. Baltymai

Sudaryti iš aminorūgščių. Statybinė organizmo medžiaga, dalyvauja metabolizme (medžiagų apykaita), raumenų struktūrinė dalis, fermentai, hormonai, medžiagų nešikliai, plazminės membranos dalis.

Aminorūgštys sudarytos iš karboksilo ir amino funkcinių grupių, kurios abi, esant normaliam pH ir optimaliai temperatūrai, buūna jonizuotos, t.y. hidrofilinės. Jos tarpusavyje jungiasi peptidine jungtimi. Aminorūgštims specifines savybes suteikia jų sudėtyje esantis radikalas. Visuose gyvuose organizmuose randama tik 20 aminorūgščių rūšių.

Peptidas – tai baltymas sudarytas iš ne daugiau kaip 2 aminorūgščių, polipeptidas savo sudėtyje turi daugiau nei 2 aminorūgštis.

Denatūracija – baltymo struktūros pakitimas ar suradymas, nutraukiant jungtis. Dažniausiai baltymai denatūruoja dėl pH, temperatūros ir UV spindulių pokyčių.

Nuo erdvinės baltymo struktūros priklauso baltymo funkcijos.

Pirminė baltymo struktūra – pati paprasčiausia. Aminorūgščių, susijungusių peptidinėmis jungtimis, seka. Kiekvienas baltymas turi jam būdingą aminorūgščių seką.

Antrinė baltymo struktūra susidaro, kai polipeptido grandinė susirango ir erdvėje užima tam tikrą padėtį. Gali būti alfa spiralės arba beta klostės.

Tretinę baltymo struktūrą turi globuliniai baltymai. Juose yra ir alfa spiralės, ir beta klostės, suteikiančios molekulei stabilią formą.

Ketvirtinė baltymo struktūra būdinga baltymui, turinčiam daugiau nei vieną polipeptidą (pvz.: hemoglobinas).

1.4. Nukleorūgštys

Nukleorūgštys sudarytas iš nukleotidų. Nukleotidai sudaryti iš fosfato, cukraus ir azoto turinčios bazės. Nukleotidai dalyvauja ląstelės medžiagų apykaitos procesuose (fermentų sudedamoji dalis).

Nukleorūgštys (DNR) yra genetinė medžiaga, kurioje saugoma informacija, tokių pat DNR kopijų sintezei; informacija, kokia eilės tvarka turi būti jungiamos aminorūgštys gaminant baltymus. RNR yra baltymų sintezės tarpininkas.

DNR ir RNR palyginimas

DNR RNR
Cukrus Deoksiribozė Ribozė
Bazės Adeninas; guaninas, timinas, citozinas Adeninas; guaninas; uracilas ; citozinas
Vijų skaičius Dvi vijos, su poromis išsidėsčiusiomis bazėmis Viena vija
Spiralė Yra Nėra
Rūšys Nėra Informacinė RNR (iRNR), transportinė RNR (tRNR), ribosominė RNR (rRNR).

Purinai (adeninas ir guaninas)jungiasi su pirimidinais (citozinas ir timinas): timinas – adeninas (T – A), guaninas – citozinas (G – C). Susijungusios bazės vadinamos komplementariosiomis poromis (idealiai atitinkančios viena kitą).

Adenozintrifosfatas (ATP) sudarytas iš adenino, ribozės ir 3 fosfato grupių. ATP molekulė turi daug energijos, nes 2 galinės fosfatinės jungtys nėra tvirtos. Nutrūkus jungtims, atiduodama energija ir ATP pavirsta ADP (adenozindifosfatu).

2. Ląstelės sandara ir veikimas

Ląstelė – visų gyvybės formų mažiausias vienetas.

Ląstelės teorija teigia, kad ląstelės gali daugintis, naujos ląstelės atsiranda tik iš kitų, jau esančių ląstelių. Jos turi turėti pakankamą paviršiaus plotą, pro kurį vyktų medžiagų apykaita. Galima teigti, kad mažos ląstelės aktyviau sąveikauja su aplinka.

Dėl eukariotinės (ląstelė, turinti branduolį) kilmės yra kelios nuomonės:

  1. Organoidai atsirado iš plazminės membranos;
  2. Organoidai atsirado iš prarytų bakterijų, smulkių prokariotų (neturi branduolio) (mitochondrijos ir chloroplastai), susidarius simbiotiniams ryšiams. Įrodymai:

  3. a)mitochondrijos ir chloroplastai panašaus dydžio ir sandaros į bakterijas;

  4. b)turi dvigubą membraną, susidariusią iš jų membranos ir pūslelės membranos;

  5. c)turi DNR ir dalijasi pusiau;

  6. d)gali pasigaminti baltymų, ribosomos panašios į bakterijų ribosomas;

  7. e)RNR bazių seka atitinka bakterijų RNR bazių seką.

2.1. Prokariotinė ląstelė

Bakterijos – prokariotinės ląstelės, priklausančios monerų karalystei.

Sandara:

  1. Sienelė (turi baltymo – peptidoglikano), atlieka apsauginę funkciją.
  2. Kapsulė – gleivinis sluoksnis, apsauginė funkcija.
  3. Žiuželis – judėjimo funkcija.
  4. Fimbrijos – atraminė, tvirtinimosi prie paviršiaus funkcija.
  5. Plazminė membrana – medžiagų apykaitos reguliavimas.
  6. Citoplazma – pusiau skysta terpė, užpildanti prokarioto vidų, joje vyksta organoidų ir medžiagų judėjimas ir cheminės reakcijos.
  7. Mitochondrijos – vykdo baltymų sintezę.
  8. Nukleoido zona – vien chromosoma, sauganti visą prokarioto genetinę informaciją.
  9. Plazmidė – pūslelės su pagalbinėmis DNR molekulėmis.
  10. Tilakoidai – jų sudėtyje yra chlorofilo, reaguoja į šviesą, turi tik fotosintetinantys prokariotai.

Bakterijos labai gerai ir greitai geba prisitaikyti prie aplinkos, įsisavinti medžiagas, jas sintetinti.

2.2. Eukariotinių ląstelių sandara

Eukariotinės ląstelės turi tikrą branduolį , kurį nuo citoplazmos skiria membrana. Jo vidų užpildo chromatinas. Taip pat yra organoidų, sudarytų iš membranų, atliekančių tam tikras funkcijas ir turinčių savitą struktūrą.

Eukariotinės ląstelės sandara

Pavadinimas Augalo ląstelė Gyvūno ląstelė Grybo ląstelė Sudėtis Funkcija
Citozolis (citoplazma) + + + Pusiau skysta terpė Medžiagų apykaita, įvairios cheminės reakcijos, organoidų judėjimas.
Sienelė + - + Turi celiuliozės (augalai), chitino (grybai). Atraminė, apsauginė.
Palzminė membrana + + + Fosofolipidai, glikolipidai ir glikoproteinai. Riboja nuo aplinkos, reguliuoja medžiagų apykaitą tarp ląstelės ir aplinkos.
Branduolys + + + Dangalas, nukleoplazma, chromatinas, branduoleliai. Saugo genetinę informaciją, sintetina DNR ir RNR.
Ribosoma + + + Baltymas ir RNR Baltymų sintezė.
Endoplazminis tinklas + + + Membraninės pūslelės. Baltymų ir kitų medžiagų sintezė ir jų transportavimas
Šiurkštusis endoplazminis tinklas + + + Turi ribosomų. Baltymų sintezė.
Lygusis endoplazminis tinklas + + + Ribosomų nėra. Lipidų sintezė.
Goldžio aparatas + + + Membraniniai maišeliai. Baltymų ir lipidų pakavimas ir išnešiojimas.
Vakuolė + + + Membraniniai maišeliai. Medžiagų sandeliavimas, išnešiojimas po ląstelę, šalinimas iš ląstelės, medžiagų įnešimas į ląstelę.
Centrinė vakuolė + - - Membraninis maišelis Kaupia maisto atsargas, vandenį, palaiko jaunų augalų ląstelių formą.
Lizosoma + + + Membraninės pūslelės, turinčios virškinamųjų fermentų. Viduląstelinis virškinimas.
Mitochondrija + + + Sudaryta ir dvigubos membranos. Kvėpavimas.
Chloroplastas + - - Sudaryta ir dvigubos membranos. Fotosintezė.
Citoskeletas + + + Sudarytas iš mikrovamzdelių. Palaiko ląstelės formą, organoidų judėjimas.
Blakstienėlės ir žiuželiai + + + Mikrovamzdeliai. Ląstelės judėjimas.
Centriolė - + - Pamatiniai kūneliai, dalyvaujantys ląstelei dalijantis.

Branduolys. Saugoma genetinė informacija apie visas kūno ląsteles ir tų ląstelių medžiagų apykaitą. Ląstelėje yra pilnas genetinės informacijos rinkinys, tačiau funkcionuoja tik nedidelė dalis, o kita tik saugoma. Branduolys sudarytas iš: chromatino (iš jo, ląstelei dalijantis susidaro chromosomos), nukleoplazmos (pusiau skysta terpė), branduolėlių (juose sintetinama rRNR, kuo daugiau ląstelėje gaminama baltymų, tuo daugiau branduolėlių), branduolio apvalkalas, sudarytas iš dvigubos membranos, suteikia branduoliui formą, reguliuoja medžiagų apykaitą.

Ribosomos. Sudarytas iš rRNR (ribosominė RNR) ir baltymų. Jose vyksta baltymų sintezė. Ribosomų grupelės citoplazmoje vadinamos poliribosomomis (polisomomis). Ribosomos randamos šiurkščiajame endoplazminiame tinkle ir citoplazmoje.

Endoplazminis tinklas (ET). Sudarytas iš membraninų kanalėlių ir maišelių. Yra susijungęs su branduolio membrana. Šiurkščiajame ET sisntetinami baltymai. Lygusis ET yra šiurkščiojo ET tąsa. Neturi ribosomų. Sintetina membranoms reikalingus fosfolipidus, sėklidėse gamina testosteroną, perneša baltymus į Goldžio aparatą.

Goldžio aparatas. Sudarytas iš membranų. Į jį atnešami baltymai ir lipidai. Goldžio aparate yra fermentų, kurie modifikuoja baltymus ir lipidus. Iš jo šios medžiagos siunčiamos į įvairias ląstelės vietas. Šis procesas vadinamas sekrecija.

Lizosomos. Pūslelės esančios Goldžio aparate. Jose yra virškinimo fermentų. Jų dėka smulkinamos maisto medžiagos, naikinamos bakterijos, senos ląstelės dalys ir šis procesas vadinamas autolize.

Vakuolės. Geriau yra ištirtos augalų vakuolės. Augalų centrinė vakuolė suteikia ląstelei papildomą atramą iš vidaus. Vakuolėse kaupiamos maisto medžiagos, pigmentai, nuodingos medžiagos. Vakuolės gali šalinti vandens perteklių, skaidyti maisto medžiagas.

Chloroplastai. Priskiriami plastidėms. Taip pat joms priklauso amiloplastai (sandėliuojamas krakmolas), chromoplastai (kaupiami kitų spalvų pigmentai).

Chloroplastą sudaro dviguba membrana, gaubianti ertmę su skysčiu – stromą. Stromoje randama DNR, ribosomų, fermentų, sintetinančių angliavandenius. Membranų sistema stromos viduje vadinama tilakoidais , tilakoidų grupės – granomis. Chlorofilo randama tilakoido membranose.

Fotosintezė – tai procesas, kurio metu saulės energija paverčiama chemine energija, kaupiama angliavandeniuose.

Mitochondrija. Sudaryta iš dvigubo membraninio apvalkalo. Vidinė membrana sudaro raukšles, vadinamas kristomis. Jos padidina paviršių, reikalingą baltymams prijungti. Skystoji terpė vadinama matriksu , kuriame yra DNR, ribosomų ir fermentų. Fermentai skaido angliavandenius, išskiria energiją, taip pat sintetinami reikalingi baltymai.

Ląstelinis kvėpavimas – procesas, kurio metu angliavandeniuose susikaupusi cheminė energija paverčiama ATP. Energiją ląstelėms teikia ATP, kuri panaudojama visoms ląstelės funkcijoms atlikti.

Plazminė membrana. Sudaryta iš fosfolipidų , glikoproteinų (apsauginė funkcija) ir glikolipidų (apsauginė funkcija). Gyvūninėse ląstelėse aptinkama cholesterolio , kuris mažina plazminės membranos pralaidumą. Fosfolipidų sluoksnis aplink ląstelę skystas, nes savo sudėtyje turi nesočiųjų riebiųjų rūgščių. Fosfolipidas sudarytas iš hidrofobinės (nepolinės fosfolipido dalies – uodegėlės) ir hidrofilinės (polinės fosfolipido dalies – galvutės). Hidrofobinės dalys yra atsuktos į membranos vidų, o hidrofilinės – į išorę. Toks fosfolipidų išsidėstymas neleidžia membranai išsiklaidyti (nes ji – skysta), o tuo pačių reaguoti su vandenyje ir kitose medžiagose ištirpusiomis molekulėmis, vykdyti medžiagų apykaitą. Membranoje esantys baltymai gali laisvai judėti. Jų hidrofobinė dalis būna membranoje, o hidrofilinė – už jos ribų. Dauguma turi angliavandenių grandinėlę, kuri padeda atpažinti svetimkūnius ir apsaugoti ląstelę (gliko- - angliavandenis, proteinas – baltymas).

Abi membranos pusės yra skirtingos, skiriasi lipidais ir baltymais. Angliavandenių grandinėlės kiekvienoje ląstelėje yra specifinės, pagal jas galima nustatyti organizmo sistematinę padėti ir rūšį. Pagal šias grandinėles ląstelės atpažįsta viena kitą.

Kiekviena membrana turi tik jai būdingą baltymų rinkinį ir baltymų išsidėstymą. Baltymų funkcijos membranoje:

  1. Kanalo baltymai. Sudaro sąlygas tam tikroms molekulėms ar jonams laisvai pereiti pro plazminę membraną.
  2. Baltymai nešikliai. Atrankiai sąveikauja tik su tam tikromis molekulėmis ar jonais ir juos perneša pro plazminę membraną.
  3. Baltymai receptoriai. Yra tokios formos, kad prie jo gali prisijungti tik specifinės molekulės ir sukelti ląstelės viduląstelinį atsaką.
  4. Baltymai, pagal kuriuos atpažįstamos ląstelės. Svarbūs transplantuojant organus ir audinius. Jie atpažįsta svetimkūnius.
  5. Kataliziniai baltymai. Katalizuoja tam tikras reakcijas ir tiesiogiai dalyvauja medžiagų apykaitos procesuose.
  6. Baltymai taip pat suteikia plazminei membranai formą ir palaiko** nuolatinę jos būseną**.

3. Medžiagų pernaša pro plazminę membraną

Plazminė membrana yra puslaidė, nes leidžia prasiskverbti kai kurioms molekulėms. Ji yra atrankiai laidi , nes kai kurios molekulės lengvai ir greitai prasiskverbia, o kai kurios – sunkiai. Molekulių pernaša gali būti aktyvi arba pasyvi. Aktyviai pernašai reikia energijos (ATP), o pasyviai energijos nereikia. Pasyviosios pernašos būdai:

  1. Difuzija;
  2. Palengvinta pernaša.

Aktyviosios pernašos būdai:

  1. Aktyvioji pernaša;
  2. Egzocitozė;
  3. Endocitozė ir fagocitozė;
  4. Pinocitozė.

Difuzija. Tai fizinis procesas. Jos metu molekulės juda iš didesnės medžiagų koncentracijos į mažesnę medžiagų koncentraciją, t.y. pagal koncentracijos gradientą (koncentracijos gradientas – tai medžiagų koncentracijos skirtumas). Ląstelėse difuzijos būdu gali judėti labai nedaug molekulių, tik tirpios lipiduose, dujos, vanduo.

Osmosas – tai vandens difuzija pro plazminę membraną iš mažesnės medžiagų koncentracijos į didesnę medžiagų koncentraciją. Tokiu atveju visada medžiagos ir vanduo juda skirtingomis kryptimis , o tai padeda ląstelei greičiau sulyginti medžiagų koncentracijos gradientus. Vandens koncentracijos gradientas vadinamas osmosiniu slėgiu. Gyvuose organizmuose osmosas vyksta nuolatos. Toniškumas – tai dviejų tirpalų osmosinių slėgių skirtumas. Tirpalai gali būti:

  1. 1.** Izotoniniai – medžiagų koncentracija abiejuose tirpaluose vienoda**, todėl medžiagos ir vanduo nejuda arba juda tolygiai.
  2. 2.** Hipotoniniai – vandens koncentracija didesnė už ląstelės ribų, todėl vanduo veržiasi į ląstelę ir gali sukelti jos organoidų sprogimą.** Jaunuose augaluose tai naudinga, nes hipotoninis tirpalas sukelia turgorinį slėgį (spaudimas iš vidaus) ir palaiko augalų formą.
  3. 3.** Hipertoniniai – vandens koncentracija didesnė ląstelėje, todėl vanduo veržiasi iš jos ir ląstelė subliūkšta** (susitraukia, netenka jai būdingos formos).

Medžiagoms į ląstelę padeda greitai patekti baltymai nešikliai. Jie yra specifiniai ir sąveikauja tik su tam tikromis medžiagomis.

Palengvintoji pernaša. Padeda patekti į ląstelę netirpioms lipiduose medžiagoms (gliukozei, aminorūgštims). Laikinai susijungia su baltymais nešikliais ir pernešamos pro plazminę membraną. Šiai pernašai energija nenaudojama.

Aktyvioji pernaša. Jos metu medžiagos juda į didesnę medžiagų koncentraciją iš mažesnės medžiagų koncentracijos. Pernašai naudojami baltymai nešikliai ir energija. Energija naudojama baltymo ir pernešamos molekulės jungčiai sudaryti.

Baltymas nešiklis dalyvaujantis Na ir K jonų pernašoje vadinamas natrio – kalio siurbliu. Šis siurblys ypač svarbus raumeninėms ir nervinėms ląstelėms. Natrio jonai siurbiami iš ląstelės, o kalio jonai – į ją. ATP padeda baltymui nešikliui pakeisti savo formą taip, kad iš vienos pusės jis galėtų prie savęs prijungti Na, o iš kitos – K. Šių jonų apykaita ląstelėje svarbi vandens osmoso reguliavimui.

Egzocitozė. Goldžio aparate susidariusios pūslelės susilieja su plazmine membrana ir pašalinamos iš ląstelės.

Endocitozė. Susidariusios pūslelės perneša medžiagas į ląstelę. Pūslelės susiformuoja iš plazminės membranos.

Fagocitozė. Organizme ląstelės praryja kita ląsteles (svetimkūnius, pasenusias ar ligotas ląsteles), jas suskaido ir pašalina iš organizmo. Tai vienas iš organizmo savisaugos būdų. Žmogaus organizme šią funkciją atlieka fagocitai – kraujo ląstelės (leukocitų rūšis).

Pinocitozė. Pūslelės susidaro aplink skysčio lašelius ir juos įneša į ląstelę (pinocitozę ypatingai aktyviai atlieka augalų šaknų ląstelės).

Receptorinė endocitozė. Šioje pernašoje dalyvauja specifiniai receptoriniai baltymai ir į ląstelę atnešamos tik tam tikros, specifinės medžiagos. Tai viena iš pinocitozės formų.

4. Ląstelių sandaros specializacija ir prisitaikymas atlikti specifines funkcijas

Augalinė ląstelė. Turi sienelę. Jos storis priklauso nuo ląstelės paskirties. Sienelėje yra celiuliozinių skaidulų, kurios ją sutvirtina. Pektinai , esantys sienelėje, leidžia jai temptis, ląstelei augant. Sumedėjusių augalų ląstelėse yra antrinės sienelės, kuriose daug celiuliozinių skaidulų, taip randama lignino. Šios medžiagos ypatingai sutvirtina sieneles ir palaiko formą, bei gerai apsaugo. Sienelėse yra kanalėlių tinklas, kuriuo ląstelės keičiasi medžiagomis.

Fotosintezę atliekančios ląstelės beveik nesumedėja, visos būna gyvos, turi daug chloroplastų ir žaliojo pigmento – chlorofilo, kuris suteikia ląstelei žalią spalvą. Spalvotų pigmentų turinčios ląstelės paprastai atlieka apdulkintojų viliotojų funkciją. Ląstelės apsaugančios augalus nuo parazitų savyje gamina apsaugines medžiagas (paprastai baltymus), jų sandara būna pritaikyta būtent šių medžiagų gamybai. Ląstelės, kaupiančios maisto medžiagas (krakmolą) savyje turi stambias centrines vakuoles ir t.t.

Gyvūninė ląstelė. Turi viršląstelinį matriksą , kuris sudarytas iš netirpių glikoproteinų. Jis užpildo tarpuląsčius, yra atraminis elementas, turi įtakos ląstelių vystymuisi, migravimui, formai ir funkcijoms. Jame taip pat randama kolageno ir elastino. Kolagenas suteikia stiprumo, o elastinas – tamprumo. Gyvūninės ląstelės tarpusavyje jungiasi 3 būdais:

  1. Desmosinė jungtis. Ląstelės susijungusios tampriomis jungtimis, todėl audiniai gali susitraukti ir išsitempti (raumenys, širdis, skrandis, šlapimo pūslė).
  2. Glaudžioji jungtis. Sudaranti barjerą ir nepraleidžianti tam tikrų medžiagų (inkstai, žarnų sienelės).
  3. Plyšelinė jungtis. Leidžia ląstelėms sąveikauti (širdies ir lygieji raumenys).

Gyvūninės ląstelės, kaip ir augalinės, turi specifines funkcijas, todėl ir jų sandara gali būti specifinė. Organoidų kiekis ir išsivystymas priklauso nuo ląstelės funkcijos. Ląstelė, kurioje gaminama daug baltymų (kasos ląstelės) turi gerai išvystytą šiurkštųjį ET ir daug ribosomų. Raumeninėse ląstelėse daug mitochondrijų, nes ten ypatingai aktyviai skaidoma gliukozė ir vykdomas viduląstelinis kvėpavimas. Inkstų ir kepenų ląstelėse svarbi plazminės membranos veikla, nes ten atliekamas aktyvus medžiagų filtravimas. Labiausiai specializuotos yra nervinės ląstelės ir eritrocitai. Šios ląstelės negali pačios dalintis. Nervinės ląstelės gaminamos tik embriono stadijoje, o vėliau gyvenimo eigoje neatnaujinamos, o tik žūsta. Eritrocitai gaminami kaulų čiulpuose, branduolys sunykęs, o jų sudėtyje pagrindinę dalį užima baltymas – hemoglobinas, atsakingas už deguonies ir anglies dioksido pernešimą. Eritrocitai yra disko formos, kad galėtų kuo daugiau prie savęs prijungti ir pernešti dujų. Kaulo ląstelėse yra daug kalcio, kuris suteikia jos tvirtumo ir padeda palaikyti kūno formą. Ląstelės forma taip pat priklauso nuo atliekamos funkcijos.

5. Fermentai ir energija

ATP yra ląstelių energijos šaltinis. Organizme ATP gaminamas nuolatos iš ADP ir P (adenozindifosfatas + fosfatas).

ATP tinka įvairiausioms cheminėms reakcijoms, skylant ATP į ADP ir P išsiskiria nemažai energijos. Tuo pačiu ATP ir skyla, ir gaminasi. ATP naudojama:

  1. Cheminiams darbui atlikti;
  2. Pernašos darbui atlikti;
  3. Mechaniniams darbui atlikti.

Kiekviena cheminė reakcija yra medžiagų apykaitos reakcijų grandinės dalis. Grandinės pradžia – konkreti reakcijoje dalyvaujanti pradinė medžiaga, o pabaiga – galutiniai reakcijos produktais.

Tam tikra reakcijų tvarka leidžia vienai reakcijų grandinei veikti kitas, nes skirtingose grandinėse kai kurios molekulės yra bendros. Todėl taupiau naudojama energija.

Fermentas – tai baltymo molekulė, kuri veikia kaip organinis katalizatorius, pagreitinantis cheminių reakcijų eigą. Fermentinėse reakcijose dalyvaujančios pradinės medžiagos vadinamos to fermento substratais.

fermentas

E1 E2 E3

A B C D

E1 produktas E2 produktas galutinis produktas

ir E2 substratas ir E3 substratas

Molekulės gali viena su kita nereaguoti, kol jos nėra aktyvuotos.

Fermentas ir substratas sudaro kompleksą. Ta vieta, kuria jungiasi fermentas ir substratas, vadinama aktyviuoju centru. Fermento aktyvusis centras turi atitikti substratą, tik tada vyksta cheminė reakcija. Fermentas gali šiek tiek pakisti tam, kad geriau prisitaikytų prie substrato. Po cheminės reakcijos fermentas atskyla nuo produkto ir grįžta į pirminę būseną.

Kai kurie fermentai gali tiesiogiai dalyvauti cheminėse reakcijose (tripsinas skaido baltymus).

Kartais iš to paties substrato gali susidaryti keli produktai, tai priklauso nuo to, kokio fermento yra ląstelėje ar koks fermentas tuo metu yra aktyvus. Kiekvienai reakcijai reikalingas savas fermentas:

Lipidus dvylikapirštėje žarnoje skaido lipazė. (beveik neutrali terpė, silpnai šarminė)

Pepsinai – į skrandį atkeliaujančius baltymus. (rūgštinė terpė)

Maltozę (angliavandenis) – maltazė , skaido burnoje. (šarminė terpė)

Tripsinas – baltymus dvylikapirštėje žarnoje. (silpnai šarminė terpė)

Seilių amilazė – burnoje esančius angliavandenius. (šarminė terpė)

Kasos amilazė – dvylikapirštėje esančius angliavandenius. (silpnai šarminė terpė)

Laktozę (pieno angliavandenis) skrandyje skaido laktazė (rūgštinė terpė), tačiau šio fermento turi vaikai, o suaugusiųjų organizme šis fermentas gali būti ir nebegaminamas, todėl jų organizme gali būti nevirškinamas pienas (paleidžiami viduriai). Kai nebegaminamas šis fermentas, žmogus dažniausiai nebenori gerti pieno (dažniausiai paauglystėje), vėliau šio fermento gamyba vėl gali būti atnaujinama ir žmogus gali vėl normaliai valgyti ir gerti pieno produktus. Jei neatsinaujina laktazės gamyba, žmogus visą likusį gyvenimą negalės (nenorės) valgyti ar gerti pieno produktų.

Ribonukleazė skaido ribonukleorūgštis ląstelių branduoliuose.

Fermentų veiklą įtakojantys veiksniai:

  1. Pakankamas substrato kiekis;
  2. Optimali temperatūra;
  3. Optimali pH terpė.

Fermentas yra baltymas, todėl pakitus optimaliai aplinkai jis gali denatūruotis. Denatūracija gali būti dalinė arba visiška. Dalinė bus tuo atveju, kai aplinkos pokyčiams normalizavusis, fermentas vėl pradės normaliai funkcionuoti (pavyzdžiui: žmogui pakilo temperatūra, jo virškinimo sistemos veikla yra sutrikusi (dingsta apetitas, o jei pavalgo, pradeda pykinti), nes fermentai denatūravosi ir nebegali katalizuoti virškinimo cheminių reakcijų. Kai žmogui kūno temperatūra vėl tampa normali, jis vėl nori valgyti ir jo virškinimo sistema pradeda normaliai veikti, nes fermentai vėl tapo normalios erdvinės sandaros ir gali katalizuoti chemines reakcijas). Visiška denatūracija – tai negrįžtamas procesas, jos metu fermentas žūsta (nudeginti plaukų galai nuo chemikalų ar karščio, juos dažant, džiovinant karšta oro srove).

Aktyvaus fermento kiekis nulemia reakcijos greitį. Fermentą suaktyvina ir sustabdo jį koduojantys genai.jo aktyvumas reguliuojamas prijungiant prie jo fosfato grupę ar pašalinant. Fosfatas gaunamas iš ATP.

Fermentai gali būti inhibuojami (stabdomi). Konkurencinė inhibicija – panašios molekulės užima fermentų aktyvųjį centrą, nustumdamos tikrąjį substratą ir fermento veikla sustabdoma. Nekonkurencinė inhibicija – molekulė prisijungia prie fermento, bet ne prie aktyviojo centro. Fermento veiklą gali sustabdyti jo pagamintas produktas konkurencinės inhibicijos būdu. Inhibicija grįžtamuoju ryšiu – grandininės reakcijos galutinis produktas prisijungia prie pirmojo fermento ir sustabdo jo veiklą.

Daugelis nuodingųjų medžiagų yra fermentų inhibitoriai.

Fermentų veiklai gali padėti neorganiniai jonai, jie vadinami kofaktoriais arba organinės (bet ne baltymų) molekulės, vadinamos kofermentais. Kofermentais dažnai yra vitaminai ar sudedamoji jų dalis. Kai trūksta kofaktorių ar kofermentų fermentinės reakcijos nevyksta.

6. Fotosintezė

Fotosintezė – tai saulės šviesos virsmas angliavandenių chemine energija.

Saulės šviesos energijos šaltinis yra saulės radiacija. Šios energijos vienetas – fotonas. Trumpabangės radiacijos fotonai turi daugiau energijos, negu ilgabangės radiacijos fotonai. Daugiausia energijos turi trumpabangio ultarvioletinio spinduliavimo fotonai (jie suskaido organines molekules). Fotosintezei panaudojama tik regimoji šviesa. Žemės paviršių pasiekia tik 42 procentai saulės radiacijos. Daug energijos turinčias bangas sugeria ozono sluoksnis , mažai energijos turinčias bangas – vandens garai, anglies dioksidas.

Šviesos bangas sugeria chlorofilas a ir chlorofilas b. Karotinoidai sugeria kitų ilgių bangas (vadovėlyje 7.1 schema). Pigmentai sugeria tik 2 procentus energijos patenkančios į Žemę.

6.1. Fotosintezės fazės

Stroma – tai tirpalas su daugybe fermentų, kur anglies dioksidas prijungiamas prie organinės molekulės, o paskui redukuojamas. Stromos viduje yra membraniniai maišeliai, vadinami tilakoidais. Jų krūvelės vadinamos granomis. Tilakoidai vienas su kitu sujungti ertmėmis. Jų membranose aptinkamas chlorofilas a ir b, bei kiti pigmentai. Pigmentai sugeria saulės energiją, kuri sužadina elektronus, kurie naudojami anglies dioksido redukcijai stromoje.

Fotosintezę sudaro 2 fazės:

  1. Nuo šviesos priklausanti fazė , tai reakcijų grandinė, negalinti vykti be šviesos** ir nepriklausanti nuo temperatūros . Ši fazė vyksta tilakoiduose, kur yra pigmentų. Sugeria violetinę, mėlyną ir raudoną šviesas. Jos metu vyksta šviesos energijos sugėrimo reakcijos**.
  2. Nuo šviesos nepriklausanti fotosintezės fazė. Gali vykti ir be šviesos. Vyksta stromoje. Tai sintezės reakcijos, kurių metu tilakoide susidariusios ATP ir NADPH (organinis junginys, nuo kurio lengvai atskyla vandenilis, išsiskiria reikalinga energija, o H panaudojamas anglies dioksido redukcijai, t.y. angliavandenio gamybai) molekulės naudojamos anglies dioksido redukavimui.

Fotosintezės antrojoje fazėje šviesa nereikalinga. Reakcijos vyksta tik tada, kai ląstelėse yra anglies dioksido, ATP ir NADPH. Visos šios cheminės reakcijos yra fermentinės. Jų metu anglies dioksidas virsta angliavandenio molekulės dalimi. Reikalinga energija gaunama iš ATP ir NADPH. Iš NADPH taip pat gaunami reikalingi H jonai.

PGAL

Fruktozės fosfatas

Sacharozė Riebiųjų rūgščių Aminorūgščių gamyba

gamyba

Gliukozės

fosfatas

krakmolas celiuliozė

Vandens augaluose, ekstremaliose sąlygose augančiuose augaluose fotosintezė vyksta kitaip, t.y. skiriasi Kalvino ciklai.

Augalo lape yra žiotelės, pro kurias vyksta dujų ir vandens apykaita. Kai sausa ir karšta, žiotelės užsiveria, tam, kad taupytų vandenį. Joms užsivėrus, lape anglies dioksido koncentracija sumažėja, deguonies padidėja. Ši reakcijų seka vadinama fotokvėpavimu , nes joje dalyvauja šviesa, yra naudojamas deguonis, o į aplinką išskiriamas anglies dioksidas. Todėl esant sausam ir karštam orui dominuoja tie augalai, kuriuose nevyksta fotokvėpavimas.

Vykstant normaliam fotosintezės ciklui yra sintetinamas angliavandenis, o į aplinką išskiriamas deguonis, kaip šalutinis produktas, likęs nuo anglies dioksido suskaidymo.

7. Kvėpavimas

Ląstelinis kvėpavimas – tai visuma medžiagų apykaitos reakcijų, kurių metu angliavandeniai ar kiti apykaitos produktai skaidomi, o skaidymo metu susidaro ATP. Aerobinis kvėpavimas – procesas, kuriam reikalingas deguonis ir jo metu gliukozė suskaidoma į anglies dioksidą ir vandenį. Reakcijos metu gliukozė yra oksiduojama, o deguonis redukuojamas.

Aerobinio kvėpavimo metu, gliukozės molekulėje energija atpalaiduojama lėtai, tad ATP molekulės gaminamos pamažu. Todėl energija labai taupiai naudojama. Gliukozei skylant pakopomis susidaro 36 ATP molekulės.

Kvėpavimo reakcijos yra fermentinės reakcijos.

7.1. Kvėpavimo etapai

  1. Glikolizė. Tai gliukozės molekulės skilimas i 2 piruvato molekules ir susidaro 2 ATP molekulės. Šis etapas vyksta ląstelės citoplazmoje ir jam nereikia deguonies. Glikolizė yra būdinga visiems gyviems organizmams. Po glikolizės, tolesnis piruvato molekulių skaidymas vyksta mitochondrijose ir yra reikalingas deguonis. Jeigu deguonies nėra, prasideda rūgimas.

Mitochondrijose yra elektronų pernašos sistema , ten vyksta pereinamoji reakcija ir Krebso ciklas. Piruvatas suskaidomas iki anglies dioksido ir vandens. Pereinamoji reakcija ir Krebso ciklas vyksta matrikse , kur reikalingi fermentai.

2 Pereinamoji reakcija. Ji jungia glikolizės ir Krebso ciklo reakcijas.jos metu išsiskiria anglies dioksidas.

  1. Krebso ciklas. Tai ratu vykstančios medžiagų apykaitos grandininės reakcijos. Vienai gliukozės molekulei suskaidyti reikia dviejų Krebso ciklų. Šio etapo metu pagaminamos 2 ATP molekulės. Vyksta mitochondrijos matrikse.

  2. Elektronų pernašos sistema. Ją sudaro baltymai nešikliai, kurie surenka atskilusius elektronus. Perduodami vienas kitam, išskiria energiją, kuri panaudojama ATP molekulių gamybai. Energijos netekusius elektronus prisijungia deguonis ir sureagavęs su vandeniliu pavirsta vandeniu. Elektronų pernašos sistemoje pagaminamos 32 ATP molekulės.

Aerobinio kvėpavimo metu iš viso pagaminamos 36 ATP molekulės.

7.2. Rūgimas – anaerobinis kvėpavimas

Vyksta tada, kai nėra deguonies. Pirmiausia vyksta glikolizė, po to piruvatas verčiamas į laktatą arba alkoholį ir anglies dioksidą.

Laktatą gamina anaerobinės bakterijos (pieno rūgšties bakterijos). Pramonėje jos naudojamos gaminant izopropanolį, sviesto rūgštį, acto rūgštį, alkoholį.

Žmogaus organizme laktatas susidaro tada, kai Krebso ciklas nespėja oksiduoti piruvato. Dėl raumenyse vykstančio rūgimo jaučiamas raumenų skausmas ir jis būna tol, kol neskaidoma organizme esanti visa pieno rūgštis. Deguonies įsiskolinimas – tai deguonies kiekis, kurio reikia sunaikinti pieno rūgščiai ir atstatyti ATP molekulių kiekiui. Pieno rūgštis žmogaus organizme neutralizuojama kepenyse.

Rūgimo metu pagaminama tik 2 ATP molekulės , tačiau labai greitai. Augalų ar augalinės kilmės produktų rūgimo metu susidaro ne pieno rūgštis, o etilo alkoholis.

7.3. Katabolizmas ir anabolizmas

Katabolizmas – tai skaidymo reakcijos. Jose gali dalyvauti ne tik angliavandeniai, bet ir riebalai bei aminorūgštys. Skaidant riebalus pagaminamos 109 ATP molekulės. Todėl riebalai yra efektyvi energijos saugojimo forma. Aminorūgštys išskiria daug mažiau energijos, be to galutiniai produktai yra nuodingi žmogaus organizmui (karbamidas – šlapimo rūgštis).

Anabolizmas – tai molekulių gamyba, jo metu vienos molekulės gali virsti kitomis molekulėmis. Tai ir yra ląstelių medžiagų apykaitos junginių bendrasisi fondas. Tokiu būdu angliavandenių perteklius paverčiamas riebalais. Kai kurie Krebso ciklo junginiai gali būti verčiami aminorūgštimis (tai pakeičiamos aminorūgštys , kurių nebūtina gauti su maistu). 9 aminorūgštys yra nepakeičiamos, t.y. organizme nesintetinamos, todėl jas galima gauti tik su maistu.

8. Ląstelės ciklas ir jo etapai

8.1. Prokariotinių ląstelių dalijimasis

Prokariotai – tai bakterijos. Dauginasi nelytiniu būdu. Palikuonys visiškai identiški motininei ląstelei. Ląstelės dalijasi pusiau – tai vadinama skilinu. Prieš pasidalijimą DNR padvigubėja. Viena chromosoma nukeliauja į vieną ląstelės polių, o kita – į kitą. Membrana suauga per vidurį ir atsiskiria. Taip susidaro 2 naujos vienodos tarpusavyje ląstelės.

8.2. Eukariotinės ląstelės gyvenimo ciklas

Eukariotinei ląstelei nesidalijant, DNR ir baltymai vadinami chromatinu. Ląstelei ruošiantis dalintis iš chromatino susidaro chromosomos. Kiekviena eukariotinė ląstelė turi savo unikalų rinkinį. Diploidiniame rinkinyje (2n) chromosomos turi antrininkus. Neporinis chromosomų rinkinys vadinamas haploidiniu rinkiniu (n).

Ląstelei dalijantis, dalijasi pirmiausia branduolys, o po to citoplazma. Somatinių ląstelių (nelytinių) branduolių dalijimasis vadinamas mitoze. Tai dalijimosi būdais, kai nepasikeičia chromosomų skaičius, nes dalijantis padvigubėja chromosomos, o tik po to pasidalija. Po pasidalijimo pasidalijusių ląstelių genetinė medžiaga lieka identiška motinės ląstelės genetinei informacijai.

Eukariotinės ląstelės gyvenimo ciklą sudaro 4 stadijos:

  1. M stadija – tai ląstelės dalijimosi – mitozės stadija;
  2. G1 stadija – ląstelės augimo ir organoidų augimo bei daugėjimo stadija;
  3. S stadija – gaminama DNR kopija, sintetinami reikalingi dalijimuisi baltymai;
  4. G2 stadija – pasiruošimas mitozei.

G1, S, G2 stadijos dar vadinamos interfaze (ramybės stadija). Šių stadijų metu ruošiamasi naujam pasidalijimui. Visų stadijų eigą reguliuoja fermentai ir baltymai. Sutrikus ląstelės ciklui, gali išsivystyti vėžinės ląstelės, augliai, sutrikti organizmo augimas. Vėžinės ląstelės atsiranda, kai sutrinka interfazės ciklas ir ląstelės pradeda be jokios pertraukos dalintis. Tokios nesubrendusios ląstelės neatlieka jokios funkcijos, o parazituoja sveikąsias. Parazituojančios vadinamos piktybinėmis vėžinėmis ląstelėmis.

8.3. Eukariotinių ląstelių dalijimasis

Mitozės metu susidaro verpstė , ji vienodai padalija chromosomas. Ląstelės centre yra centrosoma , kuri prieš mitozę pasidalija. Centrosomose yra centriolės , jos atsakingos už verpstės susidarymą.

Mitozės fazės:

Profazė : susidaro chromosomos. Sunyksta branduolėlis. Sutrūkinėja branduolio apvalkalas. Padvigubėja chromosomos. Susiformuoja dalijimosi verpstė.

Metafazė. Chromosomos prijungiamos prie dalijimosi verpstės ir išsidėsto ląstelės centre.

Anafazė. Seserinės chromosomos išsiskiria per centromerą ir susidaro dvi dukterinės chromosomos. Verpstės siūlai dukterines chromosomas nutempia į skirtingus ląstelės polius.

Telofazė. Sunyksta dalijimosi verpstė. Aplink chromosomas susidaro branduolio apvalkalas. Chromosomos pavirsta chromatinu. Susidaro nauji branduolėliai.

Citokinezė. Pasidalija pusiau visa likusi ląstelė ir susidaro 2 naujos diploidinės (2n) ląstelės.

Interfazė. Naujos ląstelės auga ir ruošiasi naujam pasidalijimui.

Dukterinėse ląstelėse yra 2n chromosomų rinkiniai, jos tokios pat kaip ir motininė ląstelė.

Augaluose mitozė vyksta gaminamuosiuose audiniuose (brazde, šaknų ir stiebų viršūnėlėse). Augalinėse ląstelėse centriolių nėra. Jų citokinezė skiriasi nuo gyvūninių ląstelių. Naują sienelę pagamina Goldžio aparatas. Sienelė sutvirtėja, kai gauna celiuliozės.

Protistų ir grybų ląstelėse mitozės metu branduolio apvalkalai nesunyksta.

9. Augaliniai audiniai

Lapai paprastai būna platūs ir ploni. Tokia forma turi maksimalų plotą, reikalingą sugerti anglies dioksidui ir Saulės energijai. Ląstelės beveik nesumedėja. Didžiąją dalį lapo sudaro asimiliacinis audinys , kurio pagrindinė funkcija – vykdyti fotosintezę.

Lapai taip pat gali atlikti apsauginę funkciją (saugo pumpurą), atraminę (ūseliai tvirtinasi prie atramos), kaupti medžiagas (svogūno lukštai), gaudyti vabzdžius (vabzdžiaėdžių augalų).

Lapų mozaika – tai lapų išsidėstymas taip, kad kiekvienas lapas būtų maksimaliai atsuktas į šviesos šaltinį ir galėtų efektyviai vykdyti fotosintezę.

Lapas sudarytas iš šių audinių :

Dengiamasis audinys (epidermis). Atlieka apsauginę ir atraminę funkcijas. Dažniausiai padengtas kutikule (vaško sluoksnis), kuri apsaugo lapą nuo išdžiuvimo ir parazitų. Kuo augalas auga sausesnėse vietose, tuo kutikulės sluoksnis storesnis. Šio audinio ląstelės labai tankiai išsidėsčiusios. Epidermyje galima rasti įvairių apsauginę funkciją atliekančių plaukelių. Taip pat šio audinio ląstelės gali virsti liaukinėmis ląstelėmis , išskiriančiomis įvairias apsaugines medžiagas (dilgelės lapai). Epidermyje taip pat yra žiotelės – tai plyšys apsuptas dviejų varstomųjų ląstelių, pro kurį vyksta dujų ir vandens garų apytaka. Žiotelių išsidėstymas ir kiekis priklauso nuo to, kokiomis sąlygomis augalas auga. Drėgnų vietų augalų lapai būna dideli, ploni, o žiotelės randamos lapo apačioje, kad neišgarintų per daug vandens. Ant vandens plūduriuojančių augalų žiotelės yra lapo viršuje, kad galėtų garinti vandens perteklių ir pasiimti anglies dioksido. Vandenyje esantys augalai žiotelių neturi, o anglies dioksidą pasiima kartu su vandeniu (ištirpęs vandenyje). Sausų vietų augalai turi labai nedaug žiotelių (dykumų augalai iš viso neturi) ir jos būna paslėptos labai giliai epidermyje, kad negarintų vandens. Paprastai, tokių vietų augalai turi pakitusios lapus (dyglius) arba lapai yra redukuoti (sunykę), o lapo funkcijas atlieka augalo stiebas. Žiotelės plyšio dydis priklauso nuo klimato sąlygų. Jei augalui pakanka vandens, varstomosios ląstelės prisipildo jo ir išsitempia (veikia turgorinis slėgis), o tuo pačiu atidaro plyšį. Kai vandens trūksta arba yra aukšta oro temperatūra, bei vėjuota varstomosios ląstelės vandens neprisipildo ir plyšio neatidaro. Tokiu atveju medžiagų apytaka augale būna sulėtėjusi.

Asimiliacinis audinys. Jis yra sudarytas iš dviejų sluoksnių: puriojo ir stačiojo. Šio audinio ląstelėse gausu chloroplastų. Pagrindinė asimiliacinio audinio funkcija – fotosintezė. Puriojo sluoksnio ląstelės netaisyklingos, turi didelius tarpuląsčius, kuriuose gali kaupti medžiagų atsargas bei padidina paviršių, reikalingą dujų apykaitai. Stačiojo audinio ląstelės būna arčiau lapo paviršiaus (kad gautų kuo daugiau šviesos energijos), jo tarpuląsčiai mažesni. Šio sluoksnio ląstelėse yra kur kas daugiau chloroplastų, nei puriajame sluoksnyje. Šio audinio dalis aktyvesnė šviesinės fotosintezės fazės metu.

Laidusis (apytakinis) audinys. Šis audinys jungia lapą su stiebu ir kitais augalo organais. Juo į lapą ir iš lapo nešamos medžiagos ir vanduo. Apytakinį audinį sudaro vandens ir rėtiniai indai. Vandens indai išsidėstę medienoje, jų ląstelės negyvos. Jais į lapų ląsteles atnešamas vanduo ir mineralinės medžiagos iš šaknų. Rėtiniai indai išsidėstę karnienoje, jų ląstelės gyvos. Jais vanduo ir organinės medžiagos nešamos iš asimiliacinio audinio į visus kitus augalo organus. Vanduo indais juda dėl vandens potencialų (slėgio) skirtumo. Garinant vandenį pro lapus sukuriamas potencialų skirtumas tarp lapo ir šaknų (šaknyse vandens slėgis būna didelis, o lapuose – mažas), tai verčia vandenį judėti indais, taip pat turi įtakos osmosinio slėgio skirtumas.

Gaminamasis audinys. (stiebe – brazdas, dar randamas lapų, šaknų ir augalo viršūnės augimo zonose). Šio audinio ląstelės nespecializuotos, turi didelius branduolius. Pagamintos ląstelės migruoja į augalo augimo vietą. Dėl šio audinio augalas auga, o pasenusios augalo dalys atnaujinamos.

10. Gyvūniniai (žmogaus) audiniai

Audinys – tai panaši ląstelių grupė, atliekanti panašias funkcijas.

Organas – tai grupė skirtingų audinių, dalyvaujančių vykdant tą pačią funkciją.

Organų sistema – tai grupė organų dalyvaujančių toje pačioje funkcijoje.

Organizmas – tai visos organų sistemos.

Gyvūno (taip pat ir žmogaus) organizme randami šie audiniai:

Epitelinis audinys (epitelis). Sudaro ištisinę kūno paviršiaus dangą, iškloja vidines ertmes, iš jo susidaro liaukos. Klasifikuojant pagal ląstelių formą, skiriamos 4 epitelinio audinio rūšys:

  1. Vienasluoksnis epitelis. Randamas vidaus organuose, yra tik vienas ląstelių sluoksnis. Būtina greita medžiagų apykaita (plaučiai, inkstai ir kt.)
  2. Daugiasluoksnis epitelis. Pagrindinė funkcija – apsauginė. Greitai atsinaujina, pasenusios ląstelės žūsta ir nusitrina. Randamas odos paviršiuje storiausias delnuose ir paduose, nes aktyviausiai kontaktuoja su paviršiais.
  3. Virpamasis epitelis. Randamas žarnų vidinėse sienelėse, kvėpavimo takuose. Ląstelės turi membranines išaugas, kurių dėka padidina siurbiamąjį paviršių (svarbu medžiagų apykaitai). Kvėpavimo takuose išaugos sulaiko su oru patekusius svetimkūnius, kurie čiaudėjant ar kosėjant pašalinami iš organizmo.
  4. Liaukinis epitelis. Randamas organizmo liaukose, gamina išskyras. Ląstelės yra taurės formos. Sudaro vidaus sekrecijos (endokrinines) liaukas arba išorės sekrecijos (egzokrinines) liaukas. Endokrininės liaukos pagamintas medžiagas ( hormonus ) išskiria tiesiogiai į kraują. Egzokrininės liaukos pagamintas medžiagas išskiria į latakus, ertmes arba kūno paviršių (prakaito, seilių ir kt. liaukos). Mišrios sekrecijos liaukos (kasa, sėklidės) gaminamas medžiagas išskiria ir į kraują, ir į kūno ertmes ar kūno paviršių.

Jungimasis audinys. Sujungia, palaiko ir apsaugo struktūras, užpildo tarpus, kaupia riebalus, jame susidaro kraujo ląstelės. Gyvūnuose, kurie gali atauginti (regeneruoti) nutrauktas dalis, jis yra raumeninių ir kaulinių ląstelių šaltinis. Jungiamojo audinio rūšys:

1. Purusis skaidulinis jungiamasis audinys. Palaiko epitelį bei daugelį vidaus organų (plaučius, arterijas ir šlapimo pūslę). Jis sudaro dengiamąjį apsauginį apvalkalą daugeliui vidaus organų – raumenims, kraujagyslėms ir nervams.

2. Tankusis skaudulinis jungiamasis audinys. Turi daug kolageno skaidulų. Randamas sausgyslėse ir raiščiuose.

3. Riebalinis audinys. Atlieka termoreguliacinę funkciją ir kaupia riebalus. Daugiausia randama po oda, apie inkstus ir širdies paviršiuje.

4. Kremzlinis audinys. Jame yra daug baltymų, kurie suteikia lankstumo. Kai kurių stuburinių visi griaučiai yra kremzliniai (rajos, rykliai). Žmogaus griaučiai tik gimus būna kremzliniai, o vėliau sukaulėja. Kremzlės lieka ilgųjų kaulų galuose, nosies gale, ausyje, kvėpavimo takų sienelėse ir tarp slanktelių.

5. Kaulinis audinys. Sudarytas iš kolageno (suteikia lankstumo) ir kalcio druskų (suteikia tvirtumo). Kaulas sudarytas iš žiedo formos ląstelių, kurių centre yra kanalai. Kanaluose išsidėstę nervai ir kraujagyslės. Kraujagyslėmis atnešamos maisto medžiagos leidžia kaului atsinaujinti. Kaulas sudarytas iš tankiosios medžiagos (palaiko formą, apsaugo) ir korytosios (suteikia kaulams tvirtumo, jame gaminamos kraujo ląstelės).

Kraujas. Vienintelis skystas audinys. Atlieka transportinę, reguliuojamąją ir apsauginę funkcijas. Išnešioja maisto medžiagas, šalina nereikalingas medžiagas iš ląstelių. Kraujas padeda paskirstyti šilumą, skysčių, jonų ir pH pusiausvyrą. Kraujas sudarytas iš kraujo plazmos ir kraujo ląstelių. Plazma yra skystoji kraujo dalis, ją sudaro 90 procentų vandens, bei 10 procentų jame ištirpusių medžiagų. Kraujo ląstelės yra dviejų rūšių:

  1. Eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai). Perneša deguonį ir anglies dioksidą. Ląstelėse nėra branduolio, randama baltymo – hemoglobino, jis lengvai reaguoja su deguonimi ir anglies dioksidu. Ląstelė yra disko formos, tai padeda daugiau pernešti dujų.
  2. Leukocitai (baltieji kraujo kūneliai). Kovoja su infekcijomis, atsakingi už žmogaus imuninę sistemą. Yra keletas rūšių:
  3. 1. Garnuliocitai (citoplazmoje turi granules). Yra trijų rūšių:
  4. 1.1. Neutrofilai (reaguoja su neutraliais dažais);
  5. 1.2. Aezinofilai (reaguoja su rūgštiniais dažais);
  6. 1.3. Bazofilai (reaguoja su baziniais dažais).
  7. 2. Agranuliocitai (citoplazmoje granulių nėra):
  8. 2.1. Monocitai (turi didelį branduolį);
  9. 2.2. Limfocitai (atsakingi už imuninę sistemą, sergant AIDS naikinami būtent jie).
  10. Trombocitai (kraujo plokštelės). Tai nėra pilnos ląstelės, o kitų kraujo ląstelių nuolaužos. Svarbūs kraujo krešėjime.

Raumeninis audinys. Raumens skaidulose yra aktinino ir miozino siūlų, kurių sąveika leidžia judėti raumenims. Yra trijų tipų:

  1. Griaučių skersaruožis raumuo. Sausgyslėmis tvirtinasi prie griaučių kaulų. Kontroliuojami valingai. Vienoje skaiduloje randama daug branduolių. Palaiko kūno formą, termoreguliaciją ir atsakingi už kūno judėjimą.
  2. Širdies skersaruožis raumuo. Randams tik širdies sienelėje. Valdomas nevalingai. Skaiduloje yra tik vienas branduolys. Savo išvaizda panašus į griaučių skersaruožį raumenį.
  3. Lygusis raumuo. Jų skaidulos neruožuotos. Susitraukinėja nevalingai. Randami visuose vidaus organų sienelėse. Susitraukia lėčiau nei skersaruožiai raumenys, tačiau susitraukę gali būti daug ilgiau. Žarnų sienelėse esantys lygieji raumenys varo maistą žarnynu, kraujagyslėse susitraukę – pakelia kraujospūdį.

Nervinis audinys. Sudarytas iš neuronų ir neuroglijų. Yra galvos ir nugaros smegenyse. Neuronas – specializuota ląstelėm sudaryta iš dendritų (perduoda signalus į ląstelės kūną), ląstelės kūnas, aksonas (perduoda nervinius impulsus iš ląstelės kūno). Aksonai ir dendritai dar vadinami neurono skaidulomis, apsuptos jungiamojo audinio sudaro organizmo nervus. Nervai perduoda nervinius impulsus iš receptorių į smegenis, o iš smegenų neša atsakymą į raumenis ar liaukas (reflekso lankas). Neuroglijos ląstelės maitina ir apsaugo neuronus.

11. Oda

Žmogaus oda dengia kūną, saugodama po ja esančius darinius nuo fizinių traumų, mikrobinio užkrėtimo ir vandens netekimo, veikiant UV spinduliams joje gaminamas vitaminas D. taip pat padeda reguliuoti kūno temperatūrą, o kadangi joje yra jutimo receptorių, oda padeda suvokti aplinką.

Odoje yra trys sluoksniai:

  1. Epidermis. Išorinis, plonesnis odos sluoksnis. Jo ląstelės nuolatos dalijasi ir atsinaujina. Paviršiuje esančios ląstelės nebeaprūpinamos krauju, todėl suragėja, suplokštėja ir galų gale miršta. Nuo epidermio jos nubyra (arba nusitrina).suragėja, nes jose kaupiasi vandeniui atsparus baltymas – keratinas. Suragėjusių ląstelių sluoksnis storiausias paduose ir rankų delnuose.
  2. Derma (tikroji oda). Joje yra elastinių ir kolageno skaidulų. Joje randama daug odos darinių. Plaukeliai - atsakingi už apsauginę ir termoreguliacinę funkciją (reguliuoja odos porų dydį). Riebalinės liaukos – atsiveria į kiekvieną plaukelio maišelį, išskiria aliejinę medžiagą, kuri sutepa plaukus ir odą. Plauką pakeliantis raumuo – tvirtinasi prie plauko, jį pakelia. Prakaito liaukos – šalina prakaitą (vandens garus ir druskų perteklių), vėsina organizmą. Receptoriai: slėgimo, lietimo, temperatūros (šalčio ir karščio) ir skausmo. Reaguoja į aplinkos pokyčius. Receptorių ypatingai daug randama pirštų galuose ir kituose odos paviršiuose, kurie dažniausiai reaguoja su aplinka. Nervai – perduoda nervinius impulsus į centrinę nervų sistemą. Kraujagyslės – vykdo medžiagų apykaitą odoje. Kai odos kraujagyslės išsiplečia, žmogus parausta, o kai susitraukia – pabąla.
  3. Poodis. Sudaro purusis jungiamasis ir riebalinis audiniai. Atlieka apsauginę, termoreguliacinę funkciją. Suteikia apvalumo kūno formoms.

11.1. Odos ligos ir pažeidimai

Pabuvus saulėje keletą valandų, dėl kraujagyslių išsiplėtimo oda parausta ir tampa skausminga. Įdegimas pasireiškia tuo, kad suragėjusiame odos paviršiuje padaugėja melanino grūdelių; jie apsaugo nuo tolesnio UV poveikio. UV spinduliai giliai įsiskverbia į odą, pažeidžia jungiamąjį audinį ir verčia odą trauktis bei raukšlėtis. Padidina vėžinių ląstelių atsiradimo galimybę.

Odos vėžį skirstome į melanomas ir nemelanomas. Labiausiai paplitęs yra pagrindo ląstelių vėžys , atsirandantis UV spinduliams sukėlus epidermio pagrindo ląstelių vešėjimą; tuo pačiu metu yra nuslopinamas imuninės sistemos gebėjimas aptikti naviką. Naviko požymiai yra įvairūs. Jiems priklauso atvira negyjanti opa, pasikartojanti rausva dėmė, lygus žiedinis pakilesniais kraštais navikas, odos gumbeliai ir blyškios dėmės, kraujuojanti ir niežtinti karpa. Apie 95 procentų pacientų lengvai gydomi, bet liga dažnai atsinaujina. Vėžinės ląstelės gali išplisti į gretimus organus.

Melanoma primena neįprastą apgamą. Skirtingai nuo apvalaus ir aiškias ribas turinčio tamsaus apgamo, melanominiai apgamai primena papilto rašalo dėmes. Tame pačiame apgame matoma daug atspalvių, jį gali niežėti, skaudėti arba ta vieta būna nejautri. Oda apie apgamą papilkėja, pabąla arba parausta. Melanomos dažniausiai atsiranda baltaodžiams, ypač jei vaikystėje buvo kelis kartus stipriai nudegę saulėje. Melanomos tikimybė auga kartu su asmens turimų apgamų skaičiumi. Siekiant išvengti odos vėžio, laikykitės šių nurodymų :

  • .Naudotis odos kremu, apsaugančiu nuo UV spindulių (apsauginis koeficientas turi būti bent jau 15);
  • .Dėvėkite tankius, šviesios spalvos drabužius, plačiabrylę skrybėlę;
  • .Nebūkite saulėje tarp 10val. ryto ir 3 valandų popiet;
  • .Naudokitės tamsiais akiniais, sugeriančiais UV spindulius;
  • .Nesinaudokite soliariumais, nes, kai jūs būnate saulėje, gilesni odos sluoksniai pasidaro jautresni UV spinduliams.

Pagrindiniai odos pažeidimai yra: mechaniniai odos sužeidimai (įpjovimai, įdrėskimai), nudegimai (temperatūriniai ir cheminiai) ir nušalimai.

Mechaniniai odos pažeidimai (įpjovimai, įdrėskimai). Jei žmogaus organizmas sveikas, gyja lengvai, nes odos ląstelės ypatingai greitai regeneruoja. Žymės lieka tada, kai pažeidžiami gilesni odos sluoksniai. Įvykus pažeidimui būtina gerai žaizdą dezinfekuoti ir aprišti ar užklijuoti tam skirtais pleistrais.

Nudegimai. Yra dvejopi: nuo karščio ir nuo chemikalų. Nudegimai vertinami pagal 4 pakopų sistemą. 1 laipsnio nudegimas: oda paraudusi, jaučiamas skausmas, perštėjimas. Reikia nudegusia vietą atvėsinti ir patepti nudegimus gydančiais medikamentais. 2 laipsnio nudegimas: atsiranda vandeningos pūslės, jaučiamas stiprus skausmas. Nudegusią vietą atvėsinti, tepti nudegimus gydančiais medikamentais. Jei yra nudegęs odos plotas, atvėsinus nudegimus, apdengti steriliu (švariu) tvarsčiu ir kreiptis į gydytoją. Jokiu būdu negalima atsiradusių pūslių draskyti, badyti, nes atsivers žaizdos ir gali prasidėti rimta infekcija. 3 laipsnio nudegimai: nudegęs didelis plotas odos, pūslės didelės, jaučiamas labai didelis skausmas. Reikia kreiptis kuo greičiau į gydytoją, kuris suteiks tinkamą pirmąją pagalbą. Sužeistasis gali mirti, jei nebus suteikta tinkama pagalba. 4 laipsnio nudegimai: nudeginta didžioji odos dalis, gali būti odos apanglėjimai. Kuo greičiau nukentėjusįjį gabenti į ligoninę. Gydoma sunkiai.

Cheminiai nudegimai klasifikuojami taip pat , kaip ir karščio nudegimai. Tik pagalba suteikiama šiek tiek kitaip. Pirmiausia nudeginta vieta gausiai plaunama šaltu vandeniu. Tada tiksliai turi būti sužinoma kokiu chemikalu buvo nusideginta. Vežant sužeistąjį į ligoninę, būtina pasiimti nudeginusį chemikalą, kad medikai galėtų efektyviai suteikti pagalbą ir gydyti. Reikia žinoti, kad šarmai ir rūgštys yra dvi viena kitai priešingos medžiagos, todėl nusideginus viena medžiaga, reikia nudegintą vietą sudrėkinti jai priešinga medžiaga. Tokiu būdu cheminių medžiagų poveikis bus neutralizuotas. Tačiau tai reikia daryti ypatingai atsargiai, ir tai turėtų daryti chemijos specialistas.

Nušalimai. Klasifikuojami taip pat 4 laipsnių pakopomis. 1 laipsnio nušalimas: oda paraudusi, jaučiamas skausmas. Reikia trinti nušalusią vietą, kad pagreitėtų kraujotaka. Pagrindinė klaida ta, kad žmonės dažniausiai kiša po karštu vandeniu ir taip dar labiau pažeidžia nušalusius audinius. Geriau trinti sniegu ar šaltu vandeniu, kad odai nebūtų temperatūrinio šoko. 2 laipsnio nušalimas: atsiranda pūslės, oda paraudusi ar net įgavusi melsvą atspalvį. Kuo greičiau kreiptis į ligoninę. 3 laipsnio nušalimas: oda apmiršta, pradeda gangrenuoti. Kuo greičiau kreiptis į ligoninę, paprastai tiek pažeista oda nebeatgyja ir belieka amputuoti, kad neprasidėtų bendra kūno infekcija. 4 laipsnio nušalimas: paprastai baigiasi mirtimi, yra bendras viso kūno atšalimas, oda pažeidžiama negrįžtamai.

Nušalimai pavojingesni už nudegimus, nes oda labiau pažeidžiama, po nelaimės daug sunkiau gyja ar visai neatsigauna. Dažnai vienintelis gyvybės gelbėjimo būdas – amputacija. Dažniausiai nušąla atsikišusios kūno dalys (ausys, nosis, veidas, rankų pirštai, kojos), nes šiose vietose kraujo apytaka lėta, o sušalus ir visai sustoja, kapiliarai yra arti kūno paviršiaus. Šaltu metų laiku reikia ypatingai gerai pasirūpinti šiomis kūno vietomis: nešioti kepurę, šaliką, kokybiškas pirštines, sausus, ne per mažus batus, dėvėti natūralių pluoštų drabužius, nes jie mažiau traukia šaltį ir drėgmę.

12. Virškinimo sistema

12.1. Žmogaus virškinamasis traktas

Yra evoliuciškai visiškai išsivystęs, nes turi burną ir šalinamąją angą. Maistas virškinamas virškinimo organuose, į kuriuos išskiriamos virškinimo sultys. Virškinimą reguliuoja nervų sistema ir hormonai. Virškinimo traktą sudaro:

Burna. Joje esantys dantys maistą susmulkina. Suaugęs žmogus turi 32 dantis. Jie yra 4 rūšių: kandžiai, iltiniai, prieškrūminiai ir krūminiai.

Burnoje randama 3 poros seilių liaukų, kurios gamina ir išskiria seoles į burnos ertmę. Seilės sudrėkina maistą, šarminis pH naikina su maistu patekusias bakterijas. Seilėse yra fermento – seilių amilazės, kuri skaido krakmolą iki maltozės.

Liežuvis sudarytas iš raumens. Jame yra lietimo, spaudimo ir cheminiai (skonio) receptoriai. Skonio receptoriai dar vadinami skonio svogūnėliais. Jų taip pat yra burnos gleivinėje ir ryklėje. Taip pat liežuvis nustumia maisto kąsnį į ryklę. Iš ryklės maistas nukeliauja į stemplę.

Skonio svogūnėliai yra labai jautrūs temperatūrų ir cheminiams pokyčiams, lengvai pažeidžiami. Po pažeidimo sunkiai atsistato, todėl ilgainiui žmogus valgydamas labai karštą ir aštrų maistą, gali netekti skonio pojūčio.

Stemplė. Ryklėje esantis antgerklis neleidžia maistui patekti į trachėją, o nustumiamas į stemplę. Stemplė – tai vamzdelis, kuriuo maistas patenka į skrandį. Vamzdelis sudarytas iš kremzlių ir raumenų, kuriems peristaltiškai susitraukinėjant maistas stumiamas į skrandį. Peristaltika – tai ritmingas raumenų susitraukinėjimas.

Skrandis. Jame esančias skrandžio sultis gamina skrandžio liaukos. Skrandžio sultyse yra druskos rūgšties ir pepsino. Druskos rūgštis naikina mikrobus, o pepsinas yra aktyvioji virškinimo medžiaga (fermentas), skaidantis į skrandį patekusius baltymus. Skrandyje taip pat išskiriamos apsauginės gleivės, apsaugančios skrandžio sieneles nuo druskos rūgšties poveikio. Gastritas – skrandžio opa , tai skrandžio sienelėje atsiradusi žaizda. Įrodyta, kad šią ligą sukelia mikroorganizmai, patekę į skrandį jie pradeda skaidyti apsaugines gleives, o kai jų nelieka, druskos rūgštis pradeda graužti skrandžio sienelę ir atsiranda žaizda.

Skrandžio pH yra rūgštinė. Tokia terpė užmuša mikrobus, o taip pat sustabdo fermento amilazės veiklą, bet aktyvuoja pepsiną. Angliavandeniai skrandyje skaidomi tik tol, kol virškinamas maistas pasidaro rūgštinės terpės.

Dvylikapirštė žarna. Tai plonosios žarnos pirmoji dalis. Į ją virškinamas maistas patenka iš skrandžio. Į dvylikapirštę žarną išskiriamas sekretas iš kepenų ir kasos. Kepenys gamina tulžį , kuri saugoma tulžies pūslėje. Tulžyje yra druskų emulguojančių (suskaido į smulkius lašelius) riebalus, kurie tada lengvai maišosi su vandeniu ir tampa lengviau pasiekiami fermentams.

Kasa gamina kasos sultis, kuriose yra fermentai. Sultys atneštas medžiagas paverčia šarminėmis ir padaro prieinamas fermentams, kurie skaido visas patekusia medžiagas. Kasos** amilazė **skaido angliavandenius, tripsinas – baltymus, lipazė – riebalus. Žarnyno fermentus gamina plaukelių epitelinės ląstelės.

Plonoji žarna. Jos vidinė gleivinė briaunuota ir vagota, turi plaukelius. Tai padidina žarnos siurbiamąjį paviršių. Plonojoje žarnoje medžiagos suskaidomos iki galo, kurias po to gali įsiurbti žarnų plaukeliai. Cukrūs ir aminorūgštys įsiurbiamos į plaukelių ląsteles, o iš jų į kapiliarus. Glicerolis ir riebiosios rūgštys iš ląstelių patenka į limfagysles, kur vėl jungiasi ir virsta riebalais. Įsiurbime dalyvauja difuzija ir aktyvioji pernaša.

Kasa. Tai mišrios sekrecijos liauka , nes į kraują išskiria insuliną ir gliukagoną , o į plonąją žarną – kasos sultis, kuriose yra fermentai, skaidantys visų rūšių maisto medžiagas.

Kepenys. Jos atlieka labai daug funkcijų:

  1. išvalo kraują nuo nuodingų medžiagų;
  2. gamina kraujo plazmos baltymus;
  3. suardo pasenusius eritrocitus;
  4. gamina riebalus emulguojančią tulžį;
  5. kaupia gliukozę gliukogeno pavidalu;
  6. iš nuodingų medžiagų gamina šlapalą, kuris jau būna nebepavojingas organizmui.

Kepenys palaiko 0,1** procento** gliukozės koncentraciją kraujyje. Jeigu gliukozės pritrūksta, kepenys ją gamina iš aminorūgščių, tačiau tuo pačiu susidaro nuodingos medžiagos, kenkiančios organizmui. Jeigu organizmas ilgai negautų reikalingų medžiagų, būtų nuodijamas šalutiniais nuodingais produktais ir žūtų.

Storoji žarna. Sudaryta iš keturių dalių: aklosios žarnos, gaubtinės žarnos, tiesiosios žarnos ir išangės. Storojoje žarnoje įsiurbiamas į kraują likęs vanduo, reguliuojamas jonų kiekis (įsiurbia reikalingas druskas), joje gyvenantys mikroorganizmai gamina vitaminą K. Nesuvirškintos ir nereikalingos medžiagos formuojamos į išmatas ir pro išangę pašalinamos iš organizmo.

12.2. Virškinamojo trakto ligos

Opa. Atvira virškinamojo trakto žaizda, susidariusi dėl audinių irimo. Susidaro nuo rūgštims atsparių bakterijų. Ten kur jos prisitvirtina, nebegaminamos gleivės ir fermentai bei rūgštys pažeidžia sieneles. Opos dažniausia atsiranda dėl nesveiko gyvenimo būdo (rūkymas, alkoholis), nesveikos mitybos (labai aštrus, sūrus maistas, nereguliari mityba), stresų (jų metu sutrinka žmogaus mityba ir virškinimas). Negydant opų, pažeistos ląstelės gali mutuoti ir susidaryti piktybinės vėžinės ląstelės, navikai.

Gelta. Gali būti hemolizinė , kai suskaidoma labai daug eritrocitų ir suskaidyto medžiagos trikdo kepenų veiklą. Mechaninė gelta, kai užkemšamas tulžies latakas dažniausiai cholesterolio kristalais ir susidaro tulžies akmenys. Gelta susergama taip pat dažniausiai dėl nesveiko gyvenimo būdo bei netinkamos nesuderintos mitybos. Tulžies akmenys dažniausiai susidaro vyresnio amžiaus žmonėms, kai cholesterolis organizme nebenaudojamas o jo perteklius kaupiasi organizme. Taip pat manoma, kad gali būti paveldėtas polinkis sirgti šio pobūdžio ligomis. Gydoma medikamentais arba operuojama, gali būti pašalinama tulžies pūslė.

Hepatitas. Šią ligą sukelia virusai. Yra trijų formų: A (per maistą), B ir C. Užsikrečiama per maistą, kraują, lytinį aktą.Labai pavojingas, nes virusai negrįžtamai pažeidžia kepenis, negydant žmogus mirtų. Hepatitas – nepagydoma liga, o tik sustabdoma virusų veikla, tačiau žmogus tampa šio ligos nešiotoju. Sirgę asmenys niekada negali būti kraujo ar kitų organų donorais. Apsisaugoti galima: valgyti tik tinkamai paruoštą ir švarų maistą (tai ypač aktualu žmonėms, kurie keliauja po egzotiškuosius tropinės klimato juostos kraštus), gerti švarų vandenį, kraujo kontakto metu, naudoti tik vienkartinius švirkštus ir adatas, bei kitas priemones. Lytinio akto metu naudoti prezervatyvus.

Cirozė. Lėtinė kepenų liga, kai žūsta kepenų ląstelės. Dažniausiai serga alkoholikai, narkomanai, tačiau būna atvejų, kai šia liga suserga ir žalingų įpročių neturintys žmonės. Liga nepagydoma. Šiuo metu daromos kepenų persodinimo operacijos, tačiau jos labai brangios, o taip pat labai sunku rasti tinkamų donorų.

Apendicitas (kirmėlinės ataugos uždegimas). Kirmėlinė atauga – tai žmogaus organizmo rudimentas (organas, neatliekantis jokios funkcijos). Joje gali pradėti kauptis įvairios maisto liekanos, o jose veisti mikroorganizmai, kurie ir sukelia uždegimą. Žmogus jaučia didžiulį skausmą, gali pakilti temperatūra. Jei laiku nepašalinamas apendiksas, jis gali trūkti ir į žmogaus vidaus organus gali išsilieti nuodingos medžiagos. Po tokios komplikacijos žmogus gali mirti.

Polipai. Tai mažos išaugos, neatliekančios jokios funkcijos. Gali sukelti vėžinius susirgimus. Susidaro dėl negydomų opų, nesveikos mitybos, nesveiko gyvenimo būdo. Gali būti šalinami chirurginiu būdu. Taip pat galima saugotis, valgant daugiau augalinio maisto (celiuliozė žmogaus organizme visiškai nevirškinama, tačiau ji puikiai išvalo žarnyną), reguliariai tuštinantis, geriant pakankamai skysčių.

12.3. Vitaminų reikšmė ir sveikos mitybos pasirinkimas

Vitaminai – tai organiniai junginiai, kurių organizmas nepasigamina, bet naudoja medžiagų apykaitoje. Daugelis jų yra kofermentai, bet ne visi (pvz.: vitaminas A yra pigmento pirmtakas). Trūkstant vitaminų išsivysto įvairios ligos. Vitaminai skirstomi į tirpius riebaluose ir tirpius vandenyje. Kai kurie vitaminai yra antioksidantai: vitaminai C, E ir A apsaugo nuo laisvųjų radikalų, kurie gali skatinti vėžinių susirgimų atsiradimą. Šių vitaminų yra daugiausia augaliniame maiste.

Maisto priedai taip pat gali apsaugoti nuo ligų, tačiau juose nėra tokių medžiagų, kokios yra augaliniame maiste.

Vitaminas D gaminamas odoje. Jo trūkumas sukelia rachitą.

Hipervitaminozė – liga, atsiradusi dėl vitaminų pertekliaus. Dažniausiai išsivysto, kai žmogus vartoja ilgą laiką nesuderintus tarpusavyje maisto papildus, vitaminus ir kitas medžiagas. Ši liga pavojinga kepenims, nes žmogaus organizme vitaminų perteklius nesaugomas ir nekaupiamas, o neutralizuojamas kepenyse. Tokiu atveju žmogaus kepenys gali būti perkrautos ir pradeda vystytis kepenų nepakankamumas ar pradėti žūti kepenų ląstelės (vystytis kepenų cirozė).

Hipovitaminozė – liga, kai žmogui trūksta vitaminų. Vystosi tada, kai žmogus ilgą laiką badauja.

Avitaminozė – liga, kai žmogui trūksta vieno kurio nors vitamino ar cheminio elemento. Šia liga sergama dažniausiai, ligų simptomai išnyksta tada, kai žmogus gauna reikiamą kiekį reikiamos medžiagos.

Vitaminas A. Tirpsta riebaluose. Vitamino A provitaminas - beta karotinas, iš kurio kepenyse gaminamas vitaminas. Vitaminą A, priklausomai nuo jo cheminės struktūros, vadina retinoliu, retinaliu arba retinoidu. Vitamino A yra gyvulinės kilmės maisto produktuose - žuvų taukuose, svieste, kiaušinio trynyje, menkės kepenėlėse, jautienos kepenyse, piene, grietinėlėje, grietinėje, fermentiniame sūryje. Beta karotino daugiausia morkose, moliūguose, pomidoruose, kopūstuose, špinatuose, brokoliuose ir kitose žaliose daržovėse, abrikosuose.

Oda. Vitaminas A būtinas ląstelėms augti ir daugintis. Jis užtikrina normalią epitelinių kūno audinių (oda ir gleivinė) būklę. Trūkstant vitamino A, oda ir gleivinė sausėja, odoje atsiranda įtrūkimų, labai sumažėja atsparumas infekcijoms. Retinalis yra svarbus regos funkcijai.

1967 metais amerikiečių biochemikas Džordžas Vaildas gavo Nobelio premiją, nustatęs vitamino A reikšmę regėjimui. Vitaminas A yra išeikvojamas esant bet kokiam šviesos dirgikliui rodopsino sintezei. Tai ypač svarbu žmonėms, kurie daug laiko praleidžia prie televizorių, kompiuterių ekranų ir kurių akys vos ne kiekvieną sekundę turi reaguoti į kontrastinius šviesos dirgiklius. To pasekmė - didelis vitamino A poreikis. Kadangi per daugelį milijonų metų akis įgijo gyvybiškai svarbaus jutimo organo reikšmę, joje išsivystė ypač tankus kraujagyslių tinklas, kuris reikalingas tam, kad būtų tiekiamas vitaminas A. Kiekvieno šviesos dirgiklio atveju vyksta cheminis rodopsino molekulių skilimas. Tuo pačiu metu, vykstant biosintezei, iš baltymų ir vitamino A sudaromos naujos rodopsino molekulės. Jeigu vitamino trūksta, neišvengiamai pradeda blogėti regėjimas. Be to, trūkstant vitamino A, pradeda džiūti ir kietėti akies ragenos ląstelės, todėl mes prarandame ir apsauginę ašarų plėvelę. Dėl šios priežasties užanka ašarų kanalai, išdžiūva konjunktyva (voko gleivinė), todėl kyla pavojus, kad išsivystys konjunktyvitas.

Tiek vitamino trūkumas, tiek ir perdozavimas gali būti labai žalingas ar netgi mirtinas. Trūkstant vitamino suprastėja rega tamsoje, išblykšta ir sausėja oda. Skirtingai prisitaikiusiems gyvūnams mirtina dozė skirtinga - kai kurie gyvūnai (ypač prisitaikę prie poliarinių sąlygų) kepenyse gali kaupti tokias vitaminų dozes, kurios žmogui yra mirtinos.

Vitaminas C. (dar kartais vadinamas askorbo rūgštimi ) - tai vandenyje tirpstantis vitaminas, reikalingas kai kurioms organizmo funkcijoms. Dauguma gyvūnų patys sintezuoja šį vitaminą, bet kai kurie gyvūnai (įskaitant žmones ir kitus primatus) to negali. Pirmą kartą vitaminas išskirtas 1928 metais, o 1932 metais įrodyta jo nauda užkertant kelią skorbutui (iš ko ir kilo vienas iš pavadinimų: a + skorb).

Vitamino C gausu citrusiniuose vaisiuose (limetose, citrinose, apelsinuose, greipfrutuose), pomidoruose, bulvėse,ypač jo daug svogūnų galvose. Taip pat vitamino C yra papajose, brokoliuose, Briuselio kopūstuose, juoduosiuose serbentuose, braškėse, žiediniuose kopūstuose, špinatuose, kiviuose. Vitamino C kiekis vaisiuose priklauso nuo dirvožemio, klimato, šviežumo, laikymo sąlygų, ruošimo būdo. Dauguma gyvūnų patys sintetina vitaminą C, jis kaupiamas inkstuose (driežai, paukščiai) arba kepenyse (žinduoliai, kai kurie paukščiai). Dauguma žuvų, paukščių, kai kurių rūšių šikšnosparniai ir kiaulės bei dauguma primatų šio vitamino nesintetina. Silpnai virta ar kepta mėsa - pagrindinis eskimų vitamino C šaltinis.

Savybės.Vitaminas C jautrus karščiui, šviesai, drėgmei, reaguoja su deguonimi. Ruošiant maistą prarandama apie 40 proc. vitamino.

Vitaminas C reikalingas : dopamino, noradrenalino ir adrenalino sintezei nervinėje sistemoje arba adrenalinėse liaukose, karnitino, reikalingo energijos perdavimui, sintezei, kaip stiprus antioksidantas.

Poreikis

Rekomenduojama paros norma suaugusiam žmogui - 60 mg, nėščioms moterims - 80 mg, žindančioms - 100 mg. Gerokai daugiau vitaminoreikia ištikus stresui, kilus infekcijos pavojui ir valgant daug baltymų turintį maistą. Rūkančių žmoniųorganizmas absorbuoja tik 60 proc. vitamino C; absorbcija taip pat sumažėja vartojant vitaminą kartu su saldumynais.

Stoka (trūkumas)

Esant askorbo rūgšties trūkumui organizme, susergama skorbutu - avitaminozės forma su tokiais simptomais: dantų kritimas, per didelis kraujavimas, kraujo audinių trapumas, prastas gijimas, pažeistas imunitetas, nežymi anemija.

Perteklius

Vitamino C perdozavimas pasitaiko labai retai; jo požymiai - pykinimas, vėmimas. Ypatingai retais atvejais gali atsirasti inkstų akmenų. 10 gramų paros dozė gali sukelti viduriavimą.

Vitaminas D ( kalciferolis ) - grupė riebaluose tirpstančių panašių medžiagų, priskiriamų vitaminams. Su maistu gaunamas ergosterolis ir cholisterolis, kurie veikiant ultravioletine šviesa organizme paverčiami vitaminais D2 (ergokalciferoliu) ir D3 (cholekalciferoliu). Vitamino D yra specialiai praturtintame maiste, pavyzdžiui, piene), taip pat kai kuriuose produktuose natūraliai - riebiose lašišose, silkėse, unguriuose, žuvų taukuose, kiaušinio trynyje. Vitaminas D tirpsta riebaluose, organizme virsta . Pašalinamas lėtai, greičiau pašalinama D3 vitamino forma.

Poveikis

Vitaminas D reguliuoja mineralinių medžiagų (kalcio, fosforo, magnio) apykaitą, reguliuodamas kalcio ir fosforo įsiurbimą žarnyne, padeda šioms medžiagoms išsilaikyti kauluose ir dantyse. Taip pat saugo nuo osteoporozės, greičiau iš organizmo pašalina toksiškai veikiantį šviną.Poreikis. Vitaminu D pakankamai apsirūpinti užtektų 10 minučių pabūti saulėje, tačiau toliau nuo pusiaujo esančiose vietovėse (ir Lietuvoje) to padaryti neišeina, dėl to rekomenduojama vartoti 5 mikrogramus vitamino per dieną papildomai. Nėščioms ir žindančioms vitamino reikia dvigubai daugiau. Taip pat daugiau vitamino reikia sergant kai kuriomis kepenų ir inkstų ligomis, rachito profilaktikai.Trūkumas. Trūkstant vitamino D, vaikams deformuojasi kaukolė ir stuburas, žandikauliai, sutrinka dantų augimas, atsiranda dėmių dantų emalyje. Suaugusiesiems susilpnėja raumenys, silpnėja imunitetas. Ilgai trūkstant vitamino, suminkštėja kaulai, susergama osteomaliacija.

Perteklius

Vitaminas D kaupiasi organizme, todėl nesunku perdozuoti, požymiai - silpnumas, pykinimas, vėmimas, viduriavimas, kalcio nuosėdos organizme, rečiau sutrinka inkstų veikla. Vitamino D perteklius gali skatinti aterosklerozės vystymąsi.

Vitaminas B6. Tai vandenyje tirpstantis B grupės vitaminas. Piridoksino yra daugelyje produktų, nedideliais kiekiais - daržovėse, žuvies, mėsos ir pieno produktuose, mielėse, miltuose.

Poveikis

Vitaminas B6 dalyvauja baltymų ir aminorūgščių apykaitoje, hormonų, raudonųjų kraujo kūnelių gamyboje, reguliuoja ląstelių dauginimąsi bei diferenciaciją, stiprina imuninę sistemą.Poreikis. Reikia vidutiniškai 1-1,4 mg per dieną. Daugiau reikia vartojant kontraceptinius preparatus, antibiotikus, vaistus nuo depresijos, taip pat sportininkams, vartojantiems baltymingą maistą.

Trūkumas

Piridoksino trūksta retai, dėl stokos gali pakisti oda, atsirasti nuovargis, susilpnėti imunitetas. Kai yra didelis trūkumas, sutrikdomos kepenų ir nervų sistemos funkcijos, kalcio, magnio ir fosforo panaudojimas.

Menstruacijų metu dėl piridoksino trūkumo nereguliariai kraujuojama, atsiranda spuogų. Nemažai nėščiųjų dėl jo trūkumo pykina, atsiranda edemų.

Perteklius

Perdozavimas galimas ilgai vartojant ypač didelės dozes - sutrinka nervų sistemos veiklą, sumažėja plaštakų ir pėdų jautrumas.

Vitaminas B12. Vitaminui B12 priklauso grupė chemiškai giminingų junginių, vadinamų kobalaminais. Vitaminas B12 dalyvauja formuojant genetinės medžiagos struktūrą, padeda susidaryti raudoniesiems kraujo kūneliams. Šio vitamino apykaitai svarbūs vitaminai C, B2 ir B6.

Šaltiniai. Vitamino B12 nedideliais kiekiais yra gyvuliniuose produktuose - kepenyse, inkstuose, širdyje, mėsoje, žuvyje, piene, kiaušiniuose. Augaluose šio vitamino beveik nėra.

Poveikis organizmui. Vitaminas B12 dalyvauja daugybėje svarbių medžiagų apykaitos procesų. Jis yra sudėtinė dalis fermentų, reguliuojančių maisto energijos kaupimą raumenų audiniuose, aktyvina folio rūgštį ir taip reguliuoja kraujodarą. Dėl to, stokojant vitamino B12 atsiranda folio rūgšties trūkumui būdingas simptomas - mažakraujystė. Negaunant vitamino B12 didėja rizika susirgti piktybine mažakraujyste, vadinama Adisono-Birmerio liga. Be to, kobalaminas yra svarbus kofermentas dalijantis ląstelėms ir perduodant genetinę informaciją naujai ląstelei. Dėl šios funkcijos vitaminas B12 mažina cholesterolio koncentraciją kraujo plazmoje.

Poreikis. Vitamino B12 reikia 3 mikrogramų per parą. Nors žarnyno bakterijos ir gamina vitaminą, jis nėra įsiurbiamas. Kobalaminas pasisavinamas tik skrandyje. Nėščioms ir motinos pienu maitinančioms moterims šio vitamino reikia 4 mikrogramų per parą.

Vitamino stoka. Požymiai - mažakraujystė, išbalusios lūpos, degantis liežuvis, pageltusi gleivinė, silpnumo jausmas pakrūtinyje, pakrikusi psichika. Kūdikiams, kurių motinos maitinasi vegetariškai, yra pavojus negauti reikiamo vitamino B12 kiekio. Suaugusieji turi daug šio vitamino atsargų, dažniausiai jo trūksta dėl vegetariškos mitybos, nevartojant kiaušinių ir pieno. Trūkumą galima pajusti tik po 5-10 metų, kadangi šis vitaminas žarnyne yra reabsorbuojamas.

Perteklius. Vitaminas B12 praktiškai yra nenuodingas, tačiau kai kuriems žmonėms dėl per didelių dozių gali atsirasti paprastųjų spuogų, paūmėti žvynelinė.

Patarimas. Jei daug metų maitinatės tik vegetariškai, neatsisakykite raugintų maisto produktų ir mielių. Bet ir tuomet po 5-10 metų vitamino B12 atsargos gali išsekti.

Svarbu. Vyresniems žmonėms dažnai trūksta vitamino B12, kadangi jų organizmas nebegali optimaliai panaudoti maisto medžiagų. Jie turėtų valgyti ypač vitaminingą maistą. Šio vitamino žmogus gauna su gyvuliniu maistu. Vegetarams jo dažnai trūksta.

Vitaminas E. Vitamino E randama daugelyje maisto produktų, daugiausia aliejuose, grūdinėse kultūrose, ypač daug motinos piene. Vitaminas E tirpsta riebaluose, atsparus karščiui, organizme kaupiasi riebaliniuose audiniuose.

Poveikis

Vitaminas E - svarbus antioksidantas, saugo organizmą nuo laisvųjų radikalų žalingo poveikio, slopina daugelio kenksmingų medžiagų, sukeliančių riziką susirgti vėžiu, poveikį. Taip pat vitaminas reikalingas ląstelių membranų stabilumui palaikyti, saugo arterijų vidinę sienelę nuo kalkėjimo, aterosklerozės, skatina gyti žaizdas, Stiprina organizmo imunitetą, gali apsaugoti nuo kenksmingo ultravioletinių spindulių poveikio.Vitaminas E neleidžia atsirasti arba šalina jau atsiradusius kraujotakos pažeidimus, nes sumažina kraujo krešėjimą ir neleidžia susidaryti trombams.Trūkumas. Sveikiems žmonėms vitamino E netrūksta, tačiau jo gali trūkti dėl visiško badavimo, sutrikus riebalų rezorbcijai, dėl geltos, kasos ar tulžies pūslės ligų, taip pat neišnešiotiems kūdikiams. Trūkumas pasireiškia nervų sistemos sutrikimu, virškinimo sutrikimais, alergija, gali sumažėti vyrų lytinis potraukis ir sulėtėti spermatozoidų judrumas, moteris gali ištikti savaiminis persileidimas, jos gali tapti nevaisingos.

Perteklius

Vartojant labai daug vitamino E padidėja polinkis kraujuoti, silpnėja imunitetas, gali sutrikti virškinimas, atsirasti nuovargis, odos uždegimai.

13. Medžiagų pernešimas ir šalinimas

13.1, Kvėpavimas

13.1.1. Kvėpavimo sistemos sandara

Kvėpavimo sistemą sudaro:

  1. Nosis (išvalo ir sušildo orą);
  2. Ryklė (išvalo, sušildo orą);
  3. Antgerklis (apsaugo kvėpavimo takus nuo svetimkūnių);
  4. Balso aparatas (jo dėka skleidžiamas garsas, sudarytas iš dviejų stygų ir plyšio tarp jų, nuo plyšio dydžio priklauso balso tembras ir aukštumas);
  5. Gerklos (išvalo ir sušildo orą);
  6. Trachėja (sulaiko svetimkūnius);
  7. Bronchai (sulaiko svetimkūnius);
  8. Plaučiai (juose vyksta dujų apykaita tarp kapiliarų ir alveolių):
  9. 1.Bronchiolės;
  10. 2.Alveolės;
  11. 3.Plaučių venulė;
  12. 4.Plaučių arteriolė;
  13. 5.Kapiliarų tinklas.

Pagalbiniai kvėpavimo organai:

  1. Diafragma (raumeninė plėvė vykdanti kvėpavimą; įkvėpiant - nusileidžia, iškvėpiant – pakyla);
  2. Tarpšonkauliniai raumenys (vykdo kvėpavimą, įkvėpiant – pakyla, iškvėpiant – nusileidžia).

Svarbiausia kvėpavimo priežastis – dirgiklis, didinantis kvėpavimo dažnį, yra padidėjusi anglies dioksido ir vandenilio jonų koncentracija kraujyje. Koncentracijos pakitimus fiksuoja chemoreceptoriai. Jie siunčia impulsus į pailgosiose smegenyse esantį kvėpavimą centrą, kuris paspartina kvėpavimą.

Išorinio kvėpavimo metu plaučiuose iš kraujo išeina anglies dioksidas, o patenka deguonis. Vidinio kvėpavimo audiniuose metu iš kraujo išeina deguonis, o įeina į kraują anglies dioksidas.

Dujų apykaita tarp alveolių ir plaučių kapiliarų vyksta difuzijos būdu. Deguonis difunduoja į kapiliarus, o anglies dioksidas – į alveoles. Deguonis kraujyje jungiasi su hemoglobinu ir susidaro oksihemoglobinas. Jungtį sudaro geležis (Fe), esanti hemoglobine. Hemoglobino deguonies atidavimą skatina rūgštesnė audinių pH ir aukštesnė temperatūra. Anglies dioksidas pernešamas su hemoglobinu ir rūgščiojo karbonato jonų pavidalu. Šiose reakcijose dalyvauja fermentai. Taip pat susidarę anglies dioksido junginiai palaiko pastovią kraujo pH.

Hemoglobinas taip pat labai lengvai reaguoja su smalkėmis (CO, anglies monoksidas), tačiau šis junginys yra labai patvarus. Hemoglobinas, prisijungęs CO, tampa neveiklus ir žūsta, o kartu su juo žūsta ir eritrocitas. Todėl žmogus labai greitai apsinuodija ir miršta. Smalkės pavojingos dar ir dėl to, kad neturi nei kvapo, nei yra matomos, o apsinuodijimo simptomai pačiam žmogui yra labai sunkiai pastebimi (žmogus pasidaro mieguistas ir užmiega). Daugiausiai nusinuodijimo smalkėmis atvejų nutinka gaisrų metų, bei garažuose dėl vairuotojų neatsargumo (užvedamos mašinos ir laikomos užvestos uždarose patalpose).

13.1.2. Kvėpavimo sistemos ligos

Plaučių uždegimas (pneumonija) – tai ūminis infekcinis plaučių audinio uždegimas, kai dėl į plaučius patekusių mikroorganizmų plaučių alveolėse susikaupia uždegiminio skysčio ir ląstelių. Plaučių uždegimą sukelia įvairūs infekcijos sukėlėjai (patogeniniai bakterijos ir virusai), patekę į plaučių alveoles. Tikimybė susirgti plaučių uždegimu priklauso ne tik nuo mikroorganizmo, bet ir nuo žmogaus organizmo gynybinių ypatybių, aplinkos. Palankias sąlygas ligai prasidėti sudaro ūminė virusinė kvėpavimo takų infekcija (peršalimas ar gripas), lėtinės kvėpavimo takų ligos, rūkymas, alkoholizmas, žmogaus imuniteto nusilpimas (taip pat imunitetą slopinančių vaistų vartojimas), senyvas amžius, kitos ligos (širdies nepakankamumas, cukrinis diabetas), stresas, badavimas. Norint išvengti plaučių uždegimo stenkitės neperšalti, venkite to, kas paskatina vystytis ligą (nerūkykite, tinkamai maitinkitės). Turintiems didesnę tikimybę susirgti reikėtų skiepytis nuo gripo. Dažnai sergantiems vaikams gali būti skiriami imuniteto stimuliatoriai Jei jau susirgote plaučių uždegimu, vykdykite visus gydytojo nurodymus, tinkamai gydykitės ir išvengsite komplikacijų.

Ūmios virusinės kvėpavimo takų infekcijos sąvoka apima įvairių virusų sukeltas ligas, kurioms būdingi kvėpavimo organų pažeidimo požymiai, intoksikacijos reiškiniai. Ligonis turi būti izoliuotas. Patalpos turi būti dažnai ir drėgnai valomos. Reikia vengti kontaktų su ligoniais. Skiepų nėra.

Tuberkuliozė – plačiausiai paplitusi infekcinė liga pasaulyje, stipriai susijusi su socialinėmis ir ekonominėmis problemomis (skurdu, nedarbu, alkoholizmu, narkomanija, ŽIV/AIDS), nepakankama tuberkuliozės profilaktika, pavėluota diagnostika. Tuberkuliozę sukelia tam tikrų kelių rūšių mikobakterijos. Lietuvoje pagrindinis ligos sukėlėjas yra tuberkuliozės mikobakterijos, kurias žmogus žmogui perduoda per orą. Ligos perdavimas įvyksta įkvėpus sergančiojo seilių lašelių, nors suserga ne kiekvienas įkvėpęs žmogus. Pasaulinės sveikatos organizacijos duomenimis, 13 pasaulio gyventojų yra užsikrėtę tuberkuliozės mikobakterijomis, t.y. tuberkuliozės nešiotojai gali susirgti, sutrikus organizmo imuninei sistemai. Pavojingiausi yra atvira plaučių tuberkulioze sergantys, kosintys ir taip tuberkuliozės sukėlėjus skleidžiantys asmenys. Užsikrėtimo riziką stiprina didelė sukėlėjų koncentracija ore, ilgas kontaktas su sergančiuoju. Didelę riziką susirgti tuberkulioze turi sergantieji cukralige (suserga apie 30 proc.), užsikrėtusieji ŽIV (suserga 70-100 proc.). Neigiamos įtakos turi narkomanija ir alkoholizmas, imunitetą slopinantis gydymas, vėžys, sunkios inkstų, žarnyno ligos, nevisavertė mityba, badavimas, mažas kūno svoris. Pajutus menkiausius sveikatos negalavimus, svarbu, kuo skubiau kreiptis į gydytoją. Kiekvienas žmogus, net neturėdamas jokių negalavimų, profilaktiškai pats turi kreiptis į gydytoją bent vieną kartą per metus. Kol tuberkuliozės paplitimas šalyje yra didelis, žmonių grupės, keliančios didelį epidemiologinį pavojų (asmenys, dirbantys vaikų įstaigose, susiję su maisto gamyba ir pan.) aktyviai tikrinamos profilaktiškai. Skiepai nuo tuberkuliozės paruošiama organizmą pasipriešinti infekcijai. Lietuvoje yra skiepijami naujagimiai ir 6-7 metų vaikai. Tuberkuliozės mikobakterijomis užsikrėtusiems asmenims, kurie priklauso didelės rizikos grupei, numačius galimą ligos atsiradimą, skiriamas profilaktinis gydymas.

Emfizema - plaučių liga, nuo kurios sutrinka kvėpavimas. Būdingas šios ligos požymis yra nenormaliai padidėjęs oro kiekis plaučiuose. Seniems žmonėms emfizema dažnai išsivysto dėl metais besitę­siančio lėtinio bronchito. Kvėpuojant ligoniams tenka įveikti gleivių pri­pildytų bronchų pasipriešinimą. Dėl tokios nuolatinės įtampos plyšinėja plaučių alveolės, jose sumažėja dujų apykaita, plautis darosi nebeelastingas. Plaučiai nebegali priimti tiek deguonies kaip sveiki. Sunkus dusulys iš pradžių esti tik fizinio krūvio metu, vėliau - ir ramybės būsenoje.

Plaučių vėžys – tai plaučių piktybinis navikas. Plaučių vėžio, kaip ir kitų lokalizacijų vėžio, tiksli priežastis nežinoma. Tačiau žinoma daug rizikos faktorių, kurie, ilgai veikdami organizmą, gali sukelti plaučių vėžį. Vienas svarbiausių plaučių vėžį įtakojančių veiksnių – tabako rūkymas. Cigarečių dūmuose yra apie 4000 cheminių medžiagų, iš jų daugiau kaip 40 žinomų kancerogenų (t.y. vėžį sukeliančių medžiagų). Kancerogeninės medžiagos ilgą laiką kaupdamosios žmogaus audiniuose ir kai kuriuose organuose sukelia vėžį bei kitas ligas. Rizikos laipsnis susirgti plaučių vėžiu tiesiogiai priklauso nuo surūkomų per dieną cigarečių skaičiaus ir rūkymo trukmės. Tabako rūkymas didina riziką susirgti plaučių vėžiu nuo 2 iki 190 kartų. Pasyvus rūkymas (buvimas prirūkytoje aplinkoje) apie 2 kartus padidina tikimybę susirgti plaučių vėžiu lyginant su visai nerūkančiais žmonėmis. Nustatyta, kad nuo intensyvaus rūkymo pradžios iki to laiko, kai susergama plaučių vėžiu praeina vidutiniškai 20-30 metų. Kadangi daugiau rūko vyrai, tai tvirtinama, kad jie dažniau ir serga plaučių vėžiu. Dabar vis dažniau serga ir moterys, nes jos pradėjo kur kas daugiau rūkyti. Šios ligos išsivystymą įtakoja ir kai kurios pramonėje naudojamos medžiagos – arsenas, asbestas, uranas, degutas, chromas, nikelis, formaldehidas ir kt. Kitų ligų sukeltas bronchų pakenkimas gali turėti įtakos plaučių vėžio išsivystymui. Be to, yra genetinis polinkis šiai ligai – 2-3 kartus didesnė rizika asmenims, kurių vienas iš tėvų sirgo plaučių vėžiu. Plaučių vėžiu susergama palengva, o ligos požymiai yra įvairūs ir nespecifiniai. Simptomų intensyvumas priklauso nuo vėžio lokalizacijos ir išplitimo. Ligonį vargina dusulys, kosulys, krūtinės ląstos skausmas, skrepliavimas, neretai atsikosėjimas krauju. Gali būti bendro negalavimo požymių: silpnumas, nuovargis, pablogėjęs apetitas, kūno masės mažėjimas, šiek tiek padidėjusi kūno temperatūra. Navikui augant, ligos simptomai ryškėja. Plaučių vėžys – tai progresuojanti liga. Efektyviai negydomas ligonis per keletą metų miršta. Tačiau anksti nustačius ir laiku padarius operaciją, plaučių vėžio progresavimą dar galima sustabdyti, ligonis gali pasveikti. Ligos eigą lemia morfologinė vėžio forma, jo išplitimo laipsnis, galimybė taikyti tam tikrus gydymo metodus. Plaučių vėžys gydomas Onkologinėje ligoninėje. Kiekvienam žmogui gydytojas parenka gydymą individualiai, atsižvelgdamas į vėžio lokalizaciją plautyje, vėžinių ląstelių morfologinį variantą, išplitimą ir kitas ligas. Svarbiausi gydymo būdai – chirurginis (šalinama pažeista plaučio dalis arba visas plautis), spindulinis ir gydymas priešnavikiniais vaistais (chemoterapija). Chemoterapijai naudojamas arba vienas vaistas, arba dažniausiai vaistų deriniai. Papildomą reikšmę turi kosulį reguliuojantis, skausmą malšinantis, miegą koreguojantis gydymas bei atidi ligonio slauga. Sergantiems plaučių vėžiu rekomenduojama reikalingas visavertis maistas, turintis pakankamai vitaminų A, C, E, seleno. Vidutinio amžiaus rūkoriui patartina vieną kartą per metus atlikti krūtinės ląstos rentgeno nuotrauką, kadangi anksti diagnozavus plaučių vėžį jį galimą sėkmingai gydyti. Mesti rūkyti (atsisakius rūkymo rizika susirgti plaučių vėžiu kasmet mažėja), vengti vėžį sukeliančių gamybinių medžiagų, naudoti darbo saugos priemones, kai kontaktas su kancerogeninėmis medžiagomis neišvengiamas.

Bronchitas – bronchų gleivinės uždegimas, dažniausiai sukeliamas virusų arba bakterijų. Ligą gali sukelti įvairios augalinės ir mineralinės dulkės, rūgščių garai, amoniakas, organiniai tirpikliai, sieros dioksidas, tabako ir kitokių rūkalų dūmai. Bronchito atsiradimą skatina kontaktas su kenksmingomis medžiagomis, nuovargis, peršalimas, nutukimas, alkoholis, krūtinės ląstos deformacijos ir pan. Ligoniui, sergančiam bronchitu, reikalingas pilnavertis, daug baltymų ir vitaminų turinti maistas. Rekomenduojama gerti daug šiltų skysčių. Gydant lėtinį bronchitą, svarbiausia pašalinti tuos veiksnius, kurie palaiko lėtinį ligos procesą: mesti rūkyti, pakeisti darbą, jei jis yra susijęs su dulkėmis, dūmais, kvėpavimo takus dirginančiomis medžiagomis. Patariama vengti peršalimo, nešvaraus dulkėto oro, nerūkyti, grūdinti organizmą, pakankamai ilsėtis, vartoti vitaminingą maistą, skiepytis nuo gripo. Ryte ir vakare arba ilgai pabuvus dulkėtoje aplinkoje, patartina išplauti nosį virintu vandeniu arba 1% valgomosios druskos tirpalu.

Ūminė sloga – tai ūminis nosies ertmės gleivinės uždegimas, dažniausiai sukeltas virusų. Vėliau gali prisidėti mikrobai. Sloga yra užkrečiama liga – tai oro-lašelinė infekcija. Užsikrečiama nuo žmogaus, kuris čiaudi, kosti ir skleidžia patogeninius virusus į orą. Inkubacinis periodas – 1-3 dienos. Vieni žmonės kontaktuoja su sergančiaisiais sloga ir neužsikrečia, o kiti labai greitai užsikrečia. Tam didelės reikšmės turi faktoriai, silpninantys organizmo atsparumą sukėlėjams: nosies pertvaros iškrypimas, alerginės ir kitos ligos (cukrinis diabetas, širdies nepakankamumas). Jei sloga tęsiasi ilgiau nei 10-14 dienų, galima įtarti komplikaciją – sinusitą. Tokiu atveju būtina kreiptis į gydytoją. Sergant sloga, reikia gulėti lovoje namuose. Tinka karšta vonia su pušų ar kitais ekstraktais. Vartojami aspirinas, paracetamolis. Patartina niekur nevaikščioti ir gultis į lovą. Pasistenkite neužkrėsti kitų. Pakaitinkite kojas karštame vandenyje. Nepamainomas dalykas – sauna. Gerkite daug skysčių, arbatos, kuri skatina prakaitavimą (liepžiedžių, aviečių), Ligą reikia „išprakaituoti". Kasdien išgerkite po 3 tabletes vitamino C. Venkite kontaktų su sloga sergančiais asmenimis. Laikykite kojas šiltai.

Gripas yra labai užkrečiama, epidemiškai plintanti virusinė liga, kuriai būdinga intoksikacija ir kvėpavimo takų uždegimas. Gripą sukelia virusas, kuris pagal savo struktūrą gali būti 3 tipų: A, B, C. Virusai pasižymi savybe keistis (mutuoti), taip atsiranda naujų viruso potipių. Imunitetas persirgus gripu susidaro tik tos struktūros virusui, kuriuo buvo užsikrėtęs žmogus. Net nežymiai pakitusi viruso struktūra gali būti gripo epidemijos priežastimi. Gripas greitai plinta, per trumpą laiką apimdamas didelį žmonių skaičių. Žmogaus imlumas gripo virusui yra labai aukštas. Užsikrečiama nuo sergančio žmogaus, kuris platina virusą lašiniu būdu 5-7 dienas nuo susirgimo pradžios. Per gripo epidemiją, dažniausiai rudenį ir žiemą, perserga daug žmonių, tačiau virusai neišnyksta ir tarpepideminiu laikotarpiu. Jie užkrečia nesirgusius, ypač imlius vaikus. Paprastai vaikų sergamumas gripu kiek atsilieka nuo suaugusiųjų epidemijos piko. Epidemijos kartojasi kas 2-5 metai, kai labai pakinta viruso struktūra, padaugėja imlių žmonių. Inkubacinis laikotarpis trunka 2-5 dienas. Liga prasideda ūmiai, ligonį pradeda krėsti šaltis. Aukšta 39-40ºC temperatūra laikosi 3-4 dienas. „Laužo" visą kūną, skauda sąnarius, raumenis, galvą, akis. Akys parausta, išryškėja jų kraujagyslės. Atsiranda sausas, varginantis kosulys, užkimsta balsas, užgula nosį. Sloguoti, atkosėti pradedama nuo 3-4 dienos. Kartais gali kraujuoti iš nosies, atsirasti kraujosruvų odoje, gleivinėse. Netenkama apetito, kartais vemiama, viduriuojama. Pulsas dažnai būna sulėtėjęs, kraujospūdis sumažėjęs. Gripo virusas sukelia kvėpavimo takų epitelio ląstelių žūtį, uždegimą, kapiliarų sienelių pažeidimą, patenka į kraują, sukelia organizmą intoksikaciją, pažeidžia vegetacinę nervų sistemą, kuri reguliuoja vidaus organų veiklą, todėl trinka įvairios organizmo funkcijos, pvz., suretėja širdies susitraukimai, prakaituojama, padidėja gleivių išskyrimas bronchuose. Susilpnėja organizmo atsparumas. Ligos komplikacijų gali atsirasti jos eigos metu ir vėliau. Visos ligos suaktyvėjimą rodančios būklės, prasidedančios vėliau kaip 7 dieną nuo gripo pradžios, vertinamos kaip kitos kilmės prisidėję infekciniai susirgimai, reikalaujantys atskiro gydymo. Nekomplikuotais atvejais visiškai pasveikstama. Nuo komplikuoto gripo galima mirti. Gripo epidemijos sunkumą apibūdina mirštamumas ne tik nuo jo, bet ir nuo kitų lėtinių ligų, kurias jis komplikuoja. Dauguma ligonių gydomi namie. Ligoninėje gydomi sunkiai sergantys ir tie, kuriems gripas komplikuojasi. Rekomenduojama gausiai gerti skysčių. Gripo profilaktikai prieš kiekvieną sezoną (rudenį) naudojamos vakcinos. Pasaulinė sveikatos organizacija, atsižvelgdama į labiausiai paplitusias gripo viruso padermes, vakcinų sudėtį kasmet koreguoja. Vakcinacija ypač rekomenduojama žmonėms, kuriems yra padidėjusi rizika susirgti, susirgus išsivystyti sunkiai ligos formai, ar kuriems liga gali lengviau komplikuotis: sergantiems lėtinėmis kvėpavimo takų ligomis, bronchine astma, širdies ir kraujagyslių ligomis, cukralige, lėtinėmis inkstų ligomis, asmenims, kuriems yra imunodeficitinės būklės, sveikatos apsaugos įstaigų darbuotojams. Per epidemiją gydytojai, slaugytojai, bendraujantys su sergančiaisiais turi dėvėti kaukes, dengiančias burną, nosį ir apsaugančias nuo viruso įkvėpimo. Rekomenduojama vengti žmonių susibūrimo vietų. Patalpos turi būti vėdinamos, dezinfekuojamos, nosinės, baltiniai – virinami.

Angina (arba ūminis tonzilitas) – tai liga, pasireiškianti staigia pradžia, taip pat būdinga simptomų triada: ryklės skausmas, karščiavimas ir silpnumas. Simptomai tęsiasi 7-10 dienų. Pagrindinis ūminio tonzilito sukėlėjas yra streptokokas. Šis mikrobas turi puikias sąlygas daugintis gomuriniuose migdoluose (tonzilėse), nes juose yra kišenės, kuriose mikrobai „jaučiasi kaip šiltnamyje". Mikrobų griuvimo produktai, toksinai patenka į kraują, tada pasireiškia organizmo intoksikacija, pakyla temperatūra. Mikrobai bei toksiniai produktai patenka į tonzilių limfagysles ir su limfa patenka į artimiausius limfmazgius (tada padidėja kaklo limfmazgiai). Tai pirmas barjeras, kuris neleidžia mikrobams patekti į kraują ir išsivystyti sepsiui. Anginos atsiradimui įtakos turi ir peršalimai bei skersvėjai.

| Angina pasireiškia ryklės skausmu (ir ramybės būsenoje, ir ryjant seiles, ir valgant). Dėl didelio skausmo kartais ligoniai nieko nevalgo. Kūno temperatūra pakyla iki 40 laipsnių Celsijaus. Skauda galvą, kartais raumenis, sąnarius. Tonzilės parausta ir paburksta. Ant paraudusių tonzilių gali būti gelsvi taškeliai ar baltai gelsvos apnašos. Kaklo limfmazgiai padidėja. Dažnai procesas gali prasidėti vienoje pusėje, tuomet skausmas taip pat bus vienoje pusėje, bus padidėjusi tik tos pusės tonzilė, o po kelių dienų uždegimas gali išplisti į kitą pusę. Dažniausiai gydoma antibiotikais.13.1.3. Rūkymo ir oro taršos poveikis kvėpavimo sistemaiRūkymas yra vienas iš labiausiai sveikatą žalojančių žalingų įpročių, o tabakomanija priskiriama prie ypač paplitusių narkomanijos formų. Tabako dūmuose yra 4000 cheminių junginių. Svarbiausios tabako dūmų kenksmingos medžiagos yra: 1. Nikotinas – lengvai į kraujotaką patenkanti toksinė medžiaga, kuri stipriai veikia nervų sistemą. Jis skatina kraujagyslių spazmus ir pagreitina aterosklerozės atsiradimą. Svarbiausia yra tai, kad nikotinas sukelia priklausomybę.2. Anglies viendeginis (smalkės, anglies monoksidas – CO) – kraujo nuodai. Jis susijungia su hemoglobinu, išstumdamas deguonį, ir pablogina audinių aprūpinimą deguonimi.3. Dervos , kuriose randama apie 60 kancerogeninių (vėžį sukeliančių) medžiagų. Šios medžiagos priskiriamos stipriausiems A klasės kancerogenams.4. Dirginančios medžiagos – aldehidai, ketonai, fenolai ir kt. Jos pakenkia bronchų gleivinę ir sukelia lėtinį bronchitą.Nikotinas yra natūralus tabako augalo skystis. Jo yra cigaretėse, cigaruose, pypkių ir kramtomajame tabake. Nikotinas stimuliuoja kai kurių cheminių junginių išsiskyrimą galvos smegenyse, daugiausia dopamino ir noradrenalino. Dopaminas yra susijęs su malonumo jausmu ir pakilia nuotaika; staigus dopamino išskyrimas į neurosinapses būdingas tiek nikotinui, tiek visoms narkotinėms medžiagoms: heroinui, amfetaminui, kokainui ir t.t.. Būtent šitos sistemos stimuliacija ir skatina žmogų rūkyti. Tabako dūmuose esantis anglies monoksidas mažina akių tinklainės nervų ląstelių jautrumą, nepalankiai veikia dėmesį, reakcijos greitį, silpnina jautrumą garsui. Rūkymas turi didžiulę reikšmę lėtiniam bronchitui ir lėtinei obstrukcinei plaučių ligai išsivystyti. Tabako dervos, nusėsdamos bronchuose, tiesiogiai žaloja jų virpamąjį epitelį. Nikotinas ir kitos dirginančios medžiagos sutrikdo bronchų vegetacinę inervaciją, didina gleivinės liaukų sekreciją, stiprina gleivinės pabrinkimą ir sudaro palankias sąlygas infekcijai. Rūkant vystosi ir plaučių audinio pakitimai. Sumažėjus bronchų laidumui, plaučių alveolės pradeda plėstis, sutrūkinėja, prasideda plaučių emfizema. Dėl smarkaus dirginimo sparčiai vystosi jungiamasis audinys – pneumofibrozė. Ir bronchito, ir emfizemos atvejais pasunkėja įkvepiamo oro srauto judėjimas. Sumažėja kraujyje deguonies, daugėja anglies dioksido. Sutrikusi plaučių ventiliacija dar labiau apsunkina širdies darbą.Nustatyta, kad aktyvus ir pasyvus rūkymas, gali sukelti daugybę ligų: - .vėžį: plaučių, burnos ertmės, gerklų, stemplės, kasos, inkstų ir šlapimo pūslės; - .širdies ir kraujagyslių ligas: koronarinę širdies ligą, krūtinės anginą, periferinių kraujagyslių ligas, aortos aneurizmą; - .smegenų kraujagyslių ligas: išeminius bei hemoraginius insultus; - .kvėpavimo sistemos ligas: visų pirma, lėtinį bronchitą, plaučių emfizemą, lėtinę obstrukcinę plaučių ligą; - .viršutinių kvėpavimo takų infekcines ligas; - .skrandžio bei dvylikapirštės žarnos opaligę; - .nėštumo bei gimdymo patologiją: spontaninius abortus, priešlaikinius gimdymus; gimsta mažo svorio naujagimiai, auga perinatalinis mirtingumas; - .vyrų potencijos sutrikimus; - .skonio, uoslės pojūčių susilpnėjimą. Efektyvus būdas apsisaugoti nuo šių ligų – mesti rūkyti. Rūkantysis, kuris nori mesti rūkyti, turėtų būti palaikomas šeimos ir visuomenės. Metus rūkyti sunkiausia būna pirmas dvi – tris dienas. Vėliau noras rūkyti silpnėja ir visai išnyksta. Rūkantieji turėtų žinoti, kad nors rūkymo metimas yra sunkus procesas, milijonai rūkančiųjų sėkmingai meta.Oro tarša – tai kitas, vienas dažniausių veiksnių, sukelenčių plaučių ir kvėpavimo takų ligas. Dažniausiai sukelia ar paskatina bronchinės astmos, alergines kvėpavimo takų ligas ir kt. Dažniau šios ligos pasireiškia dideliuose miestuose, kur didelė ekologinė oro tarša dėl išmatamųjų mašinų ir gamyklų dujų. Ypatingai tose miestų dalyse, kur būna dažni smogai ar žmogus gyvena bei dirba ten, kur intensyvus automobilių judėjimas ar didelė dulkių ir kitų cheminių medžiagų tarša. | | — | | | | |

13.1.4. Gyvūnų kvėpavimas

Kvėpavimas per odą. Šiuo būdu kvėpuoja varliagyviai, kirmėlės ir kai kurie vandens gyvūnai. Tokių gyvūnų kūno paviršiaus plotas paprastai yra didelis, kad būtų užtikrinta efektyvi dujų apykaita tarp organizmo ir aplinkos. Oda plona, ląstelių membranos pritaikytos produktyviai vykdyti dujų apykaitą. Gali būti būdingos kūno sienelės išaugos, į kurias ateina kraujagyslės. Dujų apykaita vyksta efektyviau, kai ji drėgna, todėl pro odą kvėpuojantys gyvūnai paprastai gyvena vandenyje (planarijos, hidros ir kt.) arba ten, kur yra pakankamai drėgmės (sliekai, varliagyviai). Vidutinio klimato juostoje žiemai varliagyviai įsirausia į purvą, ir visa dujų apykaita vyksta tik pro odą.

Kvėpavimas per trachėjas. Trachėjomis kvėpuoja nariuotakojai (vabzdžiai). Tai vamzdelių sistema, tankiai apraizgiusi visus gyvūno organus, o į aplinką atsiveria kūno šonuose esančiomis angelėmis, vadinamomis kvėptukais. Pro juos ir vyksta dujų apykaita tarp organizmo ir aplinkos. Nariuotakojų kraujyje nėra hemoglobino (jis yra bespalvis), todėl jis neatlieka dujų transportavimo funkcijos. Dujų apykaita organizme vykdoma tarp trachėjų ir ląstelių.

Kvėpavimas per žiaunas. Žiaunomis kvėpuoja vandenyje gyvenantys vėžiagyviai ir žuvys. Žiaunos – tai smulkiai suskirstytos ir kraujagyslėmis aprūpintos išorinio arba vidinio kūno paviršiaus išaugos. Vanduo nuolatos skalauja žiaunas, o kapiliaruose esančios ląstelės difuzijos būdu iš organizmo pašalina anglies dioksidą, o pasiima deguonį. Kaulinių žuvų žiaunos apsaugotos žiaunadangčiais. Kvėpavimo procese dalyvauja ir žiaunos ir burna. Kai burna yra atvira, o žiaunų dangteliai uždari, vanduo įtraukiamas į vidų. Tuomet burna užsidaro, žiaunų dangteliai atsidaro ir vanduo išstumiamas lauk iš ryklės pro žiaunų plyšius, esančius tarp žiaunų lankų. Į išorę žiaunų lankų esančias žiaunas sudaro žiaunų siūleliai, iš kurių susideda žiaunų lapeliai.

Kiekviename lapelyje esančiuose kapiliaruose kraujas juda priešinga kryptimi, negu teka vanduo. Kai srovė yra priešpriešinė, deguonies gavęs kraujas visada susiduria su dar dar daugiau deguonies turinčiu vandeniu, o tai leidžia iš vandens paimti 80-90 procentų vandenyje ištirpusio deguonies.

13.2. Kraujotakos sistema

13.2.1. Širdies ir organizmo kraujo apytaka

Širdis – raumeningas organas. Širdį sudaro: dešinysis prieširdis, dešinysis skilvelis, kairysis prieširdis, kairysis skilvelis, triburis vožtuvas (dešinioji širdies pusė), dviburis vožtuvas (kairioji širdies dalis), pusmėnuliniai vožtuvai (tarp skilvelių ir arterijų).

Skilveliuose daug daugiau raumens, negu prieširdžiuose. Vožtuvai neleidžia kraujui grįžti atgal. Su širdimi yra susijungusios šios kraujagyslės: viršutinė tuščioji vena (kraujas grįžta į širdies dešiniąją pusę iš galvos ir pečių juostos bei rankų), apatinė tuščioji vena (kraujas grįžta į širdies dešiniąją pusę iš likusios kūno dalies), aorta (kairysis skilvelis išstumia pro ją kraują į organizmą), vainikinės arterijos ir venos (sudaro širdies kraujagyslių tinklą ir aprūpina širdį reikalingomis medžiagomis).

Dešinioji širdies pusė kraują varinėja į plaučius, o kairioji – po visą organizmą, todėl šios dalies raumuo kur kas storesnis už dešiniosios. Kadangi kairiajam skilveliui tenka didesnis krūvis, jo raumuo yra storiausias.

Širdis plaka apie 70 kartų per minutę. Širdies kamerų susitraukimas vadinamas sistole , o atsipalaidavimas – diastole. Širdies darbo eiga:

Skilveliai varinėja kraują kraujagyslėmis, todėl jų sistolė ilgesnė ir stipresnė. Pulsas – tai banga, nueinanti žemyn arterinių kraujagyslių sienelėmis po aortos išsiplėtimo ir susitraukimo, atsirandančio dėl skilvelio sistolės. Pagal pulso dažnį galima nustatyti širdies plakimo dažnį.

Širdį sudaro lygusis ir skersaruožis širdies raumuo. Jie susitraukinėja nepriklausomai nuo žmogaus valios. Šį procesą reguliuoja nervų sistema. Sistolinis spaudimas susidaro varinėjant kraują į arterijas skilvelių susitraukimo metu. Diastolinis spaudimas – tai arterinis kraujospūdis skilveliams atsipalaidavus. Kraujui tekant į įvairias kraujagysles, kraujospūdis mažėja. Kapiliaruose jis lygus 0. venose spaudimo nebelieka, todėl varinėti kraujo negali. Jį varinėja susitraukiantys griaučių raumenys. Taip pat venose yra vožtuvai, neleidžiantys kraujui grįžti atgal. Išsiplėtus venoms, vožtuvai susilpnėja ir kraujas jose grįžta atgal.

Organizme yra du kraujo apytakos ratai : mažasis kraujo apytakos ratas ir didysis kraujo apytakos ratas.

Mažasis kraujo apytakos ratas vyksta tarp dešiniojo skilvelio – plaučių – kairiojo prieširdžio. Didysis kraujo apytakos ratas vyksta tarp kairiojo skilvelio – viso organizmo bei vartinių sistemų – dešiniojo prieširdžio.

Vartinė sistema – tai kraujagyslių sistema prasidedanti ir baigianti kapiliarais. Žmogaus organizme yra trys vartinės sistemos:

  1. Žarnyno vartinė sistema. Joje arterijos susiskaido į kapiliarus, kuriuose vykdomo maisto medžiagų apykaita (iš plonosios žarnos epitelinių ląstelių paimamos suskaidytos maisto medžiagos);
  2. Kepenų vartinė sistema (atlieka labai daug funkcijų: per ją kepenyse paliekamos pasenusios kraujo ląstelės, paliekamas gliukozės perteklius glikogeno pavidalu arba paimamos gliukozės atsargos, jei kraujui jos trūksta, paliekamos visos nuodingos, organizme neskaidomos ar sunkiai skaidomos medžiagos (alkoholis, vaistai, sunkieji metalai ir kt.)).
  3. Inkstų vartinė sistema (ji yra inkstuose, joje kraujas pilnai išvalomas (filtruojamas) ir iš nereikalingų medžiagų pagaminamas šlapimas, kuris pro šlaplę pašalinamas iš organizmo).

13.2.2. Kraujo apytakos ligos

Hipertonija (hipertenzija). Tai medicininis terminas, kuriuo vadinamas padidėjęs kraujo spaudimas. Kraujo spaudimas – tai kraujo slėgis į kraujagyslės sienelę, augantis ir krentantis sulig kiekvienu širdies dūžiu. Kraują, kuris neša deguonį, širdis turi išstumti tam tikru spaudimu, kad jis pasiektų vidaus organus. Jei tas spaudimas per didelis, pakenkiamos kraujagyslių sienelės, storėja širdies raumuo, atsiranda pokyčių inkstuose, smegenyse, akyse. Sveiko žmogaus kraujo spaudimas irgi nėra pastovus ir kinta priklausomai nuo veiklos. Pavyzdžiui, jei Jūs sunkiai dirbate arba sportuojate, labai nervinatės, tai tuomet jūsų spaudimas pakyla, tačiau ramybės būsenoje ar Jums miegant, jis sumažėja. Kraujo tėkmės jėga kiekvieno širdies susitraukimo pradžioje didėja, o vėliau mažėja. Normalus suaugusio žmogaus kraujospūdis yra apie 12080 mmHg. Pavojaus nėra, jeigu jis neviršija 14090 mmHg, tačiau jei kraujospūdis nuolat didesnis nei 14090 mmHg – jį būtina mažinti. Tai nėra senėjimo požymis, tai yra liga, kurią reikia gydyti!!! Jos išsivystymui reikšmės turi daugelis faktorių: 1) paveldėjimas, 2) amžius – didesnis nei 35 metai, 3) aterosklerozę sukeliantys rizikos veiksniai (rūkymas, mažas fizinis aktyvumas, per didelė kūno masė, padidėjęs cholesterolio kiekis kraujyje, ilgalaikis stresas ir kt.), 4) pomėgis valgyti sūrų maistą. 10 proc. atvejų kraujospūdžio padidėjimą sukelia persirgtos ligos (inkstų, antinksčių ir kt.). Svarbi pastaba! Arterinė hipertenzija jokių simptomų neturi! Ligoniai daugelį metų jaučiasi gerai, neturi jokių nusiskundimų, išskyrus padidėjusį kraujo spaudimą. Simptomai atsiranda vėliau, prasidėjus komplikacijoms, kurios gali pasireikšti: galvos skausmu ir svaigimu, pykinimu, vėmimu, praeinančiu paralyžiumi, spaudžiančiais skausmais krūtinėje, pilve, net sąmonės sutrikimais ar regėjimo pablogėjimu. Tai vadinama hipertenzinėmis krizėmis (būklės, kai dėl staiga padidėjusio spaudimo sutrinka kraujotaka gyvybiškai svarbiuose organuose: smegenyse, širdyje, inkstuose). Negydoma hipertenzija iš lėto progresuoja, dažnai be simptomų arba pasireikšdama hipertenzinėmis krizėmis, ir 10-20 metų sutrumpina ligonio gyvenimą. Ligoniai miršta nuo komplikacijų. Gydant arterinę hipertenziją, insulto tikimybę galima sumažinti apie 40 proc., miokardo infarkto – 16 proc. Neženklų kraujo spaudimą galima pradėti mažinti be vaistų: mažinkite kūno masę; meskite rūkyti;·reguliariai mankštinkitės: kasdien 20-30 min. pasivaikščiokite, plaukiokite, bėgiokite; sumažinkite druskos kiekį maiste, t.y., nesūdykite maisto; sumažinkite riebalų kiekį maiste; atsisakykite alkoholio arba jį labai apribokite; išmokite atsipalaiduoti, pailsėti, nepulti į paniką stresinėse situacijose. Atsiminkite, kad vaistus nuo spaudimo turi paskirti gydytojas! Vartokite visus vaistus taip, kaip liepė gydytojas. Neduokite savo vaistų kitiems. Nenutraukite gydymo prieš tai nepasitarę su gydytoju. Nepradėkite vartoti jokių kitokių vaistų be gydytojo nurodymo. Reguliariai matuokite spaudimą (kaip matuoti, jus turėtų išmokyti gydytojas) ir gerkite vaistus net esant „normaliam" spaudimui! Rytinius vaistus gerkite dar neatsikėlę iš lovos. Atminkite, kad padidėjęs kraujo spaudimas daug labiau kenkia jūsų organizmui nei vaistai nuo spaudimo. Kiekvienas, sulaukęs 35 metų ir daugiau, bent kartą per metus turėtų pasitikrinti kraujospūdį.

Aterosklerozė – tai lėtinė arterijų sienelės liga; nepastebimai prasidedantis ir tyliai besivystantis arterijų standėjimo bei siaurėjimo procesas. Šio proceso metu arterijose susidaro aterosklerozinės plokštelės (ateromos). Aterosklerozė pažeidžia gyvybiškai svarbias kraujagysles – arterijas, kuriomis kraujas neša organizmo audiniams deguonį ir maisto medžiagas. Dažniausiai aterosklerozinės plokštelės randamos širdies, pakinklio, miego, klubinėse arterijose ir aortoje. Aterosklerozė nėra vien tik nuo amžiaus priklausanti liga. Ją sukelia ir sąlygoja daugelis rizikos veiksnių – rūkymas, padidėjęs kraujo spaudimas – hipertenzija, cukrinis diabetas, padidėjęs „blogojo" cholesterolio ir sumažėjęs „gerojo" cholesterolio kiekis kraujyje, antsvoris ir nejudrus gyvenimo būdas, menopauzė, geriamieji kontraceptikai. Šiuos rizikos veiksnius mes galime pašalinti, tačiau aterosklerozę įtakoja ir nekeičiamieji rizikos veiksniai – amžius, vyriškoji lytis, paveldimumas. Pradžioje rizikos veiksniai (cholesterolis, padidėjęs kraujospūdis, rūkymas ir kt.) pažeidžia vidinį arterijų dangalą. Jis netenka savo apsauginės funkcijos, tampa pralaidus uždegiminėms kraujo ląstelėms ir cholesteroliui. Jei kraujyje cholesterolio per daug, jis pro pažeistą dalį patenka į gilesniuosius arterijos sluoksnius, pakinta veikiant įvairiems veiksniams ir „suryjamas" apsauginių organizmo ląstelių. Susiformuoja ankstyvasis aterosklerozinis pažeidimas – riebalinė dėmė. Vėliau pažeidimas didėja, jame kaupiasi ne tik cholesterolis, bet ir įvairios ląstelės, medžiagos, kalcis – formuojasi aterosklerozinė plokštelė. Tokia didėjanti plokštelė vis labiau siaurina arteriją ir trukdo tekėti kraujui. Jautriausios aterosklerozei yra širdies raumenį maitinančios vainikinės arterijos. Aterosklerozinę plokštelę sudaro riebalinė šerdis (jos pagrindas – cholesterolis) ir dangalas iš mūsų organizmą sudarančio jungiamojo audinio, skiriantis plokštelę nuo kraujo.

Patartina laikytis dietos. Rekomenduojama vartoti daug šviežių daržovių ir vaisių, rupių miltų ir nemaltų grūdų duonos gaminių, javainių, ryžių, ankštinių, makaronų, neriebių pieno produktų, liesos mėsos, paukštienos be odelės, žuvies. Nekepkite maisto riebaluose, geriau virkite ar troškinkite dengtoje teflonu keptuvėje visai be riebalų arba gaminkite garuose ar mikrobangų krosnelėje. Paprašykite Jus gydančio gydytojo lentelių, kuriose surašyti rekomenduojami ir nerekomenduojami vartoti maisto produktai. Jei turite antsvorį, rekomenduojama jį koreguoti.

Aktyvumas. Rekomenduojama reguliari kasdienė 20-30 minučių trunkanti mankšta (jei tiek negalite, mankštinkitės mažiausiai 3 kartus per savaitę), ypač tinka pasivaikščiojimas, plaukiojimas. Ligoniams, turintiems aterosklerozės komplikacijų, fizinį aktyvumą turėtų parinkti gydytojas.

Rūkymas. Rekomenduojama mesti rūkyti, jei rūkote.

Liaudiškos priemonės. Iš liaudiškų priemonių pripažinta, kad česnakas ir svogūnas (česnakas veikia 10 kartų stipriau) mažina cholesterolio koncentraciją kraujyje. Taip pat naudingi žuvies taukai bei žuvies dieta. Nuo aterosklerozės saugo ir medžiagos esančios arbatoje, ypač žalioje, raudonajame vyne, obuoliuose.

Sunkiausia pakeisti vieną svarbiausių ligą nulemiančių veiksnių – paveldėjimą. Tačiau genetikoje vyksta intensyvūs tyrimai. Gal netolimoje ateityje bus galima sumažinti genų įtaką ligos atsiradimui.

Insultas (smegenų infarktas) – tai ūmus galvos smegenų kraujotakos sutrikimas, kurio metu, dėl staiga užsikimšusios galvos smegenis maitinančios kraujagyslės, sutrinka smegenų audinio kraujotaka ir atsiranda smegenų pažeidimo simptomai. Smegenų kraujotaka gali sutrikti dėl dviejų pagrindinių veiksnių: trombozės (kai įvairūs veiksniai susiaurina kraujagyslės spindį) ir embolijos (kai kraujagyslė užkemšama kraujo krešuliais, riebalų dalimis, kurie į galvos smegenų arterijas krauju atkeliauja iš kitų organizmo audinių). Retais atvejais smegenis maitinančios kraujagyslės užkemšamos jas suspaudus iš išorės (augliai, kaulinės išaugos). Smegenų infarktas atsiranda, jei yra pažeista kraujagyslės sienelė ar pacientas serga kitomis ligomis, dėl kurių gali užsikimšti smegenų arterijos, t.y. aterosklerozė, miokardo infarktas, širdies ritmo sutrikimai, reumatinės ar kitos kilmės ydos, padidinto kraujospūdžio liga. Kraujagyslė greičiau užsikimš, jei sutrikęs kraujo klampumas, kitaip tariant kraujas yra „tirštas". Galvos smegenų infarktą gali sąlygoti padidintas kraujo cholesterolio kiekis, rūkymas, genetinis polinkis, arterinė hipertenzija, nutukimas, cukrinis diabetas, vyresnis amžius, oralinių kontraceptikų vartojimas, ribotas fizinis aktyvumas. Galvos smegenų infarktas gali išsivystyti bet kuriuo paros metu, tačiau dažniau jis ištinka žmones nakties metu ar ankstyvą rytą. Tai labai grėsminga paciento gyvybei būklė. Reikia prisiminti, kad kuo greičiau pacientas, ištiktas smegenų infarkto, bus atvežtas į ligoninę, tuo didesnė tikimybė, kad galima bus panaudoti visas įmanomas priemones jo gyvybei išgelbėti ir būklei pagerinti. Galvos smegenų infarktas pasireiškia įvairiais neurologiniais sutrikimais, tai priklauso nuo to, kuri galvos smegenų arterija užsikimšo. Pacientai skundžiasi staiga atsiradusiu galūnių nusilpimu, jutimo sumažėjimu vienoje kūno pusėje, regėjimo sutrikimais (vaizdo dvejinimusi, akipločio susiaurėjimu, apakimu), galvos svaigimu, kalbos sutrikimu. Kartais gali atsirasti ir tokie bendri simptomai, kaip galvos skausmas, pykinimas, vėmimas, sąmonės sutrikimas. Ligos eiga gali būti įvairi: pacientas gali visiškai pasveikti, gali likti tik nežymus neurologinis defektas, tačiau daugeliu atvejų tai sunkią negalią sukeliantis susirgimas – pacientai negali vaikščioti dėl paralyžių, sutrinka regėjimas, lygsvara, ilgainiui gali atsirasti atminties bei aukštosios nervinės veiklos sutrikimo požymių, o smegenų infarktui kartojantis – net kraujagyslinės demencijos (silpnaprotystės) požymių.

Galvos smegenų infarktas – tai labai sunki, dažnai sukelianti negalią, liga. Po šio susirgimo gali likti galūnių paralyžiai, sutrikti rega, lygsvara, jutimai, atsirasti dubens organų funkcijos, rijimo sutrikimų. Ligą, ypač vyresnio amžiaus pacientams, komplikuoja plaučių uždegimas, pragulos, šlapimo takų infekcija. Dažnai šios komplikacijos gali būti mirtinos.

Pacientams rekomenduojama laikytis riebalus ribojančios dietos, nerūkyti, reguliuoti kraujospūdį, mažinti antsvorį, reguliariai mankštintis, gydyti širdies ligas.

Infarktas – tai negrįžtamas miokardo (širdies raumens) dalies pakenkimas ir žuvimas, kuris atsiranda dėl širdies kraujotakos pablogėjimo. Lietuvoje kasmet miokardo infarktu suserga 4500 žmonių. Širdies raumenį (miokardą) maitina ir deguonimi aprūpina koronarinės (vainikinės) arterijos. Dažniausiai miokardo infarktas įvyksta dėl vainikinės arterijos užkimšimo trombu, kuris formuojasi išopėjus aterosklerozinei plokštelei (apie 95 proc. sergančiųjų miokardo infarktu nustatoma vainikinių arterijų aterosklerozė). Kai nesveika kraujagyslė susiaurėjimo vietoje užkemšama trombu, tam tikra širdies raumens dalis, negaudama deguonies, apmiršta ir liaujasi dirbusi. Kai trombas nedidelis ir užtveria tik dalį kraujagyslės, susergama nestabilia krūtinės angina („priešinfarktine" būkle) arba negiliu širdies infarktu. Kai trombas visiškai užkemša koronarinę kraujagyslę, įvyksta gilus širdies infarktas. Miokardo infarkto rizikos veiksniai tokie patys kaip ir aterosklerozės. Miokardo infarktu gali susirgti iki tol iš pažiūros visiškai sveikas žmogus. Tik prieš pat susergant, išryškėja priešinfarktinės būklės (nestabilios krūtinės anginos) požymiai: priepuolinis skausmas, kuris pasireiškia sunkumu, gniaužimu, smaugimu, veržimu, „ankštumu" krūtinėje. Pradžioje retai pacientas pavadina šį pojūtį skausmu! Skausmas gali trukti nuo 20 minučių iki kelių valandų.

Laiku nesuskubus kraujagyslės atverti krešulį tirpdančiais vaistais arba nespėjus praplėsti kraujagyslės per kateterį specialiu balionėliu, miokardo infarktas baigiasi mirtimi arba visam laikui lieka širdies raumens randas. Vėliau širdis išsiplečia ir prasideda širdies nepakankamumas. Ūminis miokardo infarktas dabar gydomas moderniausiomis priemonėmis ir ligonį pavyksta išgelbėti. Tačiau visai nesigydant liga gali kartotis: pažeidžiamos vis naujos kraujagyslės, gresia pakartotinas infarktas, staigi mirtis, vėl vargina krūtinės angina, kartais neapsieinama be sudėtingų brangiai kainuojančių procedūrų ir sunkių operacijų, po kurių daugelis ligonių jau negali gyventi be vaistų.

Miokardo infarkto galima išvengti. Reikia stengtis koreguoti aterosklerozę sukeliančius rizikos veiksnius; gydytojui paskyrus, vartoti riebalų kiekį kraujyje reguliuojančius ir trombų susidarymą slopinančius vaistus bei vaistus koronarinei širdies ligai gydyti.

Krūtinės angina arba stenokardija – tai trumpalaikis skausmas krūtinėje, kuris atsiranda, kai širdies raumuo gauna nepakankamai deguonies. Tai yra tipiškas pažeistų, susiaurėjusių širdies arterijų ligos, požymis. Širdies raumenį (miokardą) deguonimi aprūpina dvi iš aortos išeinančios arterijos, tarsi vainikai apgaubiančios išorinį širdies paviršių ir todėl vadinamos vainikinėmis arterijomis. Tačiau joms susiaurėjus, kraujui sunkiau pasiekti širdies raumenį. Tuomet žmogus pajunta pirmuosius negalavimus – dažniausiai skausmą krūtinėje fizinio krūvio metu, nes smarkiau dirbančiai širdžiai reikia daugiau deguonies. Koronarinių arterijų susiaurėjimą sukelia iš lėto kraujagyslių sieneles žalojantis procesas – aterosklerozė. Aterosklerozinės plokštelės, siaurinančios arteriją, – pagrindinė koronarinės širdies ligos priežastis. Ligonių krūtinės anginos simptomai yra skirtingi, tačiau to paties ligonio – stereotipiniai, t.y., atsikartojantys. Paprastai krūtinės angina prasideda tik didelio fizinio krūvio metu arba labai susijaudinus, dažniausiai paryčiui. Tipiška krūtinės angina - tai priepuolinis skausmas, kuris pasireiškia sunkumu, gniaužimu, smaugimu, veržimu, „ankštumu" krūtinėje. Pradžioje retai pacientas pavadina šį pojūtį skausmu! Kartais skausmas gali būti jaučiamas tik rankose ar kakle, gali plisti į kairę ranką, kaklą, žandikaulį, nugarą, kairės mentės ir tarpumentės sritį. Retais atvejais plinta į dešinę ranką, duobutę po krūtinkauliu, dantis, pakaušį. Priepuolis trunka nuo 0,5 iki 5 minučių, retai – 10-15 minučių. Jei krūtinės angina užsitęsė daugiau nei 20 minučių, galime įtarti miokardo infarktą arba tai ne krūtinės angina!

Negydant koronarinės širdies ligos rizikos faktorių, aterosklerozė progresuoja ir skausmas kyla mažesnio fizinio krūvio metu, tampa dažnesnis, stipresnis, ilgiau užtrunkantis; kartais ima skaudėti krūtinę ir esant ramybės būsenoje. Negydant galima susirgti miokardo infarktu, vystosi širdies nepakankamumas. Tinkamai gydant, galima sustabdyti net toli pažengusią aterosklerozę. Taigi vartojant gydytojo paskirtą gydymą, galima gyventi be krūtinės anginos priepuolių arba juos labai suretinti.

Savipagalba kritiniu atveju. Ištikus krūtinės anginos priepuoliui būtina nedelsiant nutraukti fizinį krūvį (jei ėjote, tai sustokite). kvieskite greitąją pagalbą, stenkitės mažiau jaudintis. Jeigu priklausote padidintos rizikos grupei ir tikimybė susirgti yra didelė, nedelsiant keiskite įpročius. Jeigu jau sergat, neleiskite ligai plėstis.

Leukemija. Tai kraujo sistemos navikinė liga, kurios metu kaulų čiulpuose išveša pakitusios kamieninės ląstelės, gaminamos navikinės ląstelės, o kraujyje atsiranda įvairaus brendimo laipsnio baltųjų kraujo kūnelių. Lėtinės leukemijos skirstomos į limfoleukemijas ir mieloleukemijas. Skiriasi jų eiga, gydymo taktika ir prognozė. Priežastys nėra visiškai aiškios: galimas jonizuojančios radiacijos poveikis, cheminių medžiagų (pvz., benzolo) įtaka, paveldimi chromosomų pokyčiai (pvz., Dauno sindromą turintys asmenys (21-os chromosomų poros trisomija) turi gerokai didesnę tikimybę susirgti leukemija). Su amžiumi tikimybė susirgti lėtine leukemija didėja: 50-ais gyvenimo metais suserga 5 žmonės iš 100000 gyventojų, o 80-ais gyvenimo metais – 30 žmonių iš 100000 gyventojų.

Galimi kraujavimai iš dantenų, nosies, virškinamojo trakto, šlapimo takų. Kaulų skausmai, skausmai kairiame šone dėl sutrikusios blužnies segmentų kraujotakos (blužnies infarktų). Taikoma chemoterapija (specialios chemopreparatų kombinacijos). Ligai perėjus į ūminę fazę, galima kaulų čiulpų transplantacija. Jei yra labai daug leukocitų, dalis jų pašalinama specialiu aparatu (leukaferezė). Papildomos priemonės taikomos, esant ryškiai mažakraujystei (perpilama eritrocitų masė), kraujavimų epizodams dėl sumažėjusio trombocitų skaičiaus. Antibiotikais gydomos gretutinės bakterijų sukeltos komplikacijos.

Saugotis virusinių ir bakterinių infekcijų (neperšalti, vengti didelių žmonių susibūrimų), gydyti nesveikus dantis (jie gali tapti infekcijos šaltiniu). Laikytis darbo ir poilsio režimo (nepervargti, vengti sunkaus fizinio darbo).

Anemija. Geležies stokos anemija – tai patologinė organizmo būklė, kai dėl geležies stokos organizme yra sumažėjusi hemoglobino koncentracija ir eritrocitų skaičius. Tai dažniausiai pasitaikanti mažakraujystės forma. 80 proc. pacientų – vaisingo amžiaus moterys. Geležies stokos mažakraujystė gali išsivystyti, jei: nepakankamai geležies gaunama su maistu (taip gali atsitikti vegetarams, kūdikiams, mažiems vaikams);

  • .nepakankamai geležies pasisavinama virškinamajame trakte (žmonėms, kuriems buvo pašalintas visas skrandis ar didelė jo dalis, taip pat sergantiesiems lėtinėmis žarnų ligomis);
  • .daugiau geležies reikia normaliam organizmo funkcionavimui (vaikams ir paaugliams augimo laikotarpiais, moterims nėštumo ir žindymo metu, aktyviai sportuojantiems žmonėms);
  • .per daug geležies organizmas praranda dėl virškinamojo trakto ligų (kraujuojančios skrandžio ir dvylikapirštės žarnos opos, piktybinių virškinamojo trakto navikų, kraujuojančių hemorojinių mazgų); moterims dėl gausių ir ilgų mėnesinių; dėl nukraujavimo per operaciją ar dėl traumos; taip pat dėl kitų ligų, pasireiškiančių lėtiniu kraujavimu.

Dėl nepakankamo geležies kiekio organizme sumažėja hemoglobino ir raudonųjų kraujo kūnelių (eritrocitų) gamyba, sumažėja jų skaičius kraujyje, todėl sutrinka kūno organų ir audinių aprūpinimas deguonimi, nes pagrindinė raudonųjų kraujo kūnelių (eritrocitų) funkcija – su hemoglobinu, esančiu jų viduje, pernešti deguonį iš plaučių į visus organus ir audinius. Ji kliniškai pasireiškia bendru silpnumu ir greitu nuovargiu, sumažėja fizinė galia ir ištvermė, vaikams gali būti naktinis šlapinimasis. Oda plona, sausa, gali atsirasti skausmingų įtrūkimų. Plaukai lėčiau auga, plonėja, netenka blizgesio, tampa sausi, ima lūžinėti. Klasikinis požymis, savotiškas skonio iškrypimas – tai nenumaldomas noras valgyti molį, kreidą, dantų pastą, ledo gabalėlius, krakmolą. Būdingas emocinis labilumas, polinkis į depresiją. Iškrypusi reakcija į kai kuriuos kvapus. Ligos pradžioje simptomai būna neryškūs. Vėliau ligonis pastebi, kad greičiau pavargsta įprasto fizinio krūvio metu, pradeda trūkti oro ir atsiranda nemalonių pojūčių lipant laiptais ar dirbant sunkesnį fizinį darbą (ypač jautrūs gali būti žmonės, sergantys širdies nepakankamumu, krūtinės angina (stenokardija)). Dėl organizmo pastangų pakankamu deguonies kiekiu aprūpinti ypač gyvybiškai svarbius organus (smegenis, širdį, kepenis), pradeda greičiau ir stipriau plakti širdis, todėl ligoniai gali jausti jos plakimą, pulsuojantį ūžimą ausyse. Ligai sunkėjant, aprašyti simptomai stiprėja, atsiranda galvos svaigimas (ypač ryškus, kai iš gulimos padėties staiga atsikeliama ar pasilenkus staiga pakeliama galva).Vėliau, dėl deguonies trūkumo smegenyse pasidaro sunku susikaupti ir dirbti protinį darbą. Aplinkiniai pastebi ligonio odos blyškumą, kuriam būdingas žalsvas atspalvis. Jei hemoglobino kraujyje lieka mažiau nei 35–50 g/l, ligonio būklė tampa kritiška. Sumažėja arterinis kraujospūdis, pulsas tampa „siūliškas", kartais prasideda nevalingas tuštinimasis ir žiovulys, pritemsta arba visiškai išnyksta sąmonė. Tokiais atvejais būtina skubi medicinos pagalba. Nesigydant gali mažėti arterinis kraujospūdis, o kai hemoglobino koncentracija pasidaro mažesnė nei 35–50 g/l, ligoniui gali pritemti sąmonė (jis nereaguoja į aplinką), būklė pasidaro kritiška.

Dieta. Be gydytojo paskirto gydymo, reikia valgyti geros kokybės gyvulinės kilmės maisto produktų (mėsą), nes iš jų geriausiai pasisavinama geležis. Vertingiausia šiuo požiūriu yra jautiena ir veršiena (liežuviai, kepenys). Iš augalinės kilmės produktų organizmas geležies pasisavina mažiau. Vis gi dietinės terapijos galimybės labai menkos. Grąžinti išsekusias geležies atsargas tik maisto geležimi neįmanoma. Ligonis kasdien turėtų suvalgyti 10 kartų didesnį maisto davinį.

Mityba turi būti visavertė – reikia valgyti gyvulinės kilmės produktų (mėsą), pakankamai vaisių ir daržovių (ypač tai svarbu vaikams, paaugliams, moterims nėštumo ir žindymo metu).

13.2.3. Kraujo sandara ir funkcijos

Pagrindinės kraujo funkcijos:

  1. Medžiagų pernaša ir apykaita tarp audinių skysčio ir kapiliarų;
  2. Imuninė sistema;
  3. Krešėjimas;
  4. Termoreguliacija;
  5. Organizmo funkcijų reguliavimas (homeostazė ir hormonų transportavimas).

Kraujo sandara:

Plazma. Skystoji kraujo dalis, turinti maisto medžiagų, atliekų, druskų, baltymų. Palaiko pastovų pH (7,4), pastovų kraujo osmosinį slėgį, dalyvauja kraujo krešėjime, perneša organines molekules.

Eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai). Neturi branduolių, turi kvėpavimui reikalingą pigmentą – hemoglobiną. Hemoglobiną sudaro 4 baltymai globinai, susijungę su geležies (Fe) grupėmis. Jungiasi su deguonimi, anglies dioksidu, anglies monoksidu (smalkėmis). Kai trūksta eritrocitų, susergama mažakraujyste (anemija). Gaminami raudonuosiuose kaulų čiulpuose. Gyvuoja apie 120 dienų. Suardomi kepenyse ir blužnyje, atpalaiduojant hemoglobiną ir geležį, kurie siunčiami atgal į kaulų čiulpus ir vėl naudojami naujų eritrocitų gamybai.

Leukocitai (baltieji kraujo kūneliai). Turi branduolį. Skirstomi į: granuliocitus (neutrofilai, bazofilai, aezinofilai) ir agranuliocitus (monocitai ir limfocitai).

Visi jie sudaro imuninę sistemą ir kovoja su svetimkūniais, juos pašalindami ir nužudydami. Monocitai – tai fagocituojančios ląstelės, ryjančios svetimkūnius. Limfocitai yra T ir B. T limfocitai naikina virusų pažeistas ląsteles, o B limfocitai gamina antikūnus, kurie yra specifiški vieno tipo antigenui. Antigenai verčia gaminti antikūnus. Antikūnams susijungus su antigenu parazitas tampa nebeveiklus. Žmogaus imunodeficito virusas (ŽIV) parazituoja T limfocituose, todėl žmogaus imuninė sistema nebegali atpažinti ir naikinti svetimkūnių. Paprastai užsikrėtęs ŽIV žmogus miršta nuo plaučių uždegimo ir kitų infekcinių ligų. AIDS – tai paskutinioji ligos stadija, kai organizmas visiškai nustoja kovoti su svetimkūniais. Žmogus užsikrėtęs ŽIV kurį laiką nejaučia jokių simptomų, o gali būti viruso nešiotoju (iki 15 metų). Tiksli diagnozė nustatoma tik po 6 mėnesių nuo užsikrėtimo.

ŽIV virusas plinta kraujo ir kitų kūno skysčių kontaktų metu (pvz.: spermos), todėl šiuo virusu užsikrečiama per nesterilias naudotas adatas, kraujo kontakto metu, lytinio akto metu. Liga nepagydoma, tik pristabdomas jos progresavimas. Apsisaugoti galima naudojant vienkartinius sterilius medikamentus, lytiškai santykaiujant – prezervatyvais. Nuo šios ligos pasaulyje kiekvienais metais miršta milijonai žmonių.

Trombocitai (kraujo plokštelės). Gaminami kaulų čiulpuose. Dalyvauja kraujo krešėjime. Krešulys susidaro dalyvaujant 12 krešėjimo baltymų. Hemofilija – paveldima kraujo liga, kai ligoniui nesusidaro krešuliai ir žmogus miršta nuo nukraujavimo.

Medžaigų apykaita vyksta dėl osmosinio slėgio ir kraujospūdžio. Slėgį palaiko druskos ir baltymai. Kapiliaruose kraujospūdis mažas, todėl vyksta medžaigų difuzija.

Kraujo grupės ir rezus (Rh) faktorius. Evoliucijos eigoje išsivystė 4 kraujo grupės:

Kraujo grupė Antikūnai Antigenai
0 (nulinė arba I) A ir B antikūnai Nėra
A (II) B antikūnai A antigenai
B (III) A antikūnai B antigenai
AB (IV) Nėra A ir B antigenai

Agliutinacija – kai žmogui perpilamas ne tos grupės kraujas ir susitinkę vienodi antikūnai ri antigenai (pvz.: A+A) susiklijuoja. Dažniausiai tokia klaida baigiasi ligonio mirtimi.

Rezus faktorius (Rh) – tai tam tikro geno, atsakingo už kraujo baltymo gamybą buvimas arba nebuvimas. Jei žmogus turi šį geną, jo kraujo grupė - rezus teigiama (tokių žmonių pasaulyje yra 85 procentai), o jei neturi – rezus neigiama (tokių žmonių pasaulyje 15 procentų). Rezus faktorius žmogaus organizmui neturi didelės įtakos. Svarbu žinoti apie šį faktorių tik kraujo perpilimo atveju (kad neįvyktų agliutinacija) ir moters nėštumo atveju. Nėštumo metu, jeigu vaisiaus ir motinos rezus faktoriai nesutampa iškyla didelė persileidimo galimybė. Šiuo metu tai jau nėra didelė problema, nėštumo metu (nėštumo viduryje) arba ne vėliau kaip po 72 val. moteriai suleidžiama medikamento ir moteris sėkmingai išnešioja ir pagimdo vaikelį.

13.2.4. Žmogaus limfinė sistema

Žinduolių limfinė sistema sudaryta iš limfagyslių ir limfinių organų. Limfinės sistemos funkcijos :

  1. Surenka audinių skysčių perteklių ir grąžina jį į kraują;
  2. Limfiniai kapiliarai sugeria suskaidytus riebalus plonosios žarnos gaureliuose ir perneša juos į kraują;
  3. Limfinė sistema dalyvauja imuninėje sistemoje.

Limfagyslių sandara panaši į venų. Jose yra vožtuvai. Limfa – tai į limfagysles patekęs audinių skysčio perteklius. Jos judėjimą lemia griaučių raumenų susitraukimai. Limfinė sistema veikia viena kryptimi. Prasideda limfiniais kapiliarais, kurie surenka audinių skysčio perteklių ir baigiasi venomis. Limfagyslės jungiasi į 2 limfinius latakus: krūtininį ir dešinįjį limfinį lataką , kurie atsiveria į organizmo venas.

Limfiniai organai:

Limfmazgiai. Juose saugomi ir gaminami limfocitai ir makrofagai (didelės fagocituojančios ląstelės). Makrofagai išvalo limfą nuo svetimkūnių ir atliekų. Limfmazgiai randami kirkšnyse, pažastyse, gomuryje ir žarnyne.

Blužnis. Ji užpildyta kraujo atsargomis. Jos talpą reguliuoja išsiplečiančios ir susitraukiančios kraujagyslės. Blužnis – tai kraujo rezervuatas , iš kurio kraujas pateikiamas tuo metu, kai kinta kraujospūdis ar kūnui reikia daugiau deguonies. Blužnyje yra raudonoji ir baltoji pulpa. Raudonojoje pulpoje saugomi eritrocitai, limfocitai ir makrofagai, o baltojoje – tik limfocitai. Raudonoji pulpa išvalo kraują, pašalina bakterijas ir susidėvėjusius bei pažeistus eritrocitus. Pažeista blužnis (fizinė trauma ar blužnies akmenys) paprastai šalinama chirurginiu būdu ir žmogus gali toliau gyventi pilnavertį gyvenimą, tik labiau save saugoti: atsisakyti žalingų įpročių, sveikai maitintis.

Užkrūčio liauka. Vaikai turi didesnę, o seniems žmonėms gali sunykti. Joje gaminami T limfocitai. Taip pat gaminami augimo hormonai (pvz.: timozinas).

Raudonieji kaulų čiulpai. Juose gaminamos visų rūšių kraujo ląstelės. Suaugusiame organizme raudonųjų kaulų čiulpų randama kaukolės kauluose, krūtinkaulyje, šonkauliuose, raktikaulyje, dubens kauluose ir stubure.

13.2.5. Imuninė sistema

Imunitetas – tai kūno sugebėjimas apsisaugoti nuo infekcinių veiksnių, svetimų ląstelių ir nuo pakitusių savų ląstelių. Imunitetas gali būti įgimtas ir įgytas.

Nespecifinė imuniteto apsauga:

Apsauginiai barjerai. Tai mechaniniai dariniai nepraleidžiantys svetimkūnių (oda, kvėpavimo, virškinimo ir šlapimo takus išklojančios gleivinės). Jie sulaiko svetimkūnius ir juos susilpnina. Rūgšti skrandžio terpė neleidžia daugintis mikroorganizmams. Svetimkūnių veiklą gali stabdyti natūraliai organizme gyvenančios bakterijos.

Uždegiminė reakcija. Pažeistoje vietoje atsiranda uždegiminė reakcija (skausmas, pakilusi temperatūra, paraudimas, sutinimas). Uždegimo vietoje yra naikinami svetimkūniai. Į tą vietą atnešamos kraujo ląstelės (leukocitai), naikinančios svetimkūnius. Juos ryja neutrofilai ir monocitai. Jie ryja ne tik svetimkūnius, bet ir pasenusias, pažeistas organizmo ląsteles. Uždegiminė reakcija pagreitina leukocitų gamybą. Sunaikinus svetimkūnius, iš jų atliekų ir naikinusių ląstelių atliekų susiformuoja pūliai, kurie šalinami iš organizmo.

Apsauginiai baltymai. Patekus į organizmą svetimkūniams, suaktyvinami baltymai, sukeliantys uždegiminę reakciją. Taip pat gali svetimkūnius neutralizuoti.

Interferonas – tai baltymas, kurį gamina virusu užsikrėtusi ląstelės. Interferonas prisijungia prie neužkrėstų ląstelių ir paruošia jas virusų atakai, t.y. ląstelės pradeda virusus atpažinti ir nebeįsileidžia į savo vidų. Taip sustabdomas virusų dauginimasis. Kiekviena individų rūšis turi savo specifinį interferoną. Žmogui susirgus sunkia virusine liga, gali būti leidžiamas sintetinis interferonas ir taip padedama organizmui greičiau apsiginti nuo parazituojančių virusų.

Specifinė imuniteto apsauga :

Specifinėmis priemonėmis ginamasi nuo antigenų – tai bet kuri svetima medžiaga, kuri stimuliuoja imuninę sistemą reaguoti į jį (pvz.: virusų genai).

Imunitetas susidaro veikiant B ir T limfocitams. B limfocitai gaminami kaulų čiulpuose, o T limfocitai – užkrūčio liaukoje. B limfocitai atsakingi už antikūnų gamybą. Antikūnai – tai baltymai, susijungiantys su antigenais ir juos nukenksminantys. T limfocitai naikina svetimkūnius ir reguliuoja imuninį atsaką, atpažįsta antigenus. Kiekvienos rūšies antigenui pasigamina skirtingi limfocitai.

B limfocitai turi specifinių antikūnų, kurie prisijungia prie tam tikrų antigenų. Reikalingų B limfocitų dauginimąsi skatina į kūną patekę antigenai. Antikūnus gamina iš B limfocito susidariusios plazminės ląstelės. Likusios po antigenų naikinimo ląstelės lieka kraujyje ar limfoje kaip įsimenančios ląstelės. Būtent dėl šių ląstelių susidaro ilgalaikis imunitetas.

Antigeno ir antikūno kompleksas tampa nebeveiklus, todėl svetimkūnis nebegali daryti jokios žalos organizmui. Tą kompleksą praryja neutrofilai ir makrofagai.

Organizmų skysčiuose nuolat cirkuliuoja 4 rūšių antikūnai :

  1. Puolantys mikrobus ir toksinus kraujyje (nuodingas chemines medžiagas);
  2. Naikinantys infekcijos židinius;
  3. Naikinantys mikrobus ir toksinus, dar jiems nepatekus į kraują;
  4. Atsakingi už organizmo alergines reakcijas (kai šių antikūnų organizme yra per daug, ar jie labai jautriai reaguoja į organizme patekusias medžiagas, vystosi įvairūs alerginiai susirgimai).

Imunitetas gali būti gaunamas su persirgta infekcija, arba sukeliamas dirbtinai.

Aktyvusis imunitetas yra ilgalaikis. Jis gaunamas su infekcija ar vakcina. Vakcina – tai skystis su tam tikros rūšies antigenais (šiuo metu jie gaminami sintetiniai, todėl žmogus po vakcinavimo nebesuserga vakcinuojama liga), kurie priverčia pasigaminti reikalingus antikūnus. Organizme atsiranda įsimenantys T limfocitai, turintys jau pagamintus antikūnus.

Pasyvusis imunitetas yra trumpalaikis. Jis susidaro, kai organizmas gauna jau pagamintų reikalingų antikūnų. Pasyvusis imunitetas labai reikalingas kūdikiams, nes jis apsaugo juos nuo įvairių ligų. Šį imunitetą jie gauna su motinos pienu. Pasyvusis imunitetas išsilaiko apie 2 mėnesius.

Ligoniui taip pat gali būti sukeliamas pasyvusis imunitetas tuo atveju, kai organizmas pats nebegali susidoroti su svetimkūniais, ar tos rūšies antikūniai reikalingi tik kurį laiką (pvz.: žmogui keliaujant po tas šalis, kur sergama maliarija, o jis nuolatos gyvena tose vietose, kur ši liga nepaplitusi).

Autoimuninės ligos – tai ligos, kai antikūnai ir T limfocitai puola savo organizmo sveikas ląsteles ir jas naikina (išsėtinė skleriozė). Šio ligos nepagydomos. Kai kurios jų paveldimos.

13.3. Šalinimo sistema

Osmoreguliacija – tai vandens ir druskų santykio palaikymas organizmo skysčiuose. Vanduo gaunas su maistu ir su gėrimais, o šalinamas su prakaitu, per plaučius, su išmatomis ir šlapimu.

Organizmo skysčių osmosinis slėgis priklauso nuo neorganinių jonų (Na, Cl, K, karbonatų) koncentracijos. Jonų perteklius pašalinamas pro šalinimo sistemą. Vanduo organizme juda iš mažesnės medžiagų koncentracijos į didesnę medžiagų koncentraciją.

Organizmo osmoreguliacija (medžiagų ir vandens transportavimas):

Ląstelė medžiagų apykaita vykdo su audinių skysčiu. Audinių skystis medžiagas grąžina ar paima iš kraujo. Kraujas nuolatos kontaktuoja su vidaus organais. Iš žarnyno yra imamas vanduo ir suskaidytos maisto medžiagos, bei jo dėka palaikoma pastovi kraujo jonų koncentracija. Į aplinką iš žarnyno šalinamos nereikalingos medžiagos išmatomis. Plaučiuose vykdoma dujų apykaita bei šalinamas vandens perteklius vandens garų pavidalu. Į aplinką plaučiai šalina anglies dioksidą ir vandens garus. Inkstuose kraujas filtruojamas, iš jo inkstai paima nereikalingas medžiagas (šlapalą) ir medžiagų perteklių (druskos ir kitos medžiagos), į kraują inkstai grąžina išvalytą vandenį bei reikalingą druskų kiekį. Būtent inkstai reguliuoja ir palaiko pastovų kraujo pH. Iš nereikalingų medžiagų gaminą šlapimą ir pro šlaplę pašalina. Oda reikalingas medžiagas ima iš kraujo, taip pat palaiko kūno pastovią temperatūrą ir kraujo jonų koncentraciją, nes pro prakaito liaukas šalina vandens garus ir druskų perteklių. Kepenys su aplinka nekontaktuoja, o tik su krauju. Kraujas kepenyse palieka gliukozės perteklių ir nuodingas, sunkiai skaidomas medžiagas. Kepenyse šios medžiagos nukenksminamos (paverčiamos šlapalu) ir vėl gražinamos į kraują. Kraujas jas nuneša į inkstus.

13.3.1. Žmogaus šlapimo sistemos sandara

Šlapimo sistemą sudarantys organai:

  1. Inkstų arterija (ja kraujas atiteka į inkstus);
  2. Inkstų vena (ja jau išvalytas kraujas išteka iš inkstų, šios venos jungiasi su apatine tuščiąja vena);
  3. Inkstų vartinė sistema (kapiliarių tinklas, kuriame vyksta kraujo filtravimas ir valymas);
  4. Inkstai (porinis pupelės formos organas);
  5. Šlapimtakiai (du kanalai, kuriais iš inkstų teka susidaręs šlapimas);
  6. Šlapimo pūslė (joje kaupiamas šlapimas, pūslės sienelės esantys raumenys neleidžia šlapimui bėgti);
  7. Šlaplė (pro ją šalinamas šlapimas į aplinką).

Inkstą sudaro:

  1. Inksto žievė;
  2. Inksto šerdis;
  3. Inksto geldelė.

Inksto žievę ir šerdį sudaro kanalėlių sistema, vadinama nefronais. Šiose dalyse vykdoma šlapimo gamyba. Inksto geldelė surenka jau pagamintą šlapimą ir šlapimtakiais siunčia į šlapimo pūslę. Nefrono sandara:

  1. Kapsulė;
  2. Kapiliarų kamuolėlis;
  3. Proksimalinis vingiuotasis kanalėlis;
  4. Nefrono kilpa;
  5. Distalinis vingiuotasis kanalėlis;
  6. Surenkamasis kanalėlis.

13.3.2. Šlapimo susidarymas

Filtracija kapiliarų kamuolėliuose. Tai molekulių judėjimas pro sienelę dėl kraujospūdžio. Molekulės keliauja į kapsulę. Šios medžiagos, patekusios į kapsulę, vadinamos kamuolėlio filtratu. Baltymai lieka kraujyje.

Įsiurbimas inkstų kanalėliuose. Tai išvalytų medžiagų grąžinimas į kraują. Įsiurbimas vyksta dėl natrio ir chloro jonų sukelto osmosinio slėgio skirtumų. Grąžinamas vanduo, gliukozė, aminorūgštys. Šis procesas atrankus, nes grąžinamos tos medžiagos, kurias atpažįsta baltymai nešėjai. Šis procesas vyksta proksimaliniame ir vingiuotajame kanalėliuose. Jame ląstelės turi daug mitochondrijų, kurios teikia energiją medžiagų pernašai. Jeigu medžiagos bus daugiau, nei jai skirtų nešėjų, jos perteklius bus šalinamas su šlapimu. Tai vyksta sergant cukriniu diabetu.

Išskyrimas inkstų kanalėliuose. Vyksta distaliniame vingiuotajame kanalėlyje. Jo metu šalinamos nuodingos medžiagos: šlapimo rūgštis, vandenilio jonai, amoniakas, penicilinas ir kitos medžiagos.

Vandens įsiurbimas. Nefrone vanduo grįžta į kraują osmoso, susidariusio dėl aktyvaus druskų įsiurbimo, būdu. Vandens perteklius šalinamas su šlapimu.

Susidaręs šlapimas per surenkamąjį kanalėlį susirenka inksto geldelėje ir šlapimtakiais keliauja į šlapimo pūslę.

Vandens pusiausvyrą inkste reguliuoja hormonai: aldosteronas, antidiurezinis hormonas. Jie gaminami hipofizyje ir antinkščiuose. Alkoholis stabdo šių hormonų gamybą, todėl susidaro daugiau šlapimo. Aldosteronas reguliuoja natrio ir kalio jonų pusiausvyrą, o tuo pačiu ir kraujospūdį. Padidindamas šių jonų koncentraciją, padidina ir kraujospūdį. Aldosterono susidarymą reguliuoja fermentas – reninas. Tai sudaro vientisą homeostatinę sistemą, reguliuojančią kraujospūdį ir medžiagų šalinimą. Inkstai taip pat reguliuoja kraujo pH. pH palaikomas nefronui grąžinant į kraują dalį vandenilio jonų, amoniako, natrio ir rūgščiojo karbonato. Jei kraujas parūgštėja, iš jo šias medžiagas nefronas išsiurbia. Taip palaikomas ir kraujo osmosinis slėgis.

13.4. Žmogaus organizmo homeostazė

Homeostazė – tai pastovi vidinė organizmo terpė (temperatūra, pH, druskų koncentracija, gliukozės koncentracija, vandens balansas, kraujospūdis).

Homeostazės palaikyme dalyvauja visos organų sistemos, ypač didelę įtaką turi kvėpavimo (reguliuoja dujų koncentraciją ir pH kraujyje), šalinimo (kraujospūdį, druskų, gliukozės ir vandens koncentracijas), virškinimo (druskų, gliukozės, vandens koncentracijas), kraujotakos sistema (reguliuoja gliukozės koncentraciją ir palaiko ryšį tarp visų organizmo sistemų), nervų sistema reguliuoja homeostazės palaikymą organizme. Homeostazę aktyviai reguliuoja humoralinė reguliavimo sistema (hormoninė).

Homeostazės palaikymas vyksta per kraują, limfą ir audinių skystį. Medžiagos organizme transportuojamos būtent per šiuos skysčius. Įvykę cheminiai pokyčiai pirmiausia pasireiškia juose, o pakitę nukeliauja į nervų sistemą ir endokrinines liaukas. Homeostazę reguliuojantys organai pajutę pokyčius, stabdo organizme vienų medžiagų gamybą ir pradeda kitų. Taip vyksta tol, kol yra neatstatoma pastovi vidinė terpė.

Kepenyse organizmas saugo gliukozės atsargas glikogeno pavidalu. Kai kraujyje sumažėja gliukozės kepenys tiekia jos trūkumą.

Kasa gamina du labai svarbius hormonus – insuliną ir gliukagoną. Šie hormonai reguliuoja gliukozės kiekį kraujyje.

Oda šalina vandens ir druskų perteklių iš organizmo prakaito pavidalu. Taip pat palaiko pastovią kūno temperatūrą.

Inkstai gamina šlapimą iš vandens, šlapalo ir druskų. Jie šalina šių medžiagų perteklių. Kai organizme sumažėja kraujospūdis, jie į kraują grąžina dalį šlapalo, kuris jį pakelia. Inkstai taip pat valo kraują ir į organizmą grąžina išvalytą vandenį.

13.4.1. Gliukozės homeostazė

Kaip jau buvo minėta, gliukozės pastovi koncentracija palaiko kraujyje. Gliukozė į organizmą patenka per virškinimo sistemą. Sveiko žmogaus gliukozės kiekis turi būti 4,5. gliukozės perteklius kaupiamas kepenyse glikogeno pavidalu arba verčiamas riebalais ir kaupiamas poodiniame sluoksnyje. Gliukozės koncentraciją reguliuoja du hormonai: insulinas ir gliukagonas. Kai gliukozės sumažėja, kraujyje padaugėja gliukagono, kuris keliauja į kepenis ir pradeda glikogeno skaidymą į gliukozę, o kai padaugėja – į kraują tiekiamas insulinas, kuris mažina jos koncentraciją.

Gliukozės kiekio sutrikimai žmogaus organizme sukelia ligą – cukrinį diabetą. Tada žmogus turi nuolat save stebėti ir reguliuoti gliukozės koncentraciją. Privalo vengti maisto, kuriame būtų daug angliavandenių (saldumynai, duonos produktai ir kt.), jei reikia, leidžiamas į kraują sintetinis insulinas. Vienas iš požymių, kad žmogus serga cukriniu diabetu – tai su šlapimu šalinama gliukozė. Sveiko žmogaus šlapime gliukozės neturi būti.

13.4.2. Vandens ir druskų balansas organizme

Vandens ir druskų pastovų kiekį organizme reguliuoja kepenys, oda, inkstai ir plaučiai. Vandens perteklių šalina inkstai, plaučiai ir oda. Reikalingąją vandens dalį inkstai išvalo ir grąžina į kraują. Druskų kiekis reguliuojamas taip pat šiuose organuose, išskyrus plaučius. Beje, druskos lemia kraujo ir audinių skysčio pH. Jei druskų padaugėja, kraujas parūgštėja. Tada smegenų centras, reguliuojantis pH terpę, duoda įsakymą šalinti jų perteklių. Jei pH sumažėja, inkstai į kraują grąžina dalį šlapalo, o prakaito liaukos šalina mažiau druskų. Pastovus pH, lemia pastovų žmogaus kraujospūdį.

14. Judėjimas

14.1. Gyvūnų judėjimo sistemos

Judėjimas – viena iš būdingiausių savybių gyvūnų karalystėje. Evoliuciškai išsivystė daug judėjimo būdų, tačiau reikšmė jų visų vienoda:

  1. Rasti maisto;
  2. Apsiginti ir apsisaugoti nuo priešų, pasislėpti;
  3. Susilaukti palikuonių.

Be šių galimybių nei viena gyvūnų rūšis neišgyventų. Be to gyvūnų judėjimo aparatas yra pritaikytas ne tik judesiui atlikti, bet ir atlieka kitų funkcijų (apsaugo, palaiko kūno formą ar suteikia kūno formą ir kt.).

Gyvūnų karalystėje randami skirtingų rūšių griaučiai. Hidrostatinius (viduje, virškinamojoje ertmėje, pripildyti skysčio ir sukuriamas vienodas slėgis tiek iš išorės, tiek iš vidaus) turi duobagyviai, plokščiosios, apvaliosios ir žieduotosios kirmėlės. Kai kurių moliuskų išoriniai skeletais sudaryti iš kalcio karbonato, o nariuotakojų – iš chitino. Stuburiniai turi vidinius griaučius.

Hidrostatinis skeletas atlieka atraminę funkciją ir pasipriešina raumenų susitraukimui, taip sukurdamas judesį. Hidros epiderminėse ląstelėse esančios raumenų skaidulos susitraukia, jos kūnas ar čiuptuvai sutrumpėja. Planarijos (plokščioji kirmėlė) paprastai šliuožia paviršiumi, susitraukiant raumenims. Askaridės (apvaliosios kirmėlė) turi skysčiu užpildytą vidinę kūno ertmę, ir susitraukiant išilginiams raumenims juda vingiuodami lyg botagas. Sliekų (žieduotosios kirmėlės) kūnas yra segmentuotas. Kiekviename segmente yra atskiras žiedinių ir išilginių raumenų rinkinys ir savi nervai, todėl kiekvienas segmentas ar jų grupė gali judėti nepriklausomai nuo kitų. Pakaitomis susitraukiant žiediniams ir išilginiams raumenims gyvūnas juda į priekį.

Gyvūnų, kurių judėjimo aparatą sudaro prie odos prisitvirtinę raumenys, vadinamas odos – raumenų maišu.

Išorinis skeletas yra gyvūno kūno išorėje (koraliniai polipai, dvigeldžiai moliuskai, vabzdžiai, vėžiagyviai, voragyviai). Koralinių polipų ir dvigeldžių skeletas sudarytas iš kalcio karbonato, o nariuotakojų – iš chitino (tvirto angliavandenio). Išorinis skeletas apsaugo ne tik nuo susidėvėjimo, pažeidimų ir priešų, dar jis neleidžia gyvūnui išdžiūti (tai ypač svarbu sausumoje paplitusiems organizmams). Raumenys tvirtinasi prie išorinio skeleto, todėl jis yra puiki atrama raumenų susitraukimams, tačiau šis skeletas nėra toks stiprus, kaip vidinis.

Moliuskų išorinis skeletas auga kartu su gyvūnu. Storas ir nejudrus skeletas yra daugiau skirtas gyvūno apsaugai. Nariuotas ir judrus nariuotakojų išorinis skeletas pritaikytas gyventi sausumoje. Nuo per mažo išorinio skeleto nariuotakojai atsikrato nerdamiesi.

Stuburinių vidiniai griaučiai sudaryti iš kaulų ir kremzlių, ir auga kartu su gyvūnu. Jie nesumažina vidaus organams tenkančios erdvės ir atlaiko didesnę masę. Vidinius griaučius apsaugo juos supantys minkštieji audiniai, o vidaus organus saugo griaučiai.

Tiek nariuotakojų skeletas, tiek stuburinių griaučiai yra kieti ir segmentuoti, todėl yra pakankamai judrūs. Stiprūs ir lankstūs griaučiai padėjo nariuotakojams ir stuburiniams sėkmingai apsigyventi sausumoje.

Gyvūnų judėjimo sudėtingumą lemia centrinės nervų sistemos (CNS) išsivystymas (smegenėlių) ir raumenų kiekis bei sudėtingumas. Paprastai sudėtingesnius judesius atlieka sausumoje paplitę organizmai, todėl jų CNS ir raumenų sistema yra daug geriau išvystyta nei vandenyje paplitusių organizmų.

14.2. Žmogaus judėjimo sistema

Griaučių funkcijos:

  1. Sudaro kūno atramą;

  2. Apsaugo vidaus organus;

  3. Gamina kraujo ląsteles;

  4. Kalcio ir fosforo saugykla;

  5. Atlieka judėjimo funkciją;

  6. Prie jų tvirtinasi raumenys.

Kaulo sandara. Kaulo centre yra kaulų čiulpų ertmė, kaulo galuose – korėtoji kaulo medžiaga, kaulą dengia kompaktiškoji (tankioji) kaulo medžiaga, kaulo galus dengia kremzlė. Tankiojoje kaulo medžiagoje yra daugiausiai kalcio ir fosforo, taip pat kanaluose yra nervai, kraujagyslės. Ji sutvirtina kaulą.

Korėtoji kaulo medžiaga palaiko stiprumą, ertmėse yra raudonieji kaulų čiulpai (gaminantys kraujo ląsteles) ir geltonieji kaulų čiulpai (kaupia riebalus).

Vystantis ir augant vaikui jo skeletas būna kremzlinis, išskyrus kai kuriuos kaukolės kaulus, po to jie sukaulėja ( kai nusėda kalcio druskos).

Kaulas auga dviem kryptimis: į ilgį galuose esančiomis kremzlėmis, o storyn – antkauliu. Augimą reguliuoja augimo ir lytiniai hormonai.

Kaulinis audinys nuolatos atnaujinamas, todėl žmogui būtina nuolatos gauti kalcio.

Žmogaus griaučiai skirstomi į ašinius ir galūninius. Ašiniai: kaukolė, stuburas, šonkauliai, krūtinkaulis. Galūniniai: kojų, rankų kaulai ir dubens kaulai.

Kaukolę sudaro smegeninė ir veidinė dalys.

Stuburas – atramos dalis. Jis tęsiasi nuo kaukolės iki dubens. Stuburas turi 4 išlinkimus, kurie figūrai suteikia daugiau lankstumo ir jėgos. Stuburo slanksteliai sudaro vientisą kanalą, kuriame yra nugaros smegenys. Tarp slankstelių yra kremzliniai diskai, mažinantys trintį ir padidinantys judesių diapozoną.

Prie stuburo jungiasi 12 orų šonkaulių. 10 porų yra suaugusių su krūtinkauliu, o 2 poros – laisvi. Stuburas, šonkauliai ir krūtinkaulis sudaro krūtinės ląstą.

Galūninius kaulus sudaro pečių ir dubens kaulai, bei galūnės. Pečių ir rankų kaulai suteikia lankstumo, o dubens ir kojų kaulai – tvirtumo.

Kaulų jungtys:

  1. Skaidulinės (nejudrios).

  2. Kremzlinės (mažai judrios).

  3. Sąnarinės (judrios).

Sąnarinės jungtis sutvirtina raiščiai. Kaulų galai padengti kremzle (mažina trintį), tarp kaulų yra tepalinis maišelis, gaminantis tepalą (mažina trintį ir sutepa kremzles). Sąnarį sutvirtina meniskai(pusmėnulio formos kremzlės). Sąnariai yra vienaašiai (alkūnės, kelio) ir daugiaašiai (riešo, čiurnos, kaklo, dubens).

Skaidulinės jungtys yra kaukolėje ir tarp dubens kaulų. Jos atlieka apsauginę funkciją.

Kremzlinės jungtys aptinkamos stubure ir dubenyje. Jos apsaugo ir atlieka ribotus judesius.

Raumenys. Žmogaus organizme yra trijų rūšių raumenys: skersaruožiai griaučių raumenys (dengia visus griaučius, atlieka judėjimo funkciją, susitraukia valingai), skersaruožiai širdies raumenys (atlieka širdies susitraukimus, susitraukia nevalingai) ir lygieji raumenys (vidaus raumenyse, atlieka nevalingus susitraukimus, padeda atlikti vidaus organų funkcijas).

Skersaruožiai griaučių raumenys prie kaulų tvirtinasi sausgyslėmis. Skirstomi į sinergistus ir antagonistus. Sinergistai juda ta pačia kryptimi, kaip ir atliekamas judesys, o antagonistai juda priešinga kryptimi.

Tonusas – pastovi raumenų įtampa. Reikalingas organizmo apsaugai, kūno pozai palaikyti.

Griaučių raumenį sudaro pluoštais išsidėsčiusios raumeninės skaidulos. Skaidulas sudaro miofibrilės – tai susitraukiančioji skaidulos dalis. Miofibrilės sudarytos iš baltymų: miozino ir aktino. Raumenų veiklai energijos suteikia ATP. ATP gaunamas raumenų iš raumenų ląstelėse esančių mitochondrijų. Jų paprastai būna labai daug (iki kelių šimtų vienoje ląstelėje), kad raumuo gautų greitai ir reikiamą kiekį energijos.

Atliekant sunkų ir intensyvų fizinį darbą gali pritrūkti gliukozės, deguonies, o tuo pačiu ir ATP. Šis procesas vadinamas deguonies** stoka**, tada prasideda anaerobinis kvėpavimas. Jo metu išskiriama ne tik ATP, bet ir pieno rūgštis. Ji nuodinga ir sukelia raumenų skausmus. Skausmas jaučiamas tol, kol nėra neutralizuojama pieno rūgštis.

Raumeninės skaidulos yra tampriai susijungusios su nervais, nes jais sklindantys nerviniai impulsai reguliuoja ir perduoda informaciją raumenims (juos atpalaiduoja arba sutraukia).

15. Dauginimasis ir individualus vystymasis

Mitozė – tai nelytinis ląstelių branduolių dalijimasis, kai yra vienas padvigubėjimas ir vienas pasidalijimas. Po pasidalijimo chromosomų skaičius yra toks pats kaip ir motininėje ląstelėje (2n). Nelytiškai dauginasi somatinės (nelytinės) organizmo ląstelės. Nelytiniu būdu dauginasi primityvūs, vienaląsčiai organizmai ir augalai.

Lytiniu būdu dauginasi sudėtingesni organizmai.

Mejozė – tai lytinių ląstelių branduolių dalijimasis, kai branduolyje DNR padvigubėja vieną kartą, o ląstelės pasidalija 2 kartus. Todėl susidaro 4 haploidinės lytinės ląstelės (n).

15.1. Mejozės ciklas

I** profazė. Branduolyje padvigubėja DNR, suirsta branduolio apvalkalas ir branduolėlis, susidaro chromosomos. Po padvigubėjimo susidaro seserinės ir dukterinės chromatidės. Homologinės (vienodos) chromosomos suartėja ir sudarobivalentus(chromosomų pora). Bivalentinės chromatidės apsikeičia fragmentais ir atsiskiria. Šis procesas vadinamaskrosingoveriu**. Krosingoveris lemia didesnę genetinę lytinių ląstelių įvairovę, o taip pat ir didesnę organizmų požymių įvairovę, kuri lemia geresnį prisitaikymą prie aplinkos.

I** metafazė**. Susiformuoja dalijimosi verpstė, chromosomos išsidėsto vienoje plokštumoje. Verpstės siūlai prisikabina prie kiekvienos chromosomos centromeros.

I anafazė. Chromosomų homologai juda į priešingus ląstelės polius. Tai pirmasis chromosomų pasidalijimas. Homologai į priešingus ląstelės polius keliauja atsitiktine tvarka ir tai taip pat lemia didesnę genetinę įvairovę.

I** telofazė**. Ląstelė pasidalija pusiau. Susiformuoja branduoliai ir branduolėliai. Po šio pasidalijimo visos ląstelės yra diploidinės (2n).

Interkinezė. Panaši į interfazę, tik nevyksta DNR dvigubėjimas. Ląstelė ruošiasi antram pasidalijimui.

II profazė. Sunyksta branduolys ir branduolėlis. Chromosomos keliauja link ląstelės centro.

II metafazė. Chromosomos išsidėsto vienoje plokštumoje, susiformuoja dalijimosi verpstė. Verpstės siūlai prikimba prie kiekvienos chromosomos centromeros.

II anafazė. Seserinės chromatidės išsiskiria per centromerą ir susidaro 2 dukterinės chromosomos. Seserinės chromosomos keliauja į skirtingus ląstelės polius.

II. telofazė. Susidaro branduoliai ir branduolėliai. Branduoliuose yra tik po pusę pilno chromosomų rinkinio, todėl jie vadinami haploidiniais. Po krosingoverio ir atsitiktinio homologinių ląstelių pasiskirstymo visi jie yra genetiškai skirtingi.

Citokinezė. Pasidalija ląstelės citoplazma ir organoidai, atsinaujina ląstelės danga. Susidaro 4 naujos, genetiškai skirtingos haploidinės lytinės ląstelės.

Žmogaus (ir visų žinduolių) lytinių ląstelių susidarymas vadinamas gametogeneze. Kiaušialąstės susidarymas vadinamas oogeneze, o spermatozoido – spermatogeneze (vadovėlio 1 dalies 168p.).

Kiaušialąstė yra stambi (paukščio matoma plika akimi), turi savyje sukaupusi maisto medžiagų, o spermatozoidas – judrus, smulkus, turi uodegėlę, kuria gali skverbtis iki kiaušialąstės. Ląstelėje yra medžiagų, gebančių sutirpdyti kiaušialąstės membraną ir įsiskverbti į jos vidų. Procesas, kurio metu susilieja kiaušialąstės ir spermatozoido branduoliai, vadinamas apvaisinimu. Ląstelė sus susiliejusiais branduoliais tampa diploidine (2n) ir vadinama zigota. Apvaisinimui būtinas pakankamas kiekis spermatozoidų ir sveika gyvybinga kiaušialąstė. Paskaičiuota, kad minimalus spermatozoidų skaičius turi būti 200 milijonų. Moters organizme susidaro apie 350 kiaušialąsčių dar embrioniniame vystymiąsi, kai formuojasi vaisiaus lytinė sistema. Moters organizmui subrendus (11-12 gyvenimo metais), kas 28 dienas galutinai susiformuoja po 1-2 kiaušialąstes, jei jos neapvaisinamos iš organizmo pašalinamos menstruacijų metu. Vyro organizme spermatozoidų gamyba prasideda 12-13 gyvenimo metais. Manoma, kad spermatozoidų pakankamas apvaisinimui kiekis pagaminamas ir atnaujinamas kas dvi savaites.

15.2. Zigotos vystymasis

Zigotos vystymasis skirstomas į 3 fazes (vadovėlio 2d. 551p., 552p., 559p.):

  1. Morulės stadija;
  2. Blastulės stadija;
  3. Gastrulės stadija.

Zigotoje vyksta skilimas – ląstelių dalijimasis, joms neaugant. Branduoliai dalijasi mitozės būdu. Morulės stadijoje ląstelės dalijasi, jos visos būna vienodo dydžio, nediferencijuotos. Blastulės stadijoje susiformuoja vidinė ertmė. Gastrulės stadijoje ląstelės išsisluoksniuoja į ektodermą , mezodermą ir endodermą. Šie sluoksniai vadinami gemalo lapeliais. Toliau gemalo vystymasis vyksta taip:

Iš ektodermos susiformuoja odos epidermis, burnos ir žarnyno epitelis, nervų sistema.

Iš mezodermos formuojasi griaučiai, raumenys, derma, apytakos sistema, kvėpavimo ir virškinimo sistemos.

Iš endodermos vystosi virškinimo ir kvėpavimo sistemos, liaukos, šlapimo pūslė.

Ląstelių diferenciacija įvyksta specializuojantis jų struktūroms i funkcijoms. Vystantis gemalui, jis įgauna jam įprastą formą, nes veikia požymius lemiantys genai. Vystantis stuburinių gemalams yra atkartojama visa stuburinių evoliucinė raida. Tai pagrindinis evoliucijos įrodymas, kad pirmiausia išsivystė žuvys, iš jų varliagyviai, po to ropliai, o iš roplių paukščiai ir žinduoliai. Kiekvienos šios klasės atstovai sava būdingus požymius įgauna tik vėlyvose gemalo vystymosi stadijose.

Žmogaus vystymasis skiriamas į 2 stadijas:

  1. Gemalo (1ir 2 mėnesiai);
  2. Vaisiaus (nuo 3 iki 9 mėnesio).

Gemalo stadijoje susiformuoja visi svarbiausi organai, o vaisiaus stadijoje jie detalizuojasi ir paruošiami savarankiškai veiklai. 3 nėštumo diena susiformuoja morulė, o 5 dieną – blastulė.

2 savaitę gemalas implantuojasi į gimdos sienelę. Susidaro 2 sluoksniai ląstelių. Pradedamos gaminti kraujo ląstelės. Įvyksta gastruliacija.

3 savaitę pradeda formuotis nervų sistema ir kraujotakos sistema (formuojasi širdis).4 ir 5 savaites toliau formuojasi kraujotakos sistema, virkštelė, pradeda vystytis rankos ir kojos, paauga galva ir išryškėja jutimo organai.

6 -8 savaitėmis gemalas tampa panašus į žmogų. Vystosi smegenys, išauga kaklas, išsivysto lietimo refleksai. Galutinai susiformuoja visos organų sistemos. Pradeda formuotis placenta, kai gemalas implantuojasi į gimdos sienelę. Pradeda gamintis moteriški hormonai (progesteronas ir estrogenas), kurie reguliuoja visą nėštumo ciklą. Placenta – ta audinys jungiantis gemalą su motinos organizmu. Pro ją vyksta medžiagų mainai tarp motinos ir vaisiaus, nors motinos ir vaisiaus kraujas niekada nesusimaišo. Medžiagų apykaita vyksta pro ląstelių plazmines membranas. Pro virkštelę nešamas kraujas, kuris yra motinos organizme išvalomas ir paima deguonį ir maisto medžiagas.

27-40 nėštumo dienos yra jautriausios, nes jų metu formuojasi pagrindiniai vaisiaus gyvybiniai organai. Tuo metu besilaukianti motina turi ypatingai save saugoti nuo pašalinių pavojingų veiksnių (cheminių medžiagų, infekcijų), negalima vartoti jokių medicininių preparatų, psichotropinių medžiagų.

3 vystymosi mėnesyje susiformuoja išoriniai lytiniai organai. Netrukus išauga plaukai, antakiai, blakstienos ir nagai.

4 nėštumo mėnesyje vaisius pradeda intensyviai judėti, pradeda savarankiškai veikti organų sistemos.

Likusius nėštumo mėnesius vyksta vaisiaus augimas.

15.3. Gyvūnų dauginimasis ir vystymasis

Pirmuonys (ameba, klumpelė). Palankiomis sąlygomis dauginasi nelytiškai – dalijasi pusiau. Nepalankiomis sąlygomis susidaro lytinės ląstelės, kurioms susiliejus susidaro cista (ląstelė sus storu apvalkalu), kuri laukia palankių sąlygų.

Duobagyviai ir pintys (pintys, hidros, koraliniai polipai, aktinijos, medūzos). Dauginasi nelytiniu ir lytiniu būdais. Palankiomis sąlygomis pumpuruoja (hidra, pintis, koralinis polipas). Nepalankiomis sąlygomis dauginasi lytiniu būdu. Medūzos dauginasi tik lytiniu būdu. Joms būdingas išorinis apvaisinimas (lytinės ląstelės susilieja vandenyje, o ne kūno viduje).

Plokščiosios kirmėlės (planarija, kaspinuotis). Dauginasi lytiniu ir nelytiniu būdais. Nelytiniu būdu – dalijasi pusiau ir regeneruoja.lytiniu būdu – dauguma hermafroditės, tačiau būdingas kryžminis apvaisinimas (išskyrus parazitines plokščiąsias kirmėles). Po apvaisinimo formuojasi kiaušinėliai. Parazitinių kirmėlių vystymasis sudėtingas ir ilgas, dažniausiai per tarpinius šeimininkus.

Apvaliosios kirmėlės (askaridė, nematodos, trichinos). Dauginasi tik lytiniu būdu. Skirtalytės, po apvaisinimo susidaro kiaušinėliai, kurie patenka į aplinką, kur toliau vystosi. Gali turėti tarpinius šeimininkus. Iš kiaušinėlių išsirita lervos, o iš jų išsivysto suaugėliai.

Žieduotosios kirmėlės (sliekas, dėlė. nereidė). Dauginasi lytiniu būdu. Dažniausiai yra hermafroditės. būdingas kryžminis apvaisinimas. Kai kurios vystosi netiesiogiai (turi lervos stadiją), kai kurios – tiesiogiai (sliekai).

Nariuotakojai (vėžiagyviai, voragyviai, vabzdžiai). Dauginasi tik lytiniu būdu. Skirtalyčiai. Po apvaisinimo padeda kiaušinėlius patelė. Būdingos metamorfozės (vystymosi stadijomis organizmas kiekvienoje pakopoje atrodo visai kitaip nei suaugėlis tiek savo išvaizda, tiek gyvenimo būdu).

Moliuskai (pilvakojai, dvigeldžiai, galvakojai). Visi dauginasi lytiniu būdu. Pilvakojai (sraigės, šliužai) yra hermafroditai.apvaisinimas vidinis, kryžminis. Iš kiaušinėlių iš katro išsivysto suaugėliai. Dvigeldžiai (bedantės, perluotės, austrės, šukutės) ir galvakojai (aštuonkojai) yra skirtalyčiai. Dvigeldžiai turi judrią ar parazituojančią lervos stadiją, jos dėka jie gali plačiai paplisti vandens telkinyje. Iš galvakojų kiaušinėlių iš karto išsivysto suaugėlis.

Žuvys. Dauginasi lytiniu būdu. Skirtalytės. Būdingas išorinis apvaisinimas ir netiesioginis vystymasis. Dauginasi sezoniškai, tas laikas vadinamas nerštu. Daugelis rūšių turi pastovias nerštavietes. Žuvies vystymosi ciklas:

  1. Apvaisintas ikras;
  2. Mailius, turintis trynio maišelį (savarankiškai nesimaitina);
  3. Maža žuvelė (jau geba savarankiškai maitintis, tačiau gyvena ir maitinasi visai kitur ir kitaip nei jos rūšies suaugusi žuvis);
  4. Jauna suaugusi žuvis (pradeda gyventi ir maitintis kaip ir visos jos rūšies suaugusios žuvys).

Varliagyviai (varlės, rupūžės, tritonai). Skirtalyčiai. Būdingas išorinis apvaisinimas, todėl jų dauginimuisi būtinas vanduo, nors ir gali gyventi sausumoje. Būdingos ryškios metamorfozės (buožgalvis daugiau panašus į žuvį, nei varliagyvį). Varliagyvių vystymosi ciklas:

  1. Apvaisintas ikras;
  2. Buožgalvis su trynio maišeliu (gyvena vandenyje, kvėpuoja žiaunomis, turi plaukmenis, savarankiškai nesimaitina).
  3. Buožgalvis (pradeda iš plaukmenų vystytis priekinės ir užpakalinės galūnės, vystosi plaučiai, nyksta uodega ir žiaunos).
  4. Varliagyvis (išlipa gyventi į sausumą, pradeda judėti galūnėmis, kvėpuoja oda ir plaučiais).

Ropliai (gyvatės, driežai). Skirtalyčiai. Būdingas vidinis apvaisinimas. Deda kiaušinius sausumoje (paprastai juos užkasa ten kur būtų pastovi aukšta temperatūra: šiukšlių, mėšlo krūva, saulės atokaita)). Kiaušiniai turi storą raginį lukštą,kuris apsaugo besivystantį gemalą. Iš kiaušinio iškart išsirita suaugėlis.

Paukščiai. Skirtalyčiai. Būdingos sudėtingos poravimosi apeigos. Būdingas lytinis dimorfizmas (patelė labai skiriasi nuo patino: spalvomis, dydžiu, elgsena). Apvaisinimas vidinis, o vystymasis išorinis. Patelė deda kiaušinius ir juo perina lizde. Kiaušinį dengia 4 apsauginiai dangalai. Viršutinis dangalas kalcinis, kietas, apsaugantis gemalą nuo smūgių ir išdžiuvimo. Išsirita prastai išsivystęs saugėlis (nematantis, mažos kūno masės, neturintis plunksnų ir negalintis skraidyti), kuriuo turi rūpintis dar kurį laiką patelė (dažniausiai).

Žinduoliai. Visi dauginasi lytiniu būdu. Skirtalyčiai. Būdingas vidinis apvaisinimas. Ančiasnapiai ir echidnos deda kiaušinius, tačiau išsiritusius jauniklius maitina pienu. Sterbliniai (kengūros) atveda gyvus, bet labai mažus ir prastai išsivysčiusius jauniklius, kurie toliau vystosi patelės sterblėje (pilvo odos raukšlėje).

Placentiniai vystosi patelės gimdoje, po gimdymo jauniklį prižiūri dažniausiai patelė, maitina savo pienu ir ugdo elgsenos įgūdžius. Pastebėta, kad kuo ilgiau motina prižiūri jauniklį, tuo jam būdingesnė geriau išvystyta nervų sistema ir sudėtingesnė elgsena (pvz.: žmogbezdžionės).

15.4. Tabako, alkoholio, narkotinių medžiagų ir vaistų poveikis besivystančiam žmogaus gemalui

Alkoholis ir nėštumas. Alkoholio vartojimas nėštumo metu yra dažniausia apsigimimų, vystymosi, augimo ir elgesio sutrikimų priežastis. Šis sindromas sukelia vaikui sunkių, nesugrąžinamų pakenkimų. Kiekvienas toks atvejis yra tarsi žmogiškoji tragedija, kuri vis tik gali būti užkirsta. Apsigimimų tipiški požymiai: maža galvos apimtis, raukšlės akių kampučiuose, siauras akių plyšys, žema nosies nugarėlė, trumpa, plokščia nosis, plona viršutinė lūpa, sulėtėjęs augimas ir per mažas svoris. Daugelyje atvejų stebimi tik maži nukrypimai nuo normalaus vystymosi spektro. Tai galioja taip pat ir elgesio savybėms bei uždelstam psichiniam vystymuisi: hiperaktyvumas, nesugebėjimas sukaupti dėmesį, mokymosi sunkumai, sutrikusi smulkioji motorika, nesugebėjimas prisitaikyti prie naujų sąlygų, uždelstas psichinis vystymasis, kalbos sutrikimai, klausos sutrikimai, mitybos sutrikimai.

Priklausomai nuo to, kaip motinos vartoja alkoholį, yra išskiriamos įvairios alkoholio pakenkimo vaikui formos ir sunkumo laipsniai. Sunkiais atvejais pasitaiko ne tik širdies, lyties organų ar inkstų vystymosi sutrikimų, bet ir smegenų pakenkimų.

Savaime suprantama, kad dėl etinių priežasčių alkoholio vartojimo eksperimentai negalimi su nėščiosiomis. Pagilintos studijos su gyvūnais įrodė, kad specifiniai pakenkimai vaisiui priklauso nuo to, kokioje vystymosi fazėje buvo išgerta nemažai alkoholio. Pavyzdžiui, didelis alkoholio vartojimas ketvirtą nėštumo savaitę gali įtakoti vaisiaus galvos formą, nes būtent šiame periode ji vystosi. Šioje fazėje liks nepakenkti inkstai, nes jie formuojasi tik šeštą nėštumo savaitę.

Epizodiškas, t.y. laikinas arba vienkartinis alkoholio vartojimas gali sukelti specifinius vaisiaus organų pakenkimus. Chroninis gėrimas nėštumo metu gali sukelti daug didesnių organinių ir psichinių elgesio sutrikimų. Alkoholio sąlygojamų sutrikimų kompleksas labiausiai priklauso nuo smegenų išsivystymo ir jų jautrumo alkoholiui. Priešingai nei kiti organai, smegenys pradeda vystytis pačioje nėštumo pradžioje ir baigia paskutinėmis nėštumo savaitėmis, todėl būsimo vaikelio smegenys žalojamos viso nėštumo metu.

Rizika auga su motinos amžiumi ir gimdymų skaičiumi. Jei moters kepenys yra sužalotos alkoholio, ir nors nėštumo metu ji negers, rizika alkoholio sąlygotiems vaisiaus pakenkimams išliks didelė.

Tėvo vaidmuo. Iki šiandien visi tyrimai labiau orientuoti į tai, kokią riziką vaisiui sukelia motinos alkoholio vartojimas. Tačiau daugelis studijų jau įrodė, kad alkoholikų tėvų vaikai dažnai turi intelektualinių gabumų sutrikimų ir dar dažniau yra hiperaktyvūs nei negeriančių tėvų. Šie tyrimai įrodyti remiantis įvaikinimu, todėl galima teigti, kad kognityvinių funkcijų sutrikimai ir hiperaktyvumas yra ne tik socialinės aplinkos priežastis.

Suprantama, kad tėvo alkoholio vartojimas neveikia vaisiaus taip, kaip mamos maistas per virkštelę. Tačiau bandymai parodė, kad alkoholizuotų vyriškos lyties gyvūnų palikuonys turėjo mažesnes išgyvenimo galimybes ir pasižymėjo sunkesniu brendimu. Taigi tėvo alkoholio vartojimas neveikia vaisiaus tiesiogiai, bet stipriai pablogina sėklos kokybę.

  • Narkotikai, medikamentai ir nėštumas. Daugelis medžiagų, kurios visiškai nekenkia moteriai, gali sukelti didelį pavojų būsimam vaikeliui. Žinoma, yra visa eilė medžiagų, kiurių vartojimas yra kenksmingas tiek motinai, tiek vaisiaus vystymuisi. Nėščioji kiekvieną kartą turi konsultuotis su gydytoju apie medikamentų ar kitų medžiagų galimą poveikį būsimam vaikeliui, prieš juos vartodama.

  • Amfetaminai. Padidėjusi persileidimo ir priešlaikinio gimdymo rizika, mažas naujagimio svoris.

  • Kanapės (marihuana). Padidėjusi vaisiaus vystymosi sutrikimų rizika,mažas naujagimio svoris.

  • Kava, arbata, energetiniai gėrimai. Dideliais kiekiais kofeinas, žinoma, kenkia vaisiui. Kofeino turinčius gėrimus vartoti ne per dažnai.

  • Kokainas. Padidėjusi persileidimo ir priešlaikinio gimdymo rizika,galimi vaisiaus sklaidos trūkumai.

  • Opijatai. Padidėjusi persileidimo ir priešlaikinio gimdymo, gimdymo sunkumų, naujagimių su uždegiminiais simptomais ir kvėpavimo sutrikimais rizika.

  • Migdomieji. Jų rizika stipriai varijuoja. Jei vartojami reguliariai,tai naujagimis su uždegiminiais simptomais ir kvėpavimo sutrikimais. Širdies vaistai (kuriems nereikalingas receptas, pvz. aspirinas) Atsitiktinis, vienkartinis vartojimas nesukelia rizikos. Trankviliantai (raminamieji). Reguliarus vartojimas padidina uždegiminių simptomų ir kvėpavimo sutrikimų riziką.

  • Tabakas. Rūkymas iki 25 procentų padidina persileidimo riziką. Įtakoja sveikų embrionų žūtį. Iki 2,4 karto padidina priešlaikinio placentos atsidalinimo tikimybę (priešlaikinis gimdymas). Rūkančios moterys lyginant su nerūkančiomis iki 2 kartų dažniau gimdo prieš laiką (iki 37 nėštumo savaitės).

Rūkymas iki 30 procentų padidina „kiškio lūpos" ir „vilko gomurio" riziką, iki 30 procentų padidina galūnių apsigimimo riziką bei iki 20 procentų – urogenitalinio trakto apsigimimo riziką.

Rūkančios moterys gimdo vidutiniškai 200 – 250g. lengvesnius naujagimius. Tris kartus dažniau gimdo neišnešiotus naujagimius. Kai kurie tyrimai rodo, kad rūkančių motinų vaikai gali gimti su nikotino abstinencijos simptomais.

Vaikai, kurių tėvai rūko, 1,5 karto dažniau serga bronchine astma, 1,5 karto dažniau serga kvėpavimo takų infekcinėmis ligomis, dažniau serga vidurinės ausies uždegimu, pasižymi blogesne plaučių funkcija. Būdami prirūkytoje nevėdinamoje patalpoje 8 valandas „surūko" pakelį cigarečių.

15.5. Augalų, dumblių bei grybų lytinis ir nelytinis dauginimasis

Dumbliai. Palankiomis sąlygomis dauginasi dalindamiesi pusiau. Susidaro haploidinės ląstelės, iš kurių išsivysto dumbliai. Nepalankiomis sąlygomis dauginasi lytiniu būdu. Dumbliai pagamina lytines ląsteles, kurioms susiliejus susidaro zigota. Ji apsigaubia storu apvalkalu ir laukia palankių sąlygų. Palankiomis sąlygomis joje įvyksta mejozė, susidaro 4 haploidinės ląstelės, iš kurių išsivysto dumbliai.

Grybai. Vienaląsčiai grybai palankiomis sąlygomis pumpuruoja, o nepalankiomis sąlygomis dauginasi lytiniu būdu. Daugialąsčiai siūliniai grybai (pelėsis) palankiomis sąlygomis dauginasi sporomis. Jos formuojasi mejozės būdu, todėl yra haploidinės. Lytiškai dauginantis susidaro + ir – hifai, kuriems susijungus susidaro zigotos, o sulaukus palankių sąlygų iš jos išsivysto siūlinis grybas. Daugialąsčiai kepurėtieji grybai dauginasi sporomis. Sporoms sudygus išauga grybiena. Iš grybienos išauga vaisiakūnis, kuriame mejozės būdu formuojasi sporos.

Augalai. Augalų gyvenimo ciklas skirstomas į sporofitą ir gametofitą.

Samanos. Gametofitas dominuoja sporofito atžvilgiu. Samanos gali daugintis ir nelytiškai, augalo dalimis. Samanų gyvenimo ciklas:

  1. Ant gametofito viršūnės susiformuoja anteridžiai (vyriška lytis) ir archegonės (moteriška lytis).
  2. Anteridžiuose susiformuoja judrūs spermatozoidai, kurie vandeniu atplaukia iki archegonės, su vienintele viduje esančia kiaušialąste.
  3. Apvaisinus kiaušialąstę, besivystantis gemalas lieka archegonėje.
  4. Ant gametofito augantis sporofitas sudarytas iš kojelės, kotelio ir sporangės (sporinės), kurioje vyksta mejozė ir susidaro haploidinės sporos.
  5. Kai sporos subręsta, sporinės dangtelis atsidaro ir vėjas jas išbarsto. Drėgnu oru dangtelis būna uždarytas.
  6. Sporai nukritus į tinkamą vietą, ji sudygsta ir iš jos išauga prodaigis – pirmoji gametofito stadija.

Sporiniai induočiai. Gali daugintis lytiniu ir nelytiniu būdu (vegetatyvinėmis augalo dalimis). Dominuoja sporofitas. Sporinių induočių gyvenimo ciklas:

  1. Paparčio lapelių apačioje susidaro sorai , kuriuose grupėmis susitelkusios sporangės. Sporangėse ląstelėms dalijantis mejozės būdu susidaro sporos.
  2. Subrendus sporoms, sporangė atsidaro ir sporos išbyra.
  3. Sporai sudygus, išauga širdies pavidalo polaiškis , kurio apatinėje pusėje yra archegonių ir anteridžių. Polaiškis dirvoje tvirtinasi rizoidais.
  4. Apvaisinimas vyksta tik esant pakankamai** drėgmės**, nes žiuželius turintys spermatozoidai turi nuplaukti iki archegonės viduje esančių kiaušialąsčių.
  5. Susidariusi zigota pradeda vystytis archegonės viduje, tačiau gemalas greitai prasiskverbia išorėn. Pirmajam lapeliui išlindus iš polaiškio, o apačioje išsivysčius šaknims, jau matome sporofitą.

Plikasėkliai. Dominuoja sporofitas. Plikasėklių gyvenimo ciklas:

  1. Vyrauja sporofitas, kankorėžiuose turintis sporangių;
  2. Kankorėžiai yra dviejų rūšių: vyriškieji (gaminantys žiedadulke) ir moteriškieji (sėkliniai). Paprastai maži vyriškieji kankorėžiai išauga iš metūglių pagrindų pavasarį;
  3. Vyriškasis kankorėžis kiekvieno žvynelio apatinėje pusėje turi po dvi mikrosporanges;
  4. Sporangėje kiekvienas mikrosporocitas dalijasi mejozės būdu ir susidaro po keturias mikrosporas;
  5. Iš kiekvienos mikrosporos išsivysto žiedadulkė. Žiedadulkė turi dvi oro pūsleles ir vėjas apdulkinimo metu ją nuneša prie moteriškojo kankorėžio. Moteriški kankorėžiai yra didesni už vyriškuosius ir išauga metūglių viršūnėse;
  6. Kiekvienas moteriškojo kankorėžio žvynelis turi du viršutinėje pusėje esančius sėklapradžius. Kiekvieną sėklapradį supa storas, sluoksniuotas apdangalas, su skylute viename gale;
  7. Sėklapradyje yra megasporangė, kurioje megasporocitui dalijantis mejozės būdu susidaro keturios megasporos;
  8. Tik viena iš šių sporų vystosi ir virsta megagametofitu, kuria yra nuo dviejų iki šešių archegonių, turinčių po vieną didelę kiaušialąstę;
  9. Žiedadulkei patekus į moteriškąjį kankorėžį, ji sudygsta, o išaugęs dulkiadaigis lėtai skverbiasi link gametofito. Dulkiadaigiu slenka du žiuželių neturintys spermiai. Vienas jų apvaisina archegonėje esančią kiaušialąstę, o antrasis sunyksta. Tai viengubas apvaisinimas. Apvaisinimas įvyksta tik praėjus metams po apdulkinimo;
  10. Po apvaisinimo sėklapradis subręsta ir tampa sėkla, sudaryta iš gemalo, maisto atsargų ir sėklos luobelės. Antrųjų metų rudenį jau sumedėję ir kieti moteriškojo kankorėžio žvyneliai prasiskleidžia ir išbyra sparnuotos sėklos. Sėklai sudygus, iš sporofito gemalo išauga naujas medis, ir vienas gyvenimo ciklas baigiasi.

Gaubtasėkliai augalai. Žiedo dalys, kurios dalyvauja dauginimesi – kuokelia ir piestelės. Dauginimosi procesą galima suskirstyti į megagametofito išsivystymą, mikrogametofito išsivystymą, dvigubą apvaisinimą ir sėklos susidarymą.

  1. Piestelės pamate esančioje mezginėje yra vienas ar daugiau sėklapradžių;
  2. Sėklapradyje esantis megasporocitas dalijasi mejozės būdu ir susidaro keturios haploidinės ląstelės;
  3. Trys iš šių ląstelių sunyksta, lieka viena funkcionuojanti megaspora, kuri dalijasi mejozės būdu;
  4. Susidaro vienas gemalinis maišelis, kurį paprastai sudaro aštuoni haploidiniai branduoliai, esantys bendroje citoplazmos masėje. Citoplazma pasidalija į ląsteles, kurių viena kiaušialąstė, o kita – endospermo ląstelė su dviem poliniais branduoliais;
  5. Kotelio viršuje esančioje dulkinėje yra dulkializdžiai, kuriuose yra daugybė mikrosporocitų;
  6. Kiekvienas mikrosporocitas dalijasi mejozės būdu ir susidaro po keturias haploidines ląsteles. Kai sporos atsiskiria, kiekviena virsta žiedadulke;
  7. Tuo metu jauna žiedadulkė turi du branduolius: generatyvinės ląstelės ir dulkiadaigio ląstelės. Apdulkinimas įvyksta, kai žiedadulkė pernešama vėjo, vabzdžių, paukščių ar šikšnosparnių ant tos pačios rūšies augalo purkos;
  8. Tada žiedadulkė sudygsta ir išleidžia ilgą dulkiadaigį, kuris auga piestelės liemenėlio vidun, kol pasiekia mezginėje esantį sėklapradį. Prieš apvaisinimą generatyvinis branduolys dalijasi mitozės būdu ir susidaro du žiuželių neturintys spermiai.
  9. Kai dulkiadaigis pasiekia sėklapradį, iš jo išeina spermiai. Vienas spermis keliauja kiaušialąstės link ir ją apvaisina (susidaro zigota); antrasis susijungia su dviem poliniais branduoliais ir susidaro triploidinis (3n) endospermo branduolys. Endospermo branduolys dalijasi ir ima formuotis endospermas – besivystančio augalo maisto atsargas kaupiantis audinys. Toks dvigubas apvaisinimas būdingas tik gaubtasėkliams.
  10. Iš sėklapradžio išsivysto sėklos luobele padengta sėkla, kurioje yra gemalas ir maisto atsargos. Iš mezginės sienelių, o kartais ir iš pagalbinių žiedo dalių išsivysto vaisius, kuris apsupa sėklą. Todėl sakoma, kad žiedinių augalų sėklos yra apgaubtos.

Žiedai dalyvauja susidarant ir vystantis sporoms, gametofitams, gametoms ir sėklose esantiems gemalams. Kad šie procesai galėtų sėkmingai vykti, reikia, kad žiedadulkės, o vėliau ir sėklos efektyviai išplistų. Įvairūs būdai, kuriais gali plisti žiedadulkės ir sėklos nulėmė tai, kad evoliucionuojant atsirado daug skirtingų žiedų tipų.

Žiedai, turintys ir kuokelius, ir piesteles, vadinami dvilyčiais, turintys tik kukelius – kuokeliniais, tik piesteles – piesteliniais žiedais. Kai piesteliniai ir kuokeliniai žiedai auga ant vieno augalo (kukurūzo), toks augalas vadinamas vienanamiu, o kai kuokeliniai ir piesteliniai žiedai auga ant atskirų augalų – dvinamiu (persikas, bugienis).

Nors yra žiedų, kurių žiedadulkės plinta padedant vėjui (žiedai smulkūs, bekvapiai, neryškūs, kuokeliai ir piestelės dažnai būna labai išsikišę ir lengvai vėjo judinami, augalo stiebas lengvai juda yra lankstus), daugelis jų prisitaikę privilioti tam tikrus apdulkintojus, pvz., bites, vapsvas, muses, drugius, kurie nuo žiedo ant žiedo perneša tik tos rūšies žiedadulkes (žiedai dideli, ryškių spalvų, kvapnūs, forma pritaikyta apdulkintojo kūno formai, kad pasiektų nektarines, bet būtinai paliestų kuokelius ir piesteles, gali augti žiedynais). Kryžminis apdulkinimas užtikrina augalų genetinę įvairovę ir skatina genetinę kaitą, padedančią prisitaikyti prie kintančios aplinkos.

Žiedai ne tik užtikrina efektyvų kryžminį apdulkinimą. Išaugindami vaisius, jie taip pat padeda išplisti ir sėkloms. Yra vaisių, kuriems išplisti padeda vėjas (lengvi, turi parašiutus ar sparnelius, pūkinį gaubtą, pačios sėklos labai lengvos), Žemės traukos jėga (vaisia sunkūs, sultingi, prinokę krenta ir lengvai sudūžta išbarstydami sėklas), vanduo (sėklos plūduriuoja vandens paviršiuje, tai paprastai prie vandens augančių augalų sėklos), gyvūnai (sėklos ryškių spalvų, maistingais apyvaisiais, kvapnios, gali turėti kibius kabliukus, kai kurių augalų sėklos sudygsta tik tada kai praeina pro gyvūno virškinamąjį traktą), pačios plintančios (sunokusios sprogsta, toli išbarstydamos savo sėklas), žmogaus platinamos: sąmoningai (žmogaus auginami kultūriniai augalai) ir nesąmoningai (taip pat, kaip ir gyvūnai arba sėklos platinamos kelionių metu, vežant krovinius, taip išplito šiuo metu beveik visame pasaulyje augančios piktžolės).

15.6. Sėklų dygimas ir vystymasis

Po dvigubo apvaisinimo vienaląstė zigota atsiduria po endospermo branduoliu. Endospermo branduolys dalijasi ir susidaro endospermo audinys, kuris supa gemalą. Zigota taip pat dalijasi. Po to susiformuoja sėklaskiltės.

Vienaskilčiai augalai, kitaip negu dviskilčiai, turi tik vieną sėklaskiltę. Dar vienas svarbus skirtumas tarp dviskilčių ir vienaskilčių – tai būdas, kuriuo maisto medžiagos kaupiamos sėklose. Vienaskilčių sėklaskiltėje retai kaupiamos maisto medžiagos, dažnesnė jų funkcija yra sugerti maisto medžiagas iš endospermo ir perduoti jas gemalui. Dviskilčių gemalui vystantis būtinos maisto medžiagos paprastai kaupiamos sėklaskiltėse. Taigi sėkloje yra gemalas ir maisto medžiagų atsargos.

Kai iš zigotos išsivysto gemalas, sėklapradžio apdangalai sukietėja ir virsta sėklos luobele. Sėkla – tai iš subrendusio sėklapradžio susiformavęs organas. Iš mezginės, o kartais ir kitų augalo dalių vystosi vaisius. Vaisius – tai subrendusi mezginė, kurioje paprastai būna sėklų.

Vaisiui vystantis iš mezginės, jos sienelė sustorėja ir virsta apyvaisiu. Vaisių rūšys:

  1. Paprastieji vaisiai:

1.1. Sultingieji (apyvaisis sultingas):

1.1.1. Kaulavaisis (viena sėkla (kauliukas) ir ją supantis minkštimas (persikas, slyva, alyvuogė));

1.1.2. Uoga (daug sėklų (vynuogė, pomidoras));

1.1.3. Obuolys (minkštimas susidaro iš pagalbinių žiedo dalių – žiedsosčio (obuolys kriaušė);

1.2. Sausieji vaisiai (apyvaisis sausas):

1.2.1. Lapavaisis (bijūnas);

1.2.2. Ankštis (žirnis, pupa, lęšis);

1.2.3. Dėžutė (aguona, tabakas, durnaropė);

1.2.4. Riešutas (vaisius su viena sėkla, apyvaisis kietas – kevalas (gilė, visų rūšių riešutai, kaštonas));

1.2.5. Lukštavaisis (smulkus vaisius su viena sėkla, apyvaisis nesuaugęs ir lengvai pašalinamas (saulėgrąža, kiaulpienė));

1.2.6. Grūdvaisis (smulkus vienasėklis vaisius, apyvaisis suaugęs su luobele (ryžiai, avižos, miežiai, kviečiai).

  1. Sutelktiniai ir sudėtiniai vaisiai:

2.1. Sutelktiniai vaisiai (vystosi iš vieno žiedo mezginės (gervuogė, avietė, žemuogė, braškė));

2.2. Sudėtiniai vaisiai (vystosi iš kelių atskirų žiedų kartu suaugusių mezginių (ananasas)).

Augalai turi įvairių darinių, padedančių sėkloms išplisti. Dobilo, dagišiaus, varnalėšos kabliukai ir dygliukai prikimba prie žinduolių kailio ar žmonių drabužių. Paukščiai ir žinduoliai maitinasi vaisiais, kuriuos praryja su sėklomis, šios praeina virškinamuoju traktu ir pašalinamos su išmatomis toli nuo motininio augalo. Voverės ir kiti gyvūnai renka sėklas ir vaisius, juo užkasa atsargoms toli nuo tos vietos, kur juos surinko.

Kai kurių augalų vaisiai ar sėklos turi oro kameras, kurios padeda jiems išsilaikyti vandens paviršiuje. Daugelį sėklų išplatina vėjas. Plaukeliai, skristukai ir sparneliai yra pritaikyti tokiam sėklų platinimo būdui.

Sprigės, agurkų vaisiai nokdami pučiasi. Kai jie galiausiai sprogsta, sėklos pačios tiesiog išsviedžiamos į išorę.

Kai kurios sėklos sudygsta tik tada, kai praeina tam tikrą ramybės laikotarpį. Sėklų ramybės metu nevyksta augimas, nors sąlygos jam ir būna palankios. Vidutinio klimato juostoje augančių augalų sėklos, kad nutrūktų ramybė, turi praeiti šaltąjį periodą. Dykumose sėklos nedygsta, kol negauna pakankamai drėgmės. Toks prisitaikymas užtikrina, kad sėklos nedygs, kol neateis tinkamiausias augimui sezonas. Dygimui reikia pakankamai drėgmės, šilumos ir deguonies, kad vyktų gemalo augimas. Jį reguliuoja hormonai, tiek skatinantys, tiek slopinantys dygimą. Žinoma, kad sultinguose vaisiuose yra dygimą slopinančių hormonų, kurie neleidžia sėkloms dygti, kol jos yra vaisiaus viduje ir nenuplautos. Kad nutrūktų ramybė, kartais reikia mechaninio poveikio. Vanduo, bakterijos ar net ugnis gali paveikti sėklos luobelę taip, kad ji taptų pralaidi vandeniui. Vandens siurbimas priverčia luobelę įplyšti.

Dviskilčių augalų sėklaskiltės tiekia maisto medžiagų gemalui bei daigui, bet ilgainiui nuvysta ir sunyksta. Kai dviskilčio augalo daigas išlenda iš dirvos, jo ūglis būna išsirietęs kabliu – taip apsaugomas gležnas gemalinis pumpurėlis. Iš gemalinės šaknelės vystosi šaknys. Jei sėkla sudygsta tamsoje, daigo stiebas būna ilgas, šaknys ir lapai maži, augalas blyškios spalvos. Tačiau atsiradus pakankamam kiekiui šviesos, augalas pradeda normaliai augti.

Vienaskilčiuose augaluose maisto medžiagos kaupiamos endosperme, o ne sėklaskiltėje. Sėklos dygimo procesas vyksta taip pat, kaip ir dviskilčiuose augaluose.

Reikia įsidėmėti, kad dygstančiai sėklai šviesa nereikalinga, tačiau jau į žemės paviršių išlindusiam daigui – ji būtina. Dėl šios priežasties sėklų dygimas prasideda tik tada, kai sėkloje esantys hormonai sureaguoja į tinkamą šviesos kiekį.

15.7. Nelytinis augalų dauginimasis

Daugelis augalų gali daugintis tiek lytiškai, tiek nelytiškai. Nelytiškai dauginantis visi palikuonys būna identiški tėviniams augalams. Toks būdas pranašesnis, kai aplinka nekinta. Lytiškai dauginantis palikuonys skiriasi nuo tėvų ir kai kurie jų gali geriau prisitaikyti prie aplinkos. Gaubtasėkliai augalai pasižymi didžiausia įvairove ir labiausiai paplitę iš visų augalų skyrių. Taip yra tikriausiai todėl, kad jų lytinio dauginimosi organai gerai prisitaikę prie sausumos sąlygų. Žiedo evoliucija ir kiti prisitaikymo būdai padėjo gaubtasėkliams taip sėkmingai įsivyrauti Žemėje.

Kadangi augalai turi ir nediferencijuotų gaminamųjų audinių, jie gali daugintis ir nelytiškai – vegetatyvinio** dauginimosi** būdu. Nelytiniam dauginimuisi reikia tik vieno augalo. Vegetatyvinis dauginimas plačiai taikomas praktinėje veikloje, žemės ūkyje ir dekoratyvinėje sodininkystėje. Vegetatyvinio dauginimo būdai:

  1. Ūsais (braškės, žemuogės). Iš šliaužiančių antžeminių stiebų ties bambliais išauga nauji augalai;

  2. Šakniastiebiais (varputis, našlaitė, dilgėlė, pakalnutė, plukė). Iš šakniastiebių (požeminių stiebų) bamblių išauga nauji augalai;

  3. Stiebagumbiais (bulvė). Iš sustorėjusių požeminių stiebo dalių galima išauginti naujus augalus. Stiebagumbyje yra akutės – tai pumpurėliai, iš kurių gali išaugti augalas. Viena stiebagumbį galima smulkinti taip: viename gabalėlyje turi būti bent viena nepažeista aukutė ir šiek tiek maisto medžiagų. Ūkininkai nesmulkina labai smulkiai, nes išaugintas derlius būtų labai smulkus (užaugtų mažos bulvės);

  4. Šaknimis (žieminės bulvės). Iš šaknų dalies išauga naujas augalas.

  5. Atlankomis (serbentai, agrastai, erškėtrožės, krūminės rožės). Atlenkus sveiką jauną šakelę ir ją pritvirtinus ir šiek tiek užkasus dirvožemyje, iš jos po žeme esančios dalies išauga šaknys, o virs žemės likusios dalies – šakos ir lapai;

  6. Lapais (dekoratyvinės, kambarinės gėlės, pvz.: sanpaulija). Lapai pasodinami į dirvožemį, suteikiama pakankamai šilumos, šviesos ir drėgmės. Po kurio lapo lapkotis išleidžia šaknis;

  7. Stiebais (dekoratyviai augalai: rožės, kinrožės). Sveikus stiebų ūglius galima pamerkti į vandenį, praturtintą maisto medžiagomis arba pasodinti į dirvožemį. Po kurio laiko ūgliai išleidžia šaknis.

  8. Svogūnais (svogūnai, narcizai, tulpės, česnakai). Pasodinus svogūną, jo pagrinde išauginami dukteriniai svogūnėliai. Iš jų galima auginti naujus augalus.

  9. Skiepais (vaismedžiai). Kultūrinio augalo pumpuras arba auginys priauginamas prie laukinuko stiebo. Skiepijama dėl to, kad laukinuko šaknys labiau išsikerojusios, nereiklios dirvai, atsparios šalčiams ir pasižymi kitomis savybėmis, kurių neturi įskiepijamas augalas. Skiepijimui pumpuru nupjaunamas kultūrinio vaismedžio vienametis ūglis, nukarpomi lapai. Laukinuko stiebe žievė aštriu peiliu įpjaunama T raidės forma. Į įpjautą vieta įstatomas gerai išsivystęs pumpuras. Įskiepyta vietas gerai sutvirtinama, aprišant. Po 2-3 savaičių laukinukas su kultūrinio augalo ūgliu suauga. Dar po metų nupjaunamas laukinuko stiebas virš skiepijimo vietos ir pradeda augti kultūrinio augalo šakos. Tokį augalą jau galima sodinti į norimą vietą.

Aprašytieji vegetatyvinio dauginimo būdai lengvai pritaikomi praktikoje, tačiau reikalauja didelių laiko sąnaudų, be to sunku juos pritaikyti dideliam augalų kiekiui. Šiuo metu naudojami ir kuriami kur kas progresyvesni vegetatyvinio dauginimo būdas – tai augalų dauginimas audinių kultūromis.

Audinių kultūra yra audinio auginimas skystoje dirbtinėje terpėje. Ta kultūra vadinama kaliumi – tai nediferencijuotų ląstelių telkinys, iš kurio vėliau formuojasi augalas. Norimos rūšies kalių galima išauginti iš vienos augalo ląstelės.

Hibridizacija – skirtingų augalų veislių ar netgi rūšių kryžminimas – įprastinė procedūra, norint gauti augalų su reikiamais požymiais. Hibridizacija, o vėliau vegetatyvinis dauginimas padeda gauti daug identiškų augalų su šiais požymiais.

Audinių kultūrose augalus galima dauginti mikrodauginimo būdu. Naudojant šį būdą, nedieliame plote galima gauti tūkstančius ar milijonus identiškų sodinukų. Augalus dauginant meristemų (gaminamojo audinio) kultūra, naujai išsivystę augalai būna visi genetiškai identiški ir vadinami kloniniais augalais.

Iš žiedų gaminamojo audinio galima užauginti dirbtines sėklas, kurias pasėjus galima užauginti augalus. Toks būdas naudojamas, kai dauginamus augalus reikia transportuoti. Tokią kultūrą be didelio vargo galima vežti į bet kurią pasaulio vietą.

Dulkinių kultūra – tai neseniai sukurtas dauginimo būdas, kai terpėje su vitaminais ir augimo reguliatoriais auginamos žiedinių augalų dulkinės. Iš vienos haploidinės ląstelės susiformuoja 20-40 ląstelių. Žmogus iš jų gali išauginti haploidinius augalus arba , pridėjus cheminių medžiagų, galima paskatinti chromosomų padvigubėjimą. Tokiu būdu išauginami grynai homozigotiniai augalai. Šis būdas naudojamas tada, kai norima išauginti augalą su pasireiškiančiais visais recesyviniais požymiais.

Ląstelių suspensijos kultūra gaunama auginant lapų, stiebų ar šaknų kultūras. Greitai augantis kalius supjaustomas į smulkius gabalėlius, kurie kratomi mitybinėje terpėje, kol subyra į pavienes ląsteles. Taip gaunama ląstelių suspensija. Šiose ląstelėse gaminasi tos pačios cheminės medžiagos, kaip ir visame augale. Augalų ląstelių suspensijos auginamos tam, kad galima būtų gauti reikiamas chemines medžiagas, kurios būtų naudojamos vaistų, kosmetikos ir žemės ūkyje naudojamų chemikalų gamybai. Tokiu atveju nebereikės auginti augalų vien tam, kad būtų galima gauti jų gaminamų cheminių augalų. Sutaupoma vieta, dirvožemis, žmogus nebepriklausytų nuo gamtos sąlygų.

Naudojant visus šiuos vegetatyvinio dauginimo būdus, įvairūs kultūriniai augalai buvo genetiškai patobulinti. Jie tapo atsparesni virusinėms infekcijoms, vabzdžiams kenkėjams bei herbicidams ir nekelia pavojaus gamtinei aplinkai. Tikimasi ateityje gauti tokius augalus, kurie turės daugiau baltymų ir jiems reikės mažiau vandens bei trąšų.

15.8. Augalų augimas ir reagavimas į aplinkos dirgiklius

Visi organizmai reaguoja į aplinkos dirgiklius. Dirginimas paverčiamas organizmui suprantamu signalu, į kurį tam tikru būdu reaguojama. Augalai reaguoja į tokius dirgiklius, kaip šviesa, Žemės trauka ir sezoniniai pokyčiai. Pavasarį, jei tik dirvoje pakanka šilumos ir drėgmės, dygsta sėklos, ir saulės šviesoje pradeda augti daigas. Rudenį, orui atšalus, šaknys ir ūgliai nustoja augti.

Augalai įvairių hormonų dėka reaguoja į dienos šviesą – rudenį meta lapus, nutraukia sėklų ramybės laikotarpį ir pasižymi kitomis reakcijomis. Kai kurios jų – trumpalaikės (augalai per kelias dienas palinksta į šviesos šaltinį, nes hormonas, kurį gamina auganti viršūnėlė, pernešamas iš apšviestos stiebo pusės į esančią šešėlyje). Stiebas išlinksta, nes šešėlyje esančios ląstelės pailgėja labiau negu apšviestoje pusėje. Panašiai išlinks augalas, jei jį su vazonu paguldysime ant šono. Augalo stiebas išlinks į viršų priešinga Žemės traukai kryptimi mažiau nei per 24 valandas. Taip augalai reaguoja į anglies dioksido koncentraciją, infekciją (kur išsivystė infekcija, greitai sunyksta ląstelės, kad sulaikytų tolesnį ligos plitimą), žiotelių varstymasis, reaguojant į šviesos intensyvumą.

Netgi ilgalaikės augalų reakcijos į aplinkos sąlygas tėra augimo ir vystymosi kitimas. Tos pačios rūšies augalai, augantys skirtingomis sąlygomis, gali užaugti labai skirtingos išvaizdos.

Organizmų reakcija į aplinkos dirgiklius – tai jų prisitaikymas, pailginantis gyvenimo trukmę ir tuo pačiu padidinantis rūšies išlikimo galimybes.

Augalo atsakas į aplinkos dirgiklius vadinamas – tropizmu. Tropizmas atsiranda dėl nevienodo augimo: viena organo pusė ilgėja greičiau, negu kita ir todėl augalas išlinksta. Trys geriausiai žinomi augalų tropizmai:

  1. Fototropizmas – vienašalės šviesos sukeltas augalo dalių judėjimas;
  2. Gravitropizmas – Žemės traukos sukeltas augalo dalių judėjimas;
  3. Tigmotropizmas – prisilietimo sukeltas augalo dalių judėjimas.

Fototropizmas vyksta, nes šešėlyje esančioje stiebo pusėje ląstelės ištįsta.

Augalą paguldžius ant šono, galima pastebėti, kad stiebui būdingas gravitropizmas. Stiebas auga aukštyn – priešinga Žemės traukai kryptimi. Šį procesą reguliuoja ląstelėse esantys krakmolo grūdeliai ir hormonai.

Augalo dalių judesys, atsirandantis dėl nevienodo augimo, kurį sukelia mechaninis dirginimas (prisilietimas) iš vienos pusės, vadinamas tigmotropizmu. Tokios reakcijos pavyzdys – ūselių arba vijoklinius stiebus turinčių augalų vyniojimasis apie atramą.

Augalas auga tiesiai, kol prie ko nors neprisiliečia. Tada ląstelės, kurios liečiasi su kietu daiktu (kuolu), auga silpniau, tuo tarpu kitoje stiebo pusėje esančios ląstelės ištįsta. Tigmotropizmas vyksta labai greitai. Ūseliai gali apsivynioti apie atramą per 10 minučių. Šį procesą reguliuoja ATP ir hormonai.

Tigmotropizmui gimininga reakcija į prisilietimą yra tigmomorfozė. Šiuo atveju į aplinkos dirgiklius, tokius kaip vėjas ir lietus, reaguoja visas augalas. Tos pačios rūšies medis, augantis vėjuotoje vietoje, dažnai turi trumpesnį ir storesnį kamieną negu medis, augantis užuovėjoje.

Miego judesiai (suglaudžiami lapai, žiedai) – tai reakcijos, atsirandančios kiekvieną parą, augalui reaguojant į šviesos ir tamsos kaitą. Augalo „laikrodį" nustato fotoperiodas – dienos ir nakties trukmės santykis. Temperatūra šiuo atveju nedaro jokios įtakos arba jos poveikis labai nežymus. Tai leidžia augalams geriau prisitaikyti prie aplinkos sąlygų, nes fotoperiodas geriau atspindi sezono pokyčius negu temperatūros kaita. Juk pavasaris ar ruduo gali būti ir šiltas, ir šaltas.

Kai kurių augalų žiedai išsiskleidžia, o žiotelės atsiveria paprastai ryte, ir užsiveria vakare, o kai kurie augalai nektarą išskiria tuo pačiu dienos ar nakties metu.

Kad augalai reaguotų į dirgiklius, jų ląstelių ir organų veikla turi būti suderinta. Beveik visi signalai perduodami augaluose dalyvaujant hormonams. Tai cheminės medžiagos, kurių susidaro labai nedidelis kiekis ir kurios veikia kitoje organizmo dalyje, negu buvo pagamintos. Įvairias reakcijas tikriausiai sukelia keli hormonai ir, kad jos vyktų, dažniausiai reikalingas tam tikras dviejų ar daugiau hormonų santykis. Hormonai sintetinami ir kaupiami vienoje augalo dalyje, tačiau, atsiradus atitinkamam dirgikliui, jei karnienos indais arba iš ląstelės į ląstelę pernešami į reikalingą augalo vietą.

Dažniausiai randamas natūralus hormonas – auksinas. Jis gaminamas augalo viršūnėlės gaminamajame audinyje, todėl neleidžia vystytis pažastiniams pumpurams. Netyčia ar tikslingai pašalinus viršūninį pumpurą, artimiausi pažastiniai pumpurai pradeda augti, augalas šakojasi. Kiti augalo gaminami hormonai ne tik padeda augalui reaguoti į aplinkos pokyčius, bet ir reguliuoja augimo, nokimo ir senėjimo procesus. Jų dėka augalai sunokina vaisius, o atėjus laikui, veikiant hormonams, numeta lapus ir sunyksta. Šiuos hormonus mokslininkai aktyviai tyrinėja ir šiandien, nes juos galima puikiai naudoti praktiniame žemės ūkyje (skatinti augalų augimą, stabdyti vaisių nokimą ir gedimą, pailginti augalų vegetacijos laiką ir t.t.).

Augalai turi ir streso hormoną, kuris, esant nepalankios sąlygoms palaiko sėklų ir pumpurų ramybę ir priverčia užsidaryti žioteles. Augalas pereina į ramybės būseną ruošdamasis nepalankioms sąlygoms. Tuomet jis nustoja augti, nors aplinkos sąlygos dar yra palankios augimui (rudenį, kai dar šilta). Priverčia žioteles užsidaryti, kai augalui trūksta vandens.

Vaisių nokimą skatina ir lėtina augalų augimą dujos – etilenas. Joms veikiant suaktyvėja fermentai, nuo kurių vaisiai minkštėja. Kadangi etilenas yra dujos ir laisvai sklaidosi ore, statinėje nokstantys obuoliai gali paskatinti toliau nuo jų esančių vaisių nokimą. Etilenas išsiskiria iš žaizdos, kuri atsirado dėl mechaninio pažeidimo arba infekcijos (būtent todėl vienas supuvęs obuolys sugadina visą jų krūvą).

Kai etileno yra ore, slopinamas augalų augimas. Todėl žmonės, apšildantys namus gamtinėmis dujomis, kartais skundžiasi, kad blogai auga kambariniai augalai. Etileno taip pat yra ir automobilių išmetamosiose dujose ir, matyt, todėl augalų augimą slopina į atmosferą patenkantys teršalai. Tereikia tik vienos etileno dalies dešimtyje milijonų oro dalių, kad būtų slopinamas augalo augimas.

Etilenas taip pat dalyvauja augalo lapų, vaisių ir žiedų kritimo procese.

Daugelis fiziologinių pokyčių augaluose susiję su sezoniniais dienos ilgio pokyčiais. Tokie fiziologiniai pokyčiai – tai sėklų dygimas, pumpurų ramybės pabaiga ir senėjimo proceso pradžia. Fiziologinė reakcija į dienos ar nakties ilgumo pokyčius vadinama fotoperiodizmu. Pagal augalų reakciją į šviesą, galima išskirti šias augalų grupes:

  1. Trumpadieniai augalai, pražystantys, kai diena yra trumpesnė už naktį (chrizantema);
  2. Ilgadieniai augalai, žydintys, kai diena ilgesnė už naktį (kviečiai, miežiai, dobilai, špinatai);
  3. Neutralūs augalai, kurių žydėjimas nepriklauso nuo dienos ilgio (pomidorai, agurkai).

Atlikus tyrimus, buvo padaryta išvada, kad augalai žydėjimą reguliuoja ne dienos ilgis, o tamsos (bandymų metu buvo tyrinėta kaip augalai reaguoja į šviesos trikdžius naktį ir dieną. Paaiškėjo, kad dienos metu panaikinus kuriam laikui šviesos šaltinį, augalai nereagavo niekaip ir augo puikiai. Tačiau naktį apšvietus augalus nors trumpais šviesos blyksniais, augalai nustojo žydėti.).

16. Organizmo veiklos reguliavimas ir orientavimasis aplinkoje

Gyvūnai išgyvena todėl, kad jie junta aplinką ir atitinkamai reaguoja į jos pokyčius. Nervų sistema apdoroja gautą informaciją ir koordinuoja raumenų ir griaučių sistemą, todėl gyvūnas gali pagauti grobį, išvengti priešo ir susirasti partnerį. Vidinių sistemų kontrolė ypač svarbi norint palaikyti organizmo homeostazę. Maisto virškinimą, kvėpavimą ir maisto medžiagų išnešiojimą po organizmą – visus šiuos procesus reguliuoja nervų sistema drauge su endokrinine sistema.

Neuronai ir juos sutvirtinančios neuroglijos ląstelės sudaro nervų sistemos organus, tokius kaip žmogaus galvos ir nugaros smegenis bei nervus. Įvairūs receptoriai junta dirginimo pokyčius, ir nervinis impulsas sklinda juntamaisiais neuronais į galvos ir nugaros smegenų įterptinius neuronus. Galvos ir nugaros smegenys apibendrina duomenis ir judinamaisiais neuronais siunčia impulsus į raumenis arba liaukas, o šie atitinkamai reaguoja – susidaro atsakas į dirgiklį. Veikimo principas yra labai parastas, tačiau žmogaus nervų sistema yra nepaprastai sudėtinga.

16.1. Nervų sistemos sandara ir veikimas

Nepaprastai sudėtingas nervinis audinys yra sudarytas iš dviejų pagrindinių rūšių ląstelių:

  1. Neuronų , kuriais sklinda nerviniai impulsai;
  2. Neuroglijos ląstelių, sutvirtinančių ir maitinančių neuronus.

Žmogaus organizme iš nervinio audinio sudaryta centrinė nervų sistema (CNS) ir periferinė nervų sistema (PNS).

Neuronai – tai ląstelės, turinčios tris dalis: dendritus , aksoną ir ląstelės** kūną . Dendritai yra trumpos ataugos, kuriomis gaunama informacija iš kitų neuronų ir perduodami signalai į ląstelės kūną. Tuo tarpu aksonas yra atauga, kuria perduodamas nervinis impulsas iš neurono kūno. Ląstelės kūnas turi branduolį ir kitus organoidus, paprastai esančius visose ląstelėse. Viena iš svarbiausių ląstelės kūno funkcijų yra gaminti mediatorius . Tai aktyvi medžiaga, neuronų sinapsėje** (jungtyje) keičianti gretimo neurono aktyvumą.

Ilgas aksonas vadinamas nervine** skaidula . Jis būna padengtas mielino dangalu**, sudarytu iš kietai susivijusių neuroglijos ląstelių membranų.

Neuronai skirstomi pagal jų funkciją ir formą:

  1. Judinamieji neuronai perduoda nervinius signalus iš CNS į raumenų skaidulas ar liaukas. Jie turi daug dendritų ir vieną aksoną. Šiais neuronais perduodami nerviniai impulsai verčia raumenų skaidulas arba liaukas veikti.
  2. Juntamieji neuronai perduoda nervinius impulsus iš jutimo receptorių į CNS. Turi tik aksonus, kurių galai gali būti pakitę į receptorius.
  3. Įterptiniai neuronai yra CNS. Jie perduoda nervinius impulsus į įvairias CNS dalis. Kai kurie įterptiniai neuronai jungia juntamuosius ir judinamuosius neuronus, kiti perduoda nervinius impulsus iš vienos nugaros smegenų pusės į kitą arba iš galvos smegenų į nugaros smegenis, ir atvirkščiai. Jie taip sudaro sudėtingus ryšius smegenyse, kur vyksta procesai, susiję su mąstymu, atmintimi ir kalba.

Impulsas, sklindantis iš vienos nervinės ląstelės į kitą, visada juda tik viena kryptimi. Nervinio impulso perdavimas iš vieno neurono į kitą trunka užtrunka labai mažai. Tarp neuronų yra labai mažas tarpas. Sritis, kur impulsas iš vieno neurono pereina į kita, vadinama sinapse. Sinapsė sudaryta iš trijų dalių: presinapsinės** membranos , sinapsinio **plyšio ir postsinapsinės** membranos**. Neuronas sugeba palyginti ir sumuoti jį pasiekiančią informaciją prieš perduodamas ją kitam neuronui.

Žmogaus nervų sistema atlieka tris pagrindines funkcijas:

  1. Surenka juntamąją informaciją – odoje ir kituose organuose esantys receptoriai į išorinius ir vidinius dirgiklius reaguoja siųsdami nervinius impulsus į CNS;
  2. Integruoja – informaciją, gaunamą iš viso organizmo, CNS sujungia į visumą;
  3. Skatina veikimą – nerviniai impulsai iš CNS siunčiami į raumenis ir liaukas. Taigi raumenų susitraukimai ir liaukų išskiriamos medžiagos yra atsakas į dirgiklius, kuriuos pajunta receptoriai.

Žmogaus CNS sudaro galvos ir nugaros smegenys, išsidėsčiusios kūno centre. PNS, kuri toliau skirstoma į somatinę ir vegetacinę, sudaro visi galviniai ir nugariniai nervai. Nervai – į stambius kamienus susiliejusios nervinės skaidulos. Jie išsidėstę kūno periferijoje, išeina iš CNS. Tiek CNS, tiek PNS yra tarpusavyje susijusios sistemos.

Įterptiniai neuronai ir neuroglijos ląstelės sudaro didžiąją dalį CNS. Judinamųjų ir juntamųjų neuronų aksonai sudaro nervus. Šių neuronų kūnai yra CNS arba mazguose (ganglijuose). Mazgai yra nervinių ląstelių kūnų telkiniai, esantys PNS.

Periferinė nervų sistema susideda iš galvinių ir nugarinių nervų. Poriniai galviniai nervai jungiasi su galvos smegenimis, o poriniai nugariniai nervai – išsidėstę abipus nugaros smegenų. Periferinės nervų sistemos somatinė dalis, arba somatinė nervų sistema , inervuoja griaučių raumenis, o vegetacinė dalis – lygiuosius raumenis, širdį ir liaukas. Vegetacinė nervų sistema sudaryta iš simpatinės ir parasimpatinės dalių.

Juntamieji nervai sudaryti iš juntamųjų neuronų skaidulų, judinamieji nervai – iš judinamųjų neuronų skaidulų. Mišriuosiuose nervuose yra abiejų tipų skaidulos.

Žmogus turi 12 porų galvinių nervų, kurie inervuoja galvą, kaklą ir kai kurias priekinės kūno dalies sritis.

Žmogaus kūne yra 31 pora nugarinių nervų. Kiekvienas nugarinis nervas atsišakoja nuo nugaros smegenų dviem šaknelėmis, kurios yra stuburo viduje. Užpakalinėje šaknelėje yra juntamųjų neuronų aksonai, perduodantys impulsą nugaros smegenims. Priekinė šaknelė sudaryta iš judinamųjų nervų aksonų, kurie praleidžia impulsus iš nugaros smegenų. Abi šaknelės susijungia prieš pat nugariniam nervui išeinant iš stuburo. Taigi visi nugariniai nervai yra mišrūs, perduodantys impulsus ir į nugaros smegenis, ir iš jų. Nugaros smegenys – tai storas nervinis kamienas, nusitęsiantis išilgai nugaros ir apsaugotas slankstelių. Nugaros smegenis sudaro pilkoji medžiaga ir baltoji medžiaga., centre yra mažytis centrinis kanalas, užpildytas smegenų skysčiu.

16.2. Somatinė ir vegetacinė nervų sistemos

Somatinę nervų sistemą sudaro visi nervai, inervuojantys judamąjį aparatą bei išorinius jutimo organus, taip pat ir esančius odoje. Išoriniai jutimo organai yra receptoriai , kurie priima aplinkos dirginimus ir tada sukuria nervinius impulsus.

Refleksas yra nevalingas atsakas į pokyčius, įvykstančius organizmo viduje ar išorėje. Kai kuriuos refleksus valdo galvos smegenys, bet kitiems, tokiems kaip rankos atitraukimas, galvos smegenys nėra būtinos. Čia jau dalyvauja nugaros smegenys.

Palietus ranka aštrų daiktą, odos receptorius sukuria nervinius impulsus, kurie sklinda juntamojo neurono aksonu link šios ląstelės kūno ir CNS. Iš ląstelės kūno impulsai toliau sklinda juntamojo neurono aksonu. Jie perduodami per daugelį įterptinių neuronų, iš kurių paskutinysis siejasi su judinamuoju neuronu. Juo nervinis impulsas pasiekia raumenų skaidulas, kurios tada susitraukia ir padeda atitraukti ranką nuo aštraus daikto. Reakcija gali būti daugialypė: žmogus gali pažvelgti į objekto pusę, atšokti ir surikti iš skausmo. Visa ši reakcijų seka įmanoma todėl, kad juntamasis neuronas sudirgina kelis įterptinius neuronus. Jie perduoda impulsus į visas CNS dalis, taip pat į galvos smegenis, kurios leidžia žmogui suvokti dirgiklį ir savo reakciją į jį. Kai kuriuose reflekso lankuose juntamieji neuronai perduoda impulsą ne įterptiniams neuronams, bet tiesiai judinamiesiems neuronams.

Reflekso lankas :

Dirgiklis

receptorius

juntamasis neuronas

CNS

judinamasis neuronas

raumuo arba liauka

Refleksai gali būti:

  1. Nesąlyginiai (įgimti): organizmas juos turi tik gimęs ir jie neišnyksta visą gyvenimą (vėmimo, mirksėjimo, kosėjimo, čiaudėjimo, čiulpimo);
  2. Sąlyginiai (įgyti): organizmas juos įgyja gyvenimo eigoje ir ilgą laiką jų nenaudojant, jie išnyksta (važiavimas dviračiu, plaukimas, kalbėjimas svetima kalba, čiuožimas ir t.t.).

Vegetacinė nervų sistema (autonominė) yra periferinės nervų sistemos dalis, sudaryta iš neuronų, inervuojančių vidaus organus ir veikiančių nepriklausomai nuo asmens valios. Juntamieji neuronai, priklausantys vegetacinei sistemai ir ateinantys iš vidaus organų, leidžia mums pajusti skausmą organizmo viduje.

Vegetacinė sistema susideda iš dviejų dalių: simpatinės ir parasimpatinės nervų sistemos. Abi jos veikia automatiškai ir paprastai nepriklausomai nuo žmogaus valios, inervuoja vidaus organus ir kiekvienam impulsui naudoja du judinamuosius neuronus ir vieną mazgą.

Dauguma simpatinės sistemos skaidulų atsišakoja krūtininės ir juosmeninės nugaros smegenų dalies. Ši sistema ypač svarbi pavojaus atveju. Kai tenka gintis nuo priešo ar bėgti nuo pavojaus, dirbantiems raumenims reikia daug gliukozės ir deguonies. Simpatinė sistema paskatina širdies darbą, išplečia bronchus ir padidina kvėpavimo dažnį. Simpatinė sistema slopina virškinamojo trakto veiklą, nes virškinimas nėra būtinybė, kai žmogui gresia pavojus.

Keli galviniai nervai drauge su skaidulomis, atsišakojusiomis nuo kryžmeninės nugaros smegenų dalies, sudaro parasimpatinę nervų sistemą. Ši sistema siejama su atsipalaidavimo būsena (padeda susitraukti akies vyzdžiui, skatina virškinimą, lėtina širdies plakimą.

16.3. Galvos ir nugaros smegenys

Centrinė nervų sistema (CNS) susideda iš nugaros ir galvos smegenų, kuriose yra koordinuojami ir analizuojami nerviniai impulsai. Nugaros smegenis supa slanksteliai, be to, jos, kaip ir galvos smegenys, turi tris apsaugines plėves, vadinamas dangalais. Tarpai tarp dangalų užpildyti smegenų skysčiu , kuris apsaugo centrinę nervų sistemą, sušvelnindamas smūgius, tenkančius žmogaus kūnui.

Nugaros smegenys atlieka dvi pagrindines funkcijas: jos yra daugelio refleksinių reakcijų centras ir atlieka ryšininko vaidmenį tarp galvos smegenų ir nugarinių nervų, išeinančių iš nugaros smegenų.

Įterptinių neuronų ilgos mielinės skaidulos vadinamos laidais. Šie laidai jungia galvos smegenis su nugaros smegenimis. Nugarinėje pusėje išsidėstę daugiausia kylantieji laidai , kuriais informacija perduodama į galvos smegenis, o priekinėje nugaros smegenų pusėje daugiausia yra nusileidžiantieji laidai , nešantys informaciją iš galvos smegenų. Kadangi laidai tam tikroje vietoje persikryžiuoja, kairioji galvos smegenų pusė kontroliuoja dešiniąją kūno pusę, o dešinioji smegenų pusė – kairiąją kūno pusę.

Žmogaus galvos smegenis sudaro pailgosios smegenys, smegenėlės, tiltas, vidurinės smegenys, hipotalamas, gumburas ir galvos smegenų pusrutuliai. Galvos smegenyse yra 4 ertmės, vadinamos skilveliais. Jie gamina smegenų skystį ir atlieka apsauginę funkciją.

Pailgosiose smegenyse yra daug gyvybinių centrų, kontroliuojančių širdies plakimą, kvėpavimą ir kraujagyslių tonusą (kraujo spaudimą). Jose taip pat yra refleksiniai vėmimo, kosėjimo, čiaudėjimo, žagsėjimo ir rijimo centrai. Čia dar yra kylantieji ir nusileidžiantieji laidai, jungiantys nugaros smegenis su aukščiau esančiais smegenų centrais.

Tiltas veikia drauge su pailgosiomis smegenimis, reguliuodami kvėpavimo greitį. Tilte yra refleksiniai centrai, susiję su galvos judesiais reaguojant į regos ir klausos dirgiklius.

Vidurinės smegenys dar turi refleksinius regos, klausos ir lytėjimo centrus.

Hipotalamas ir gumburas yra smegenų dalyje, vadinamoje tarpinėmis smegenimis. Hipotalamas palaiko organizmo homeostazę. Jame yra alkio, miego, troškulio, kūno temperatūros, vandens balanso ir kraujo spaudimo reguliavimo centrai. Hipotolamas kontroliuoja ir hipofizę, taigi jungia endokrininę ir nervų sistemas. Gumburas surenka ir paskirsto juntamąją informaciją.

Smegenėlės koordinuoja judesius ir užtikrina, kad griaučių raumenys dirbtų drauge ir kūnas judėtų tolygiai ir grakščiai. Reguliuoja raumenų tonusą ir impulsų perdavimą į raumenis, nuo kurių priklauso kūno laikysena. Jos gauna informaciją apie kūno padėtį iš vidinės ausies ir tada siunčia impulsus į raumenis, kurie susitraukdami palaiko arba atstato pusiausvyrą.

Pusrutuliai , priekinė smegenų dalis, žmogaus galvos smegenyse drauge yra ir didžiausia jų dalis. Ji susideda iš dviejų didelių pusrutulių , kuriuos jungia nervinių skaidulų tiltas, vadinamas didžiąja smegenų jungtimi. Išorinė pusrutulių dalis, vadinama žieve , yra labai išsivysčiusi ir pilkos spalvos, nes sudaryta iš neuronų kūnų ir trumpų skaidulų.

Kiekvieno pusrutulio paviršiuje išskiriamos 4 skiltys: kaktinė , momeninė , smilkininė ir pakaušinė. Kiekviena skiltis kontroliuoja judesius ir leidžia mums sąmoningai valdyti raumenis. Momeninė skiltis surenka informaciją iš odos receptorių. Pakaušinė dalis analizuoja regos informaciją. Smilkininėje dalyje yra juntamosios klausos ir uoslės zonos. Kaktinėje skiltyje yra mąstymo ir atminties zonos.

Tik pusrutuliai atsakingi už sąmoningą veiklą, ir jie yra smegenų dalis, valdanti mąstymą ir protą. Pusrutuliai reguliuoja žemiau esančių galvos smegenų dalių veiklą, inicijuoja valingą motorinę veiklą ir reguliuoja smegenėlių veiksmus.

Limbinę sistemą sudaro kai kurios sąmoningų ir nesąmoningų smegenų dalys. Stimuliuojant įvairias limbinės sistemos dalis, juntamas įniršis, skausmas, malonumas ar liūdesys. Matyt, limbinė sistema, reguliuojanti malonius ar nemalonius pojūčius, kuriuos sukelia gyvenimiška patirtis, skatina individą elgtis taip, kad padidėja jo galimybės išgyventi.

Limbinė sistema taip pat susijusi su mokymosi ir atminties procesais. Tyrimais įrodyta, kad išmokstama, kai padidėja sinapsių skaičius, o užmirštama, kai sinapsių skaičius sumažėja. Limbinė sistema yra būtina ir trumpalaikei, ir ilgalaikei atminčiai. Ši sistema taip pat susijusi su sensorinėmis lytėjimo, uoslės, regos ir kitomis sritimis, paaiškina bet kokio dirgiklio gebėjimą atgaivinti atmintyje sudėtingą vaizdą.

16.4. Nervų sistema ir narkotinės medžiagos

Narkotikai, kuriuos žmonės vartoja kelti nuotaikai ir gerinti emocinei būsenai, veikia normalias kūno funkcijas, dažniausiai kliudydami mediatoriams išsilieti sinapsėje arba būti paimtiems atgal.

Alkoholis. Nuosaikiai gerti alkoholinius gėrimus įmanoma, bet dažnai išsivysto priklausomybė nuo alkoholio. Alkoholio vartojimas tampa alkoholizmu arba liga, kai alkoholis pradeda komplikuoti žmogaus socialinius santykius, sveikatą, darbingumą arba nuovokumą. Alkoholizmas prasideda dėl atsirandančių užslėptų psichikos sutrikimų ar paveldimų fiziologinių pokyčių (alkoholikų vaikai).

Alkoholis pirmiausia skaidomas kepenyse, kur jis sutrikdo glikolizės ir Krebso ciklo eigą. Susidaro pieno rūgštis, kraujo pH sumažėja, ir jo reakcija tampa rūgšti. Kadangi Krebso ciklo reakcijos nustoja vykusios, aktyvios acto rūgšties perteklius nebeskaidomas ir verčiamas į riebalus – kepenys pradeda juos kaupti. Riebalų kaupimas – pirmoji kepenų irimo stadija – gali prasidėti ir vieną kartą išgėrus daug alkoholio. Antrojoje irimo stadijoje prasideda kepenų audinio surandėjimas. Nebegeriant, kepenys pajėgia atsistatyti ir vėl tampa normalios. Jei gerti nemetama, išsivysto trečioji paskutinė ir negrįžtama stadija – kepenų cirozė: kepenų ląstelės žūva, kietėja ir tampa oranžinės spalvos.

Be to, girtavimas trukdo tinkamai mitybai. Alkoholis yra daug energijos turintis produktas. Tačiau šios kalorijos yra bevertės, nes su jomis organizmas negauna reikalingų maisto medžiagų. Be jų kaulų čiulpuose negali susidaryti eritrocitai ir leukocitai. Slopinama imuninė sistema, ir padidėja skrandžio, kepenų, plaučių, kasos, žarnyno ir liežuvio vėžio galimybė. Baltymų skaidymas ir aminorūgščių metabolizmas taip slopinami, kad netgi papildomas baltymų vartojimas negelbsti nuo jų trūkumo. Atrofuojasi ir susilpnėja raumenys. Riebalai kaupiasi širdies raumenyje ir išsivysto hipertenzija (aukštas kraujospūdis). Padidėja širdies aritmijos ir širdies infarkto tikimybė.

Nikotinas. Rūkant cigaretę, nikotinas greitai pasklinda po visus organus, taip pat ir po centrinę nervų bei periferinę nervų sistemas. CNS nikotinas skatina neuronus atsipalaiduoti dopominą, mediatorių, kuris susijęs su elgsena. Dopomino perteklius sustiprina poveikį, dėl to vystosi priklausomybė nuo šio narkotiko. Padidėja griaučių raumenų aktyvumas, didėja širdies susitraukimų dažnis ir kraujo spaudimas bei virškinamojo trakto judesiai. Kartais rūkymas netgi sukelia vėmimą ar viduriavimą.

Daugeliui rūkorių sunku atsikratyti šio įpročio, nes priklausomybė nuo nikotino yra ir psichologinė, ir fiziologinė. Nikotino abstinencija pasireiškia galvos ir skrandžio skausmu, susierzinimu, nemiga. Tabake yra ne tik nikotino, bet ir daug kenksmingų medžiagų. Rūkymas prisideda prie ankstyvosios mirties nuo vėžio (plaučių, gerklų, burnos, gerklės, kasos, šlapimo pūslės). Rūkymas skatina atsirasti lėtines ligas (bronchitą ir emfizemą) ir didina širdies infarkto tikimybę dėl širdies ir kraujagyslių ligų.

Marihuana. Poveikis įvairus ir priklauso nuo suvartojamo kiekio bei narkotiko stiprumo, vartojimo patyrimo ir aplinkos, kurioje ji vartojama. Paprastai marihuaną pavartojęs žmogus patiria švelnią euforiją su regos ir mąstymo pokyčiais, dėl kurių atsiranda erdvės ir laiko iškraipymai. Nebekoordinuojami judesiai, prarandamas gebėjimas susikoncentruoti ir rišliai kalbėti.

Pastoviai ją vartojant gali išsivystyti lėtinis apsinuodijimas (haliucinacijos, nerimas, depresijos, greita minčių kaita, laikysenos deformacijos, paranoidinės reakcijos ir panašūs psichopatiniai simptomai).

Marihuana priskiriama haliucinogenams. Manoma, kad ji, kaip ir LSD, daro įtaką serotonino, dirginančio smegenų mediatoriaus, veiklai.

Atrodo, kad vartojant marihuaną, fizinė priklausomybė nuo šio narkotiko neišsivysto, bet dėl euforijos ir raminamojo poveikio gali atsirasti psichinė priklausomybė. Nuolat intensyviai vartojant, taip pat atsiranda potraukis. Dėl rūkymo būdo į plaučius patenka ir toksinių medžiagų, tarp jų kancerogenų, manoma, kad nuo ilgalaikio marihuanos rūkymo dideliais kiekiais gali išsivystyt lėtinės kvėpavimo takų ligos ir palučių vėžys. Sukelia ilgalaikius smegenų pažeidimus, atsiranda dauginimosi funkcijų sutrikimų.

Kokainas. Parduodamas miltelių arba kreko, stipresnio ekstrakto pavidalu. Sukelia euforiją, kuri lyg banga užplūsta po narkotiko pavartojimo. Įkvepiant kokaino, šis efektas pasireiškia per keletą minučių, įšvirkščiant – per 30 sekundžių, o rūkant – greičiau kaip per 10 sekundžių. Euforija trunka tik kelias sekundes, po to ją keičia susijaudinimas (5-30 minučių). Vėliau vartotojas pradeda jausti nerimą, susierzinimą ir depresiją. Kad atsikratytų šių pojūčių, žmogus siekia dar pavartoti narkotiko, kaskart kartodamas šį ciklą. Toks svaiginimasis gali trukti daug dienų, po to jis jaučiasi sugniuždytas. Ilgai piktnaudžiaujantis kokainu žmogus yra hiperaktyvus ir nejaučia alkio, nenori miego, jo lytinis potraukis padidėjęs. Pagirių periodu žmogus jaučia nuovargį, yra prislėgtas ir susierzinęs, sunkiai koncentruoja mintis, daug ką pamiršta, jo netraukia seksas. Kokainą vartojantys vyrai dažnai būna impotentai.

Prie kokaino labai priprantama. Didelės narkotiko dozės sukelia širdies priepuolius, gali sustoti širdis ir kvėpavimas. Narkomanų kūdikiai kenčia abstinencijos priepuolius, gali turėti nervinių ar vystymosi sutrikimų.

Heroinas. Heroinas gaunamas iš morfino, opiumo alkaloido. Paprastai narkomanai jį įsišvirkščia. Po injekcijos į veną narkotiko poveikis pajuntamas po minutės, o maksimumą pasiekia per 5 minutes. Žmogų apima euforija, skausmas mažėja. Pašaliniai poveikiai gali būti pykinimas, vėmimas, nuotaikos sutrikimas, kvėpavimo ir kraujotakos sulėtėjimas, pasibaigiantis mirtimi.

Jie mažina skausmą, dirgina limbinę sistemą, todėl atsiranda malonumo pojūtis.

Heroiną vartojantys žmonės, tampa nuo jo priklausomi. Laikui bėgant organizmas gamina vis mažiau endorfinų. Organizmas pradeda taip toleruoti narkotiką, kad žmogus vien abstinencijos simptomams numalšinti turi vartoti vis didesnes narkotiko dozes. Iš pradžių po injekcijos patirta euforija vėliau nebejaučiama. Abstinencijos simptomai yra prakaitavimas, vyzdžių išsiplėtimas, drebulys, neramumas, vidurių spazmai, pašiurpusi oda, viduriavimas, vėmimas, padidėjęs kraujospūdis, sutankėjęs kvėpavimas. Ypač priklausomus nuo šio narkotiko žmones vargina raumenų mėšlungis, sutrinka kvėpavimas, jie gali net mirti. Fiziškai priklausomų nuo heroino moterų kūdikiai junta tokius pat abstinencijos simptomus.

16.5. Žmogaus humoralinio reguliavimo sistema

Endokrininė sistema koordinuoja kūno dalis hormonais vadinamomis cheminėmis medžiagomis. Hormonai paprastai išskiriami į kraują. Jie reguliuoja viso kūno procesus.

Hormonu laikoma organinė cheminė medžiaga, pagaminta vienos ląstelių grupės ir veikianti kitą grupę. Paprastai organą – taikinį hormonai pasiekia per kraują. Į hormoną reaguojančio organo ląstelės turi ypatingus receptorius, kurie jungiasi su hormonu kaip raktas su spyna. Hormonai dalyvauja perduodant signalus.

Smegenyse yra neurosekrecinių ląstelių, kurios gamina hormonus, kontroliuojančius endokrininių liaukų veiklą.

Hormonai skiriami į steroidinius ir nesteroidinius. Steroidiniai hormonai gaminami antinkščiuose, kiaušidėse ir sėklidėse. Jie sintetinami iš cholesterolio. Jų funkcija – baltymų sintezės suaktyvinimas.

Nesteroidiniai hormonai yra baltymai ar peptidai, koduojami genuose ir sintetinami citoplazmoje esančiose ribosomose.

Humoralinio ir nervinio reguliavimo palyginimas

Požymis Humoralinis reguliavimas Nervinis reguliavimas
Poveikio trukmė Ilga Trumpa
Poveikis prasideda Negreitai Greitai
Sklinda Krauju Nervais
Vieta Organas Raumuo arba liauka

Vidaus sekrecijos liaukos neturi latakų ir gaminamas medžiagas išskiria į kraują, o išorinės sekrecijos liaukos turi latakus ir išskiria gaminamas medžiagas į kūno paviršių (prakaito, ašarų liaukos ir kt.) arba į kitų organų vidų (skrandžio, seilių liaukos ir kt.). Mišrios sekrecijos liaukos turi latakus ir gaminamas medžiagas išskiria ir į organų vidų per juos, ir į kraują (kasa, lytinės liaukos). Hormonai gali būti priešingi ir slopinti vienas kito veikimą, taip reguliuodami organizmo funkcijas (insulinas – gliukagonas, adrenalinas – nonadrenalinas).

Endokrininė sistema ypač svarbi homeostazei, nes reguliuoja jos pastovios terpės palaikymą.

Vidaus sekrecijos liaukos:

  1. Hipotalamas ;
  2. Hipofizė. Gamina antidiurezinį hormoną (ADH), kuris reguliuoja šlapimo susidarymą; gamina oksitociną, kuris sukelia gimdos susitraukimus ir skatina pieno išsiskyrimą iš pieno liaukų; gamina augimo hormoną, lemiantį individo ūgį, skatina ląstelių dalijimąsi, baltymų sintezę ir kaulų augimą; gamina hormoną prolaktiną, kurio reikia angliavandenių ir riebalų apykaitai; gamina hormoną, reguliuojantį melanino gamybą; gamina hormonus, reguliuojančius kitų liaukų veiklą (skydliaukės, antinkščių ir lytinių liaukų veiklą).
  3. Skydliaukė. Didelė kakle esanti liauka. Skydliaukės gaminami hormonai turi jodo (todėl, jei žmogui trūksta jodo, skydliaukė padidėja). Gamina tiroksiną, kuris reguliuoja hipofizės veiklą, pagreitina ląstelių medžiagų apykaitos greitį, reguliuoja brendimą; gamina kalcitoniną, kuris mažina kalcio kiekį kraujyje.
  4. Priešskydinė liauka.
  5. Antinkščiai. Yra virš kiekvieno inksto. Hormonų kiekis padidėja streso metu, padeda reaguoti į pavojų ir atsigauti po streso. Gamina adrenaliną ir nonadrenaliną, kurie sukelia visus kūno pokyčius reaguojant į pavojų ar atsigaunant po jo (padidėja gliukozės kiekis kraujyje ir išauga apykaitos greitis, išsiplečia bronchiolės ir pagreitėja kvėpavimas, virškinamojo trakto ir odos kraujagyslės susitraukia, o griaučių raumenų išsiplečia, širdies raumuo susitraukia didesne jėga, o širdies plakimo dažnis padidėja); gamina nedidelį kiekį vyriškų ir moteriškų hormonų abiejų lyčių organizmuose; Gamina kortizolį, kuris skatina baltymų skaidymą organizme, mažina uždegiminius procesus; gamina aldosteroną, kuris reguliuoja Na ir K jonų išskyrimą inkstuose; kiti gaminami hormonai reguliuoja pastovų kraujo tūrį organizme.
  6. Kasa. Tai mišri liauka gaminanti virškinimo fermentus ir hormonus – insuliną ir gliukagoną. Visos organizmo ląstelės energijos gauna iš gliukozės. Sveikam kūnui palaikyti svarbu, kad gliukozės koncentracija išliktų normos ribose. Insulinas išskiriamas po valgio, kai gliukozės koncentracija būna didelė. Insulinas stimuliuoja kepenų riebalines ir raumenų ląsteles pasisavinti ir naudoti gliukozę, stimuliuoja gliukozės virtimą glikogenu kepenyse ir raumenyse, skatina raumenų kaupimąsi ir stabdo jų kaip energijos šaltinio naudojimą. Todėl insulinas yra hormonas, mažinantis gliukozės koncentraciją kraujyje. Gliukagoną kasa išskiria tarp valgymų kraujyje. Jis skatina kepenis skaidyti glikogeną, riebalinį audinį – skaidyti riebalus. Gliukagono veikimas didina gliukozės koncentraciją kraujyje.
  7. Lytinės liaukos. Tai mišrios liaukos. Sėklidės gamina androgenus – vyriškuosius hormonus, o kiaušidės – estrogenus ir progesteronus – moteriškuosius hormonus. Brendimas – tai toks žmogaus gyvenimo tarpsnis, kai subręsta lytiniai organai ir išsivysto antriniai lytiniai požymiai. Brendimo metu išskiriamas testosteronas skatina sėklidžių ir kitų lytinių organų subrendimą. Jo dėka atsiranda antriniai lytiniai požymiai (plaukuotumas, balso mutacija ir kt.). Testosteronas reguliuoja lytinį potraukį, didina fizinę jėgą. Taip pat reguliuoja spuogus ir kūno kvapą, taip pat plikimą. Estrogenai ir progesteronai skatina lytinį brendimą, kiaušialąsčių vystymąsi, lemia moterų plaukuotumą, riebalų pasiskirstymą, reguliuoja menstruacinį ciklą.
  8. Užkrūčio liauka.
  9. Kankorėžinė liauka.

17. Organizmų genetika

17.1. Monohibridinis kryžminimas

Tėvai perduoda paveldimą informaciją palikuonims, tačiau nesunku pastebėti, kad palikuonys skiriasi nuo savo tėvų, turi naujų požymių.

Genetikos mokslo pradininku laikomas G. Mendelis. Tai anglų vienuolis, kuris studijavo matematiką ir domėjosi gamta. Ją dėstė mokykloje. Savo tyrimams G. Mendelis pasirinko kvapiuosius žirnius. Jo pasirinkimas buvo labai geras, nes žirniai yra savidulkiai augalai, bet juos labai lengva ir apdulkinti kryžmiškai, jie greitai auga, nereiklūs aplinkos sąlygoms. Be to, kvapiųjų žirnių požymiai ryškiai matomi, todėl lengva juos atskirti ir skaičiuoti. G. Mendelis žirnius kryžmino ir tyrinėjo pagal 7 požymius: stiebo aukštį, ankšties formą, sėklos formą, sėklos spalvą, žiedų vietą stiebe, žiedo spalvą, ankšties spalvą. G. Mendelio tyrinėjimo pagrindinis rezultatas – jo sukurti trys pagrindiniai genetikos dėsniai. Šie dėsniai šiuo metu pilnai patvirtinti ir įrodyti, atlikus detalius genetinius tyrinėjimus.

Pradžioje G. Mendelis atliko monohibridinį** kryžminimą . Monohibridinis kryžminimas – tai organizmų kryžminimas, kurie skiriasi tarpusavyje vienu požymiu(monohibridinis kryžminimas galioja tik tada, kai tą požymį lemia vienas genas). Pradinė kryžminamų organizmų karta vadinamaP **karta (tėvas), o pirmos kartos palikuonis F1 karta.

Kryžmindamas G. Mendelis pastebėjo, kad sukryžminus skirtingus organizmus pagal tam tikrą požymį, visi F1 kartos palikuonys gali būti vienodi.

Pvz.: Raudonos spalvos tulpės buvo sukryžmintos su baltomis. Raudona spalva dominuoja** (A) , o balta yra recesyvinė**(a). Visos F1 kartos tulpės išaugo raudonos.

P AA x aa (kryžminamų organizmų genotipai (raidės) visada užrašomos dviem raidėmis, nes organizmai yra dipoidiniai. Viena raidė vadinama aleliu – tai genas, esantis chromosomoje ir lemiantis požymį. Aleliniai genai yra homologinių chromosomų toje pačioje vietoje, vadinamoje geno sritimi. Homologinės chromosomos – tai dvi vienodos chromosomos, turinčios vienodus genus).

g A,A ir a , a (g raide užrašomos tą požymį lemiantys aleliai, kurie gali būti randami lytinėje ląstelėje. Kaip prisimenate, ląstelėje yra haploidinis chromosomų rinkinys, todėl gali būti tik po vieną kiekvieno požymio alelį (geną)).

F1

A A
a Aa Aa
a Aa Aa

Nubraižyta lentelė vadinama Peneto gardele. Šią požymių skaičiavimo sistemą sukūrė genetikas R.C. Penetas ir pavadino savo vardu. Šiuo būdu skaičiuojant ir surašant alelius, labai greitai ir gerai matomas rezultatas. Lentelės viršutinėje eilutėje užrašomas vienas tėvinis organizmas, o šone – kitas. Kaip matome, visų F1 kartos tulpių genotipai vienodi (Aa), todėl jos ir žydėjo visos raudonai. Genotipai parodo, kokie alelių deriniai susidaro po apvaisinimo: recesyvinis – aa, dominantinis – AA, Aa, homozigotinis (kai abu aleliai yra vienodi) – AA, aa, heterozigotinis – Aa. Fenotipas nusako individo išvaizdą (šiuo atveju, tulpių raudona ir balta spalvos.

Palikus F1 kartos heterozigotinius (Aa) individus savaiminiam kryžminimuisi, F2 kartoje palikuonys skirtųsi vienas nuo kito. 75 procentai individų turėtų dominantinį fenotipą, o 25 procentai – recesyvinį. F2 kartoje išryškėtų recesyvinis genas, kurį nešiojo F1 kartos organizmai. O fenotipo skilimo santykis būtų – 3:1.

Pvz.: F1 kartos raudonos tulpės buvo paliktos savaiminiam kryžminimuisi. F2 kartos tulpių 75 procentai buvo raudonos, 25 proc. – baltos.

P Aa x Aa

g A, a ir A, a

F2

A a
A AA Aa
a Aa aa

Pagal Peneto gardelę matome, kad tulpių fenotipai ir genotipai nebevienodi. Genotipas : 1:2:1 (1AA:2Aa:1aa), fenotipas 3:1 (3 raudonos – AA, Aa, Aa ir 1 balta – aa), t.y. 75proc. raudonų ir 25proc. baltų tulpių.

Tarp F2 palikuonių santykį 3:1 galima gauti, jeigu:

  1. F1 kartoje paveldimas požymis būtų heterozigotinis, t.y. vienas alelis dominuotų kito atžvilgiu ir abu kryžminami individai būtų heterozigotiniai;
  2. Aleliai išsiskirtų susidarant gametoms ir kiekviena gameta turėtų tik po vieną požymio variantą (arba A, arba a);
  3. Apvaisinimo metu abiejų tipų vyriškos ir moteriškos gametos susilietų atsitiktinai.

Vykstant mejozei, chromosomų skaičius sumažėja, nes bivalentą sudarančios chromosomos išsiskiria ir gametų chromosomose lieka tik po viena alelį kiekvienam požymiui.

Bet kurio tipo moteriška gameta gali susilieti su bet kurio tipo vyriška gameta, tai grynas atsitiktinumas. Taigi reikia tirti kuo daugiau palikuonių, kad būtų galima patikrinti kuo daugiau palikuonių ar iš tiesų gaunamas laukiams skilimo pagal fenotipus santykis 3:1. Tik turėdami pakankamai daug palikuonių galime būti tikri, kad kiekvienas genetiškai skirtingas spermatozoidas galėjo apvaisinti kiekvieną genetiškai skirtingą kiaušialąstę.

Žinia, žmonės tiek palikuonių negali turėti. Žmonėms kur kas svarbiau nustatyti, kokia tikimybė, kad būsimasis naujagimis turės tą ar kitą iš tėvų paveldėtą požymį. Beje, turime nepamiršti, kad kiekvieno vaiko su konkrečiu požymiu gimimo tikimybė nepriklauso nuo to, ar šį požymį jau paveldėjo ankščiau gimę broliai ir seserys.

Norint nustatyti, ar dominantinio fenotipo individas yra homozigotinis ar heterozigotinis, šiais laikais taikomas analizuojamasis kryžminimas.

Pvz.: Žirgyno savininkas nusipirko juodos spalvos grynaveislį žirgą (juoda spalva dominuoja baltos spalvos atžvilgiu). Norėdamas patikrinti žirgo genotipą, jis sukryžmino žirgą su balta kumele.

A variantas: kai žirgas dominantinis homozigota.

P AA x aa

g A, A ir a,a

F1

A A
a Aa Aa
a Aa Aa

Visi gimę kumeliukai buvo juodi, o tai įrodo, kad žirgas yra dominantinis homozigota.

B variantas: kai nupirktas žirgas buvo heterozigota.

P Aa x aa

g A, a ir a,a

F1

A a
a Aa aa
a Aa aa

Gimusių kumelių genotipas ir fenotipas išsiskyrė santykiu 1:1. 50 proc. gimusių kumeliukų bus juodi dominantiniai heterozigotos (Aa) ir 50proc. bus balti recesyviniai homozigotos (aa).

17.2. Dihibridinis kryžminimas

Dihibridinis kryžminimas – tai kryžminimas, kai individai tarpusavyje skiriasi dviem požymiais.

Kryžminant dominantinį homozigotą su recesyviniu homozigota, visi F1 kartos palikuonys bus vienodi, jų fenotipas bus toks pats, kaip ir tėvinio individo - dominantinio homozigotos.

Pvz.: Sukryžminus raudonas ilgais stiebais tulpes su baltomis trumpastiebėmis tulpėmis, F1 kartos tulpės išaugo raudonos ir ilgais stiebais.

Raudona spalva – A, balta – a, ilgas stiebas – B, trumpas stiebas – b.

P AABB x aabb

g AB ir ab

F1

AB
ab AaBb

Pagal Peneto gardelę matome, kad visi F1 kartos individai buvo heterozigotiniai pagal abu požymius ir jų fenotipas – raudonas žiedas, ilgas stiebas.

Palikus F1 kartos tulpes savidulkai, F2 kartos tulpės buvo įvairių genotipų ir fenotipų, nes išryškėjo visi recesyviniai požymiai ir susidaro visų įmanomų tipų genotipai.

P AaBb x AaBb

g AB, Ab, aB, ab ir AB, Ab, aB, ab

F2

AB Ab aB ab
AB AABB AABb AaBB AaBb
Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
ab AaBb Aabb aaBb aabb

Skilimo santykis pagal fenotipą:

Raudonos ilgastiebės tulpės: AABB, AABb, aABB, aAbB, AABb, aABb, AaBB, AabB, AaBb – 9 tulpės iš 16.

Raudonos trumpastiebės tulpės: AAbb, Aabb, Aabb – 3 tulpės iš 16.

Baltos ilgastiebės tulpės: aaBB, aaBb, aaBb – 3 tulpės iš 16.

Baltos trumpastiebės tulpės: aabb – 1 iš 16.

Skilimo santykis pagal fenotipą: 9:3:3:1.

Dihibridams taip pat taikomi analizuojantys kryžminimai, kai norima sužinoti ar dominantinius požymius turintis individas yra homozigotinis ar heterozigotinis pagal bet kurį iš požymių.

Atliekant analizuojantį kryžminimą, tiriamas dominantinio fenotipo individas kryžminamas su recesyvinio fenotipo individu.

Pvz.: Juodi trumpo kailio triušiai yra dominantiniai baltų ilgakailių triušių atžvilgiu. Triušių veisėjas nori įsitikinti, kad jo juodas trumpakailis triušio patinas yra dominantinis homozigota. Jis sukryžmino šį triušį su recesyvine homozigotine patele.

A variantas: kai patinas dominantinis homozigota pagal abu požymius.

P AABB x aabb

g AB ir ab

F1

AB
ab AaBb

Visi gimę triušiukai bus juodi ir trumpu kailiu, o tai įrodo kad patinas yra dominantinis homozigota pagal abu požymius.

B variantas: kai patinas heterozigotinis pagal vieną požymį.

P AaBB x aabb

g AB, aB ir ab

F1

AB aB
ab AaBb aaBb

Pagal Peneto gardelę matosi, kad 50proc. tikimybė, kad gims juodi trumpakailiai triušiukai ir 50proc. tikimybė, kad gims balti trumpakailiai triušiukai. Skilimo santykis 1:1.

C variantas: kai patinas yra heterozigotinis pagal abu požymius.

P AaBb x aabb

g AB, aB, Ab, ab ir ab

F1

AB Ab aB ab
ab AaBb Aabb aaBb aabb

Skilimo santykis 1:1:1:1. 25proc triušiukų gims juodi trumpakailiai, 25proc. triušiukų bus juodi ilgakailiai, 25proc. triušiukų bus balti trumpakailiai ir 25proc. triušiukų bus balti ilgakailiai. Šio kryžminimo atveju išryškėjo visi įmanomi fenotipai pagal abu požymius.

17.3. Nepilnas dominavimas ir kodominavimas

Šiandien jau žinoma, kad dominavimas gali būti įvairaus laipsnio, kad vieną požymį gali lemti daugiau nei vienas genas, kad vienas genas gali daryti įtaką kitam genui ir kad aplinka irgi gali turėti lemiamos reikšmės fenotipui.

Nevisiškas (nepilnas) dominavimas, kai nė vienas iš alelių nedominuoja visiškai.

Pvz.: Sukryžminus raudoną kvapiąją vakarutę su balta kvapiąja vakarute, F1 kartos visi palikuonys bus rožiniais žiedais.

P R1R1 x R2R2

g R1 ir R2

F1

R1
R2 R1R2

Visos pražydusios F1 kartos vakarutės bus rožiniais žiedais, o jų genotipas bus heterozigotinis, tačiau fenotipas tarpinis, nes nei R1 alelis, nei R2 alelis negali vienas kito visiškai nustelbti.

Palikus F1 kartos vakarutes savidulkai, F2 kartoje išryškės visi įmanomi genotipai ir fenotipai.

P R1R2 x R1R2

g R1, R2 ir R1, R2

F2

R1 R2
R1 R1R1 R1R2
R2 R1R2 R2R2

Skilimo santykis 1:2:1. 25proc. tikimybė, kad vakarutės žydės raudonai (R1R1), 50proc. tikimybė, kad žydės rausvai (R1R2) ir 25proc., kad žydės baltai (R2R2).

Nevisišką dominavimą galima paaiškinti remiantis biochemija. Esant visiškam dominavimui, geno lemiamo baltymo sintezė vyksta arba ne. Taigi dominantinis alelis turi informacijos apie tam tikro baltymo sintezę, o recesyvinis – ne. Nevisiško dominavimo atveju galima manyti, kad raudonais žiedais augalai gamina dvigubai daugiau pigmento nei rausvais žiedais, o baltais žiedais augalai to pigmento iš viso neturi.

Kodominavimas – kai pasireiškia abu aleliai vienodai. Toks atvejis – kraujo grupė AB. Šios kraujo grupės individai yra heterozigotiniai pagal du dominantinius alelius. Žmonės, kurie turi A arba B kraujo grupę, yra homozigotos arba heterozigotos, turinčios vieną dominantinį ir vieną recesyvinį alelį. Recesyvinius genus turinčių individų kraujo grupė yra nulinė (0). Kodominavimu atveju abu aleliai veiklių medžiagų gamybą. Todėl AB kraujo grupės individų eritrocituose yra dviejų tipų baltymų.

Toks reiškinys, kai vienas genas lemia kelis požymius, vadinamas pleotropija. Žmonės su Marfano sindromu yra aukšti, ploni, ilgakojai, ilgarankiai, jų pirštai taip pat labai ilgi. Jie yra trumparegiai, silpnomis aortos sienelėmis, dėl to jos smarkiai plečiasi ir pagaliau suplyšta. Kai kas mano, kad Marfano sindromą turėjo Abraomas Linkolnas. Jis iš tiesų buvo ilgšis, atitiko ir kitus požymius. Ir galbūt jis greitai būtų miręs nuo kraujotakos sistemos sutrikimo, jei nebūtų nušautas.

Be abejonės, tiek genotipas, tiek ir aplinkos sąlygos turi įtakos fenotipui. Kuris iš jų reikšmingesnis, priklauso nuo konkretaus atvejo, tačiau kartais aplinkos sąlygų įtaka ypač didelė. Augalų fenotipui dažnai įtakos turi ne tik genotipas, bet ir šviesos kiekis, drėgmės kiekis, temperatūra. Vienodo genotipo augalai, augantys skirtingomis aplinkos sąlygomis, gali atrodyti visiškai skirtingai. Taip pat ir žmonės turi įtakos aplinkos sąlygos. Identiški dvyniai, augę skirtingomis sąlygomis, gali turėti skirtingų fenotipo bruožų (ūgis, svoris, plaukų ir odos atspalvis).

17.4. Genai ir chromosomos

Chromosominė paveldimumo teorija teigia, kad genai yra chromosomose. Šią teoriją patvirtina tokie faktai:

  1. Ir chromosomos, ir aleliai diploidinėse ląstelėse yra poriniai;
  2. Ir homologinės chromosomos, ir kiekvienos poros aleliai mejozės metu atsiskiria, todėl gametose tėra po pusę viso jų kiekio;
  3. Ir homologinės chromosomos, ir kiekvienos poros aleliai išsiskiria nepriklausomai, todėl gametose susidaro visi jų galimi deriniai;
  4. Po apvaisinimo zigotose vėl atstatoma diploidinis chromosomų skaičius (visų – po dvi) ir visų alelių poros.

Abiejų lyčių individai turi dalį vienodų chromosomų, kurios vadinamos autosomomis (nelytinėmis chromosomomis), ir jos sudaro homologines poras. Tačiau viena chromosomų pora būna kitokia. Šios chromosomos vadinamos lytinėmis chromosomomis, nes būtent ši pora lemia lytį. Moteriškos lyties organizmai turi XX chromosomas, o vyriškos – XY. Vyrų organizmuose susidaro dviejų tipų gametos – turinčios X ir turinčios Y chromosomą, taigi būsimojo kūdikio lytį lemia vyrai.

P XX x XY

g X,X ir X, Y

F1

X Y
X X X X Y
X X X X Y

Be tų genų, kurie lemia organizmo lytį, lytinėse chromosomose yra ir kitų genų, su lytimi neturinčių nieko bendro. Paprastai genai, kurie yra X chromosomoje, vadinami sukibusiais su lytimi arba su X chromosoma. Y chromosomoje tokių genų nėra, joje apskritai nedaug genų.

Pvz.: Daltonizmas – tai liga, kai žmogus neskiria spalvų. Ją dažniausiai serga vyrai, nes šią ligą lemiantys genai yra X chromosomoje. Vyrų lytinėse chromosomose yra tik viena X chromosoma, todėl jie negali būti šios ligos nešiotojais, jei gali būti sveiki, jei paveldi dominantinį daltonizmo alelį ir daltonikai – jei paveldi recesyvinį alelį. Moterys, tuo tarpu, gali būti sveikos (paveldi abu dominantinius alelius), sveikos, tačiau daltonizmo požymio nešiotojos (jei yra heterozigotos pagal šį požymį) ir daltonikės (jei paveldi abu recesyvinius alelius).

Kartais požymiai yra paveldimi kartu, kaip vientisas kompleksas, nors juos lemia skirtingi genai. Nustatyta, kad chromosomose šie genai visada yra šalia vienas kito ir mejozės metu niekada neišsiskiria. Tokie genai vadinami sukibusiais genais. (pavyzdžiui: vyriška lytis ir plikimas). Pasireiškiant sukibusiems aleliams, fenotipų skilimo santykis būna netipinis (jeigu vyksta dihibridinis kryžminimas AaBb x aabb, skilimo santykis pasiskirstys ne 1:1:1:1, o taip kaip monohibridiniame kryžminime 1:1, nes abu požymiai yra paveldimi kartu, kaip vienas komplektas).

Kartais, atlikus organizmų kryžminimas, skilimo santykis būna netolygus. Pastebima, kad nors nedaug, bet yra palikuonių, kurių fenotipas rekombinantinis – besiskiriantis nuo abiejų tėvų. Taip nutinka dėl to, kad mejozės metu homologinės chromosomos kartais apsikeičia fragmentais (įvyksta krosingoveris ) ir dėl to gametų rinkiniai pakinta. Dėl krosingoverio susidarė rekombinantinės gametos, o kai jos buvo apvaisintos, atsirado rekombinantinio fenotipo palikuonys. Krosingoveris – tai galimybė atsirasti naujiems požymių deriniams, kurie galbūt padėtų organizmams išgyventi besikeičiančioje aplinkoje.

17.5. Mutacijos

Mutacijos – negrįžtami genų arba chromosomų pakitimai., kurie perduodami palikuonims, jei vyksta tose ląstelėse, iš kurių susidaro gametos. Kaip ir krosingoveriai bei chromosomų naujų derinių susidarymas mejozės metu, mutacijos didina palikuonių įvairovę. Mutacijos gali būti paveldimos , kai įvyksta mejozės metu besiformuojančiose lytinėse ląstelėse ir nepaveldimos, kai įvyksta autosomose.

17.5.1. Chromosomų mutacijos

Chromososmų mutacijomis vadinami tokie jų pakitimai, kai pakinta chromosomų skaičius arba jų sandara. Žinomi trys chromosomų skaičiaus pakitimų atvejai, kurie vadinami monosomija , trisomija ir poliploidija.

Monosomija vadinamas atvejis, kai individas turi vieną chromosomą vietoj poros (2n-1), o trisomija – kai yra trys chromosmomos vietoj poros (2n+1). Monosomijos ir trisomijos priežastis – homologinių chromosomų neišsisikyrimas mejozės metu. Dukterinės chromosomos nukeliauja į tą pačią dukterinę ląstelę. Panašiai gali neišsiskirti dukterinės chromosomos ir mitozės metu.

Monosomija ir trisomija pasitaiko tiek tarp augalų, tiek ir tarp gyvūnų. Gyvūnams autosomų monosomija ir trisomija paprastai yra letali (organizmas neilgai išgyvena). Tie organizmai, kurie vis dėlto gyvena, turi fizinių ir psichinių nukrypimų, vadinamų sindromais (Ternerio sindromas – monosomija, žmogus paveldi tik vieną X chromosomą; Dauno sindromas – trisomija, žmogus trui tris 21-as chromosomas).

Poliploidija – tai mutacija, kai individas turi daugiau nei du chromosomų rinkinius (3n, 4n ir t.t.). tokie organizmai vadinami poliploidais. Tarp gyvūnų sunku rasti poliploidų, nes paparastai ši mutacija jiems yra letali, arba individai yra nevaisingi (asilėnas). Tuo tarpu augalų pasaulyje poliploidija yra gana dažnas reiškinys ir tai padeda susidaryti naujoms augalų rūšims. Ypač daug poliploidijos atvejų galima atrasti tarp kultūrinių ir dekoratyvinių augalų rūšių.

Poliploidai dažnai susidaro dėl tarprūšinio kryžminimosi. Jei kryžminamos skirtingos rūšys, jų palikuonis (hibridas) paprastai turi neporinį chromosomų rinkinį. Todėl mejozės metu visos chromosomos nebegali susdaryti porų, ir hibridas yra sterilus.

Kartais išoriniai veiksniai, vadinami mutagenais – tokie kaip radiacija, kai kurios organinės cheminės medžiagos, virusai – gali sukelti chromososmų trūkius. Kartais sutrūkusių vienos ar kelių chromosomų galai nebesusijungia ir jų sandara pakinta. Tai chromosomų sandaros pakitimų mutacijos.

Jei nutrūkusi chromosomos dalis prie jos prisijungia vėl, tačiau kitų galu – apsisukusi kitu galu, toks reiškinys vadinamas inversija.

Jei chromosomos atkarpa nukeliauja iš vienos chromosomos į kitą, nehomologinę chromosomą, toks reiškinys vadinamas translokacija. Tokie organizmai paprastai yra nevaisingi.

Kai atitrūksta chromososmos galas arba dėl kelių trūkių pametama bet kuri kita chromosomos dalis, toks reiškinys vadinams pametimu (katės sindromas – kūdikio verksmas panašus į katės kniaukimą, nes neišsivysto balso stygos ir gerklė, būdingas protinis atsilikimas ir veido fiziniai trūkumai).

Duplikacija – tai chromosmos atkarpos padvigubėjimas.

17.5.2. Genų mutacijos

Geno mutacija – tai DNR nukleotidų sekos pokyčiai. Jei ši seka pakinta, tai pakinta ir kodonai, o tuo pačiu ir aminorūgščių seka polipeptidinėje grandinėje.

Rėmelio poslinkio mutacijos pasitaiko dažniausiai, nes DNR sekoje atsiranda papildomas arba iškrinta vienas joje esantis nukleotidas. Tokios mutacijos rezultatas gali būti visiškai nauja kodonų seka ir nefunkcionuojantis baltymas.

Taškinės mutacijos atveju pasikeičia tik vienas nukleotidas, atitinkamai pasikeičia ir vienas kodonas. Kai vieną bazę pakeičia kita, rezultatai gali būti įvairūs. Pvz.: UAC pasikeitus į UAU, efektas nėra pastebimas, kadangi abu šie kodonai koduoja tiroziną. Todėl tai vadinama tyliąja** mutacija . Jei UAC pasikeičia į UAG, rezultatas gali būti drastiškas, nes UAG yra terminalinis kodonas. Jei šis pokytis atsiranda geno pradžioje, gautas baltymas gali būti per trumpas ir nepajėgus atlikti savo funkciją. Toks efektas vadinams prasmės praradimo mutacija . Galiausiai, jei UAC pakinta į CAC, baltyme vietoj tirozino atsiranda histidinas.Tai prasmės pakeitimo mutacija**, kuri gali būti nereikšminga, jei viena aminorūgštis pakinta mažai aktyvioje baltymo vietoje, arba jeigu ją pakeičia tas pačias chemines savybes turinti aminorūgštis.

Mutacjos, atsirandančios dėl klaidų, įvykstančių DNR replikacijos metu, yra labai retos. Mutagenai – tai aplinkoje esančios medžiagos, kurios sukelia atsitiktinius DNR bazių pokyčius. Mutagenai yra radiacija (radioaktyvūs elementai, rentgeno spinduliai) ir organinės medžiagos (kai kurie pesticidai, cigarečių dūmai ir kt.). jei šie mutagenai sukelia pakitimus gametose, individo palikuonys gali būti pažeisti. Tuo tarpu, jei mutacija atsiranda somatinėse ląstelėse, gali išsivystyti vėžys. Ląstelės gyvybinį ciklą reguliuoja įvairūs genai, dėl jų mutacijų gali suintensyvėti ląstelių dalijimasis ir naviko formavimasis.

Ultravioletiniai spinduliai yra mutagenai, kurie veikia mus visus. Jie lengvai prasiskverbia pro odą ir suardo DNR jungtis poodiniuose audiniuose.

Vėžinės ląstelės turi požymių rodančių, kad jose atsirado labai didelių sutrikimų reguliuojant genus, kurių koduojami produktai apsprendžia ląstelių dalijimasi. Vėžinės ląstelės nėra specializuotos ir neprisideda prie audinio funkcionavimo. Jų išvaizda ir forma yra nenormali. Normalios ląstelės praeina ląstelės dalijimosi ciklą 50 kartų, o poto miršta. Vėžinės ląstelės gali visą laiką dalytis ir yra nemirtingos. Jos gali mirti tik dėlto, kad joms pritrūksta maisto medžiagų arba jas užmuša jų pačių toksiški metabolizmo produktai. Vėžinių ląstelių branduoliai būna padidėję ir juose gali būti nenormalus chromosomų skaičius. Chromosomos būna mutavusios – kai kurios dalys gali būti padvigbėjusios, kai kurios iškritusios. Be to, jose žymiai dažniau negu normaliose ląstelėse stebimos papildomos genų kopijos. Vėžinės ląstelės neturi jokių apribojimų, jos auga viena ant kitos ir keliais sluoksniais. Dalijasi, formuodama nenormalę ląstelių masę, vadinama naviku , kuris įsiskverbia į greta esantį audinį ir jį sunaikina. Nepiktybinis navikas – tai neorganizuota ląstelių masė, paprastai padengta kapsule ir neįsiskverbianti į aplinkinius audinius.

Angiogenezė – tai naujų kraujagyslių formavimasis. Dėl jos į piktybinį naviką, kurio augimo neriboja kapsulė, atnešama maisto medžiagų ir deguonies. Vėžinės ląstelės išskiria augimo faktorių (fermentą), kuris priverčia greta esančius kraujo indus išsišakoti į vėžinį audinį.navikas supiktybėja, kai metastazės suformuoja naujus navikus, nutolusius nuo pirminio naviko. Vėžinės ląstelės geba po organizmą keliauti per tarpląstelinę medžiagą, kraują ir limfą.todėl naujas navikas gali susiformuoti bet kurioje oganizmo vietoje.

Kancerogenai – tai aplinkos veiksniai, skatinantys vėžio išsivystymą. Jie dažnai yra mutageniški. Kancerogenai, paveldėjimas ir imuninės ligos prisideda prie vėžinių ligų išsivystymo.

Vėžinių ligų prevencija:

  1. Nerūkykite

  2. Nesikaitinkite saulėje

  3. Venkite alkoholio

  4. Venkite radiacijos

  5. Tikrinkitės profilaktiškai

  6. Žinokite apie profesinę riziką

  7. Žinokite apie hormonų terapijos riziką

  8. Teisingai maitinkitės.

17.5.3. Paveldimos ligos

Paveldimos ligos nustatomos pagal genealoginius medžius, kurie braižomi remiantis turimomis žiniomis apie giminingų žmonių turimus požymius. Paveldimos ligos skirstomos į:

  1. Dominantinės ligos – tai ligos, kurias nulemia dominantiniai aleliai:

1.1. Autosominės dominantinės ligos (ligas nulemia dominantiniai aleliai, esantys autosomose).

1.2. Dominantinės ligos, susijusios su lytimi (ligas nulemia dominantiniai aleliai, esantys lytinėse chromosomose).

  1. Recesyvinės ligos – tai ligos, kurias nulemia recesyviniai aleliai:

2.1. Autosominės recesyvinės ligos (ligas nulemia recesyviniai aleliai, kurie yra autosomose).

2.2. Recesyvinės ligos, susijusios su lytimi (ligas lemia recesyviniai aleliai esantys lytinėse chromosomose).

17.6. Genų veikla

Vienas svarbiausių reikalavimų, keliamų genetinei medžiagai yra gebėjimas replikuotis (dvigubėti). DNR gali replikuotis dėka komplementariosios** bazių **sekos. Komplementari bazių sąveika reiškia, kad purinas (adeninas ir guaninas) visada jungiasi su pirimidinu (timinas ir citozinas). Timinas su adeninu visada tarpusavyje jungiasi dviguba vandeniline jungtimi, o citozinas su guaninu – triguba vandeniline jungtimi.

Replikacijos metu kiekviena senoji motininės DNR molekulės grandinė tarnauja naujos grandinės dukterinėje molekulėje pagrindu.. Pagrindas dažniausiai yra tarsi šablonas, pagal kurį atgaminama identiška grandinė. DNR replikacija vadinama pusiau konservatyvia, kadangi viena iš senosios molekulės grandinių išsaugoma, t.y. lieka kiekvienoje dukterinėje molekulėje. Replikacija susideda iš šių tapų:

  1. Išsivyniojimas. Senosios grandinės, sudarančios motininę DNR molekulę, išsivynioja ir atsiskiria (nutrūksta vandenilinės jungtys tarp komplementarių bazių).
  2. Komplementarių bazių poravimasis. Nauji komplementarūs nukleotidai, kurių visada būna branduolyje, įsistato į grandinę dėl komplementerios bazių sąveikos.
  3. Susijungimas. Komplementarųs nukleotidai susijungia ir suformuoja naujas grandines. Kiekvienoje dukterinėje DNR molekulėje yra sena grandinė ir nauja grandinė.

DNR replikacija turi vykti prieš ląstelės pasidalijimą. Vėžinės ligos, kurių būdingas bruožas yra greitai besidalijančios ląstelės, kartais gydomos chemoterapijos priemonėmis, esančiomis vieno iš keturių DNR nukleotidų analogais. Kai suklydusios vėžinės ląstelės juos panaudoja savo DNR sintezei, replikacija sustoja ir ląstelė žūsta.

Vienas iš reikalavimų, keliamų genetinei medžiagai, yra gebėjimas mutuoti. Bazių sekos pakitimai, įvykstantys replikacijos metu, yra vienas iš mutacijų – atsitiktinių pasikeitimų genuose – atsiradimo būdų. Replikacijos metu fermentas atrenka reikalingus nukleotidus. Sekos neatitinkantis nukleotidas šios atrankos metu prasprūsta vos vieną kartą 100 000 bazių porų. Netinkamas nukleotidas sukelia pauzę replikacijoje, kurios metu būna pašalinamas iš dukterinės grandinės ir pakeičiamas tinkamu nukleotidu. Po šio korekcijos viename milijarde bazių porų pasitaiko vos viena klaida.

Klaidos, praslystančios pro nukleotidų atranką ir korekciją, gali sukelti geno mutaciją. Kartais atsirandančios retos genų mutacijos yra naudingos, nes genetinis kintamumas yra evoliucijos proceso žaliava.

Genas yra DNR nukleotidų bazių seka, koduojanti tam tikrą produktą (dažniausia baltymą). Todėl ne genas sąlygoja fenotipą, o geno produktas. DNR nukleotidų seka apsprendžia aminorūgščių seką baltymuose. DNR ir baltymo tarpininkė yra RNR. Yra trys pagrindiniai RNR tipai:

iRNR (informacinė RNR) perneša iš DNR informaciją į ribosomas citoplazmoje;

rRNR (ribosominė RNR) – drauge su baltymais sudaro ribososmas, kuriose sintetinami baltymai;

tRNR (transportinė RNR) – perneša aminorūgštis į ribosomas.

Pagrindinė ląstelės funkcija – reikalingų baltymų sintezė. Sintezę sudaro šie etapai:

  1. DNR replikacija;
  2. DNR transkripcija;
  3. iRNR pernešimas į citoplazmą;
  4. Transliacija;
  5. Aminorūgščių jungimas.

DNR nukleotidų seka lemia (o RNR nustato) aminorūgščių seką polipeptidinėje grandinėje. Vieną polipeptidą koduoja trys nukleotidai ir tas kodas vadinamas kodonu arba tripletiniu** kodu** (AAC, GCU ir t.t.). tai ir yra genetinis kodas, kuris pasižymi šiomis savybėmis:

Genetinis kodas yra išsigimęs, nes daugumą aminorūgščių koduoja daugiau negu vienas kodonas. Tai apsauga nuo potencialiai kenksmingų mutacijų poveikio.

Kiekvienas kodonas turi tik vieną reikšmę.

Kodas turi pradžios ir pabaigos signalus: vieną pradžios (inicialinis) ir tris pabaigos (terminalinis) kodonus.

Genetinis kodas yra universalus visiems gyviems organizmams ir tai įrodo visos Žemės gyvybės giminystės ryšius.

Transkripcija. Jos metu susiformuoja iRNR molekulė, kurios bazių seka yra komplementari vienos DNR grandinės sekos daliai (pvz.: DNR seka: A, G, C, T, G, o iRNR seka šiuo atveju bus U, C, G, A, C). DNR spiralės atkarpa atsivynioja ir atsiskiria, ir transkripcijos vietoje komplementarūs RNR nukleotidai jungiasi su DNR nukleotidais. Visas šis procesas vyksta ląstelės branduolyje. Jungtis tarp DNR ir iRNR yra labai silpna, todėl tik susiformavusi, iš karto atsiskiria nuo DNR grandinės. Vienu metu gaminama yra daug iRNR grandinių, todėl sutaupoma yra daug laiko sintetinant baltymus ląstelėje.

Transliacija ir aminorūgščių jungimas. Tai antrasis baltymo sinetzės etapas. Jos metu iRNR kodonų seka, patekusi į ribosomą, nurodo aminorūgščių seką polipeptidinėje grandinėje. tRNR molekulės perneša aminorūgštis į ribosomas. tRNR grandinių seka vadinama antikodonu ir ji yra komplementari iRNR. Kiekvieną iš 20 aminorūgščių, įeinančių į baltymų sudėtį, atitinka bent viena tRNR molekulė. Aminorūgštis prisijungia prie jai komplementarios tRNR molekulės. Kai suformuojamas tRNR ir aminorūgšties kompleksas, jis per citoplazmą keliauja į ribosomą, kur vyksta baltymo sintezė. Šia procesui naudojama iš ATP gaunama energija.

rRNR gaminama pagal DNR matricą branduolėlyje. Tada rRNR sujungiama drauge su įvairiais baltymais į ribosomos subvienetus. Šie subvienetai nepriklausomai vienas nuo kito keliauja pro branduolio apvalkalo poras į citoplazmą, kur jie susijungia, prasidėjus transliacijai.ribosomose yra fiksacijos vietos iRNR ir dviem tRNR molekulėms iš karto. Šios fiksacijos vietos palengvina komplementarią sąveiką tarp antikodonų ir kodonų. rRNR sujungia aminorūgštis į polipeptidinę grandinę.kai ribosoma slenka iRNR molekule, atvyksta vis naujos tRNR, aminorūgštys jungiamos, formuojasi ir ilgėja polipeptidinė grandinė. Transliacija sustoja, galutinai susiformavus polipeptidinei grandinei, o ribosoma suskyla į du subvienetus ir atsiskiria nuo iRNR molekulės.

Kai pradinę iRNR dalį perskaito viena ribosoma ir pradeda slinkti iRNR molekule tolyn, prie iRNR prisitvirtina kita ribosoma. Taip dažnai prie vienos ir tos pačios iRNR prisitvirtina ir vykdo transliaciją kelios ribosomos. Visas šis kompleksas vadinamas polisoma.

17.7. Biotechnologija

Biotechnologijų mokslai šiuo metu yra vieni iš sparčiausiai besivystančių ir plačiausiai taikomi praktinėje veikloje.

Genų technologai įvairiausiais būdais gali valdyti DNR. Dabar įmanoma nustatyti kokio tik nori organizmo DNR molekulėje esančius genus. Genas gali būti atskirtas, perkeltas į kitą organizmąir klonuotas. Vieno organizmo DNR galima sujungti su kito organizmo DNR. Organizmo genai gali būti dirbtinai susintetinti pagal to organizmo matricines RNR. Šiandien genų inžinerija daug kur taikoma, o būsimi atradimai galbūt gerokai sumažins ligonių kančias ir palengvins jų gydymą. Tačiau genetiškai modifikuoto pasaulio ateitis kartu kelia ir daugybę abejonių.

17.7.1. Genų inžinerijos pagrindai

Genai karpomi naudojant specialius fermentus. Vieno organizmo iškirptą geną gali įterpti į kito organizmo DNR molekulę. Tas genas, kuris atskiriams, kad būtų įterptas į kitas molekules, vadinamas donorine** DNR . DNR, kurioje yra dviejų skirtingų organizmų genetinės medžiagos, vadinama rekombinantine DNR**. Kitas fermentas suklijuoja į vientisą grandinę atskirus DNR fragmentus. Rekombinantinę DNR turinčios ląstelės gali būti naudojamos genams klonuoti arba svarbirms junginiams (antibiotikams, hormonams, fermentams) gaminti.

Kai kurios ligos susijusios su oragnizmo nesugebėjimu sintetinti reikiamų cheminių medžiagų (diabetikų organizme nesusidaro reikalingas insulinas, hemofilikų – kraujo krešėjimo baltymas). Tokių medžiagų gamybą koduoja DNR.

Anksčiau kai kurios tokių ligų buvo gydomos naudojant iš gyvūnų išgautas chemines medžiagas (diabetikai buvo gydomi iš kiaulių gautu insulinu). Toks gydymas turėjo stiprų šalutinį poveikį – į kiaulių insuliną reaguodavo žmogaus imuninė sistema.

Šiuo metu, pritaikius genų inžinerijos metodus, išaugintos bakterijos, kurios dideliais kiekiais gamina insuliną. Pirmiausia sveiko žmogaus ląstelėse randams ir izoliuojams insuliną koduojantis genas. Tada donorinė DNR „įklijuojama" į bakterijos šeimininkės DNR. Bakterijų ląstelės auginamos mitybinėje terpėje didžiuliame pramoniniame fermenteryje, kuriame palaikomos tinkamos sąlygos bakterijoms augti. Bakterijų ląstelės greitai dauginasi ir netrukus susidaro milijonai ląstelių. Visose yra insuliną koduojantis genas, todėl bakterijose yra sintetinamas insulinas. Tokio tipo insulinas neturi šalutinio poveikio.

Rūgimas apima aerobinę ir anaerobinę mikroorganizmų medžiagų oksidaciją. Tuose rūgimo procesuose, kurie šiandien taikomi pramonėje, įprasta naudoti bakterijų ir mielių ląsteles. Auginamos genetiškai pakeistos ląstelės dideliais kiekiais gamina reikalingus cheminius junginius (antibiotikus, biodujas, alkoholį). Bakterijų ir mielių naudojimas pramonėje taikomuose rūgimo procesuose turi nemažai privalumų:

  1. Šie organizmai greitai dauginasi ir auga;
  2. Juos galima auginti be perstojo ilgą laiką;
  3. Jų ląstelėse pasigamina didelis kiekis baltymo;
  4. Jie kaip substratą gali rauginti ir taip sunaikinti atliekas (kompostas);
  5. Jų ląstelėse susidarantys produktai paprastai nėra nuodingi;
  6. Bakterijos ir mielės yra gyvi organizmai, tad jų chemines reakcijas reguliuoja fermentai, todėl nereikalinga labai aukšta temperatūra ir visas gamybos procesas tamap daug pigesniu.

17.7.2. Genų klonavimas

Kartasi svarbu gauti daug tam tikro geno kopijų. Tam naudojamas genų klonavimo metodas. DNR fragmentas, kuriame yra dominantinis genas, įterpiams į šeimininko ląstelės DNR molekulę. Tokia šeimininko ląstelė tampa vektoriumi. Vektorius – tai priemonė, į kurią klonuojamas genas, tai yra svetima DNNR, kad būtų galima jį pernešti į reikalingas ląsteles ir įterpti į jų genomą. Rekombinantinė DNR padeda pernešti geną, kurio kopijų reikia pridauginti. Dalijantis šeimininko ląstelei tuo pat metu pasidaugina ir reikalingas genas.

Bakterijos, virusai ir net kai kurie eukariotai buvo panaudoti kaip vektoriai. Bakteriofagus galima naudoti kaip vektorius, nes jie geba įšvirkšti DNR į bakterijų ląsteles. Šeimininko ląstelėje pasigamina daugybė viruso kopijų, vadinasi, kartu ir daugybė rekombinantinės DNR kopijų.

Dažniausiai naudojami vektoriai – bakterijų plazmidės. Be vienos stambios į žiedą susijungusios DNR grandinės, bakterijų ląstelėse dar yra nedidelių savarankiškų žiedinių DNR molekulių – plazmidžių. Su plazmidėmis nesunku dirbti, nes jos replikuojasi labai greitai ir taip pasigamina daugybė orginalaus geno kopijų. Palzmides lengva išskirti iš ląstelių ir sukarpyti jų DNR bei suklijuoti su kitais reikalingais DNR fragmentais. Paskui rekombinantinė plazmidė įterpiama į bakteriją šeimininkę ir auginama mitybinėje terpėje. Tokiomis sąlygomis bakterijos greitai dauginasiir pasigamina daugybė reikalingo geno kopijų.

17.7.3. Transgeniniai organizmai

Transgeninis organizmas – tai organizmas, į kurį yra perkelta jam nebūdinga kitos rūšies organizmo DNR. Jo genotipas yra pakeistas ir toks organizmas yra iš esmės nauja organizmo atmaina. Tokius individus dar vadina genetiškai modifikuotais organizmais. Skiriamos 3 pagrindinės genetiškai modifikuotų organizmų klasės: genetiškai modifikuoti mikroorganizmai (GMM), genetiškai modifikuoti gyvūnai ir genetiškai modifikuoti augalai. Genetiškai modifikuoti gyvūnai dažniausiai naudojami medicinoje, jų organizmuose sintetinamos medžiagos naudojamos vaistų gamyboje. Taip naudojami maisto pramonėje, t.y. išgaunamos cheminės medžiagos, kurios skatina jauniklių augimą, didesnę pieno gamybą, įtakoja angliavandenių ir riebalų apykaitą (todėl auginų jauniklių organizme greičiau formuojasi raumeninis audinys, tačiau nesikaupia riebalai).

Tačiau pastebėtas šio transgeninių organizmų šalutinis poveikis: transgeniniai organizmai mažiau atsparūs ligoms, gyvūnų mėsoje randama žmogui nereikalingų ar net žalingų medžiagų. Kol kas nėra tiksliai žinoma, kokį poveikį žmogaus sveikatai turi maistui naudojami transgeniniai organizmai.

Svetimus genus į augalų ląsteles perkelti gana paprasta. Šiuo metodu yra didinamas kultūrinių augalų atsparumas ligoms, temperatūrų pokyčiams, drėgmės stokai ar pertekliui, pailginamas vaisių išsilaikymo laikas ir kt. Šiuo metodu iš augalų pašalinami jam nenaudingi ar žalingi genai ir į jų vietą įstatomi tie genai, kurie lemia naudingas ir reikalingas augalo savybes. Auginant genetiškai modifikuotus augalus bus galima sumažinti augalininkystėje taikomų metodų poveikį aplinkai, nes žemės ūkyje reikės daug mažiau naudoti cheminių medžiagų. Deja, kyla grėsmė aplinkos stabilumui, juk genetiškai modifikuoti organizmai gali paplisti gamtinėse bendrijose.

17.7.4. Genetiškai modifikuotas: už ar prieš?

Vartotojų pasitikėjimas GM maisto produktais staiga pasikeitė 1999m. Pradžioje. Taip atsitiko dėl genetiškai modifikuotų bulvių ir jomis šeriamų laboratorinių gyvūnų tyrimų. Kilo daug diskusijų dėl tų tyrimų pagrįstumo. Jos baigėsi nesutarimais ir visuomenės susirūpinimu GM maisto produktų saugumu. Dėl tos priežasties daugelis maisto gamintojų nustojo auginti GM organizmus, o daugelis prekybininkų nebeprekiauja iš jų pagamintais maisto produktais. Šiuo metu leidžiama auginti ir parduoti šių GM organizmų produkciją:

  1. Pomidorai (reguliuojamas jų nokimas);
  2. GM mielės – buvo modifikuoti tam, kad gamintų chimoziną, kuris būtų tapatus fermentui, gaunamam iš galvijų skrandžio, naudojamas vaistų gamybai;
  3. GM kukurūzai – modifikuoti JAV tam, kad būtų atsparūs kukurūzianiam ugniukui – iš Europos kilusiam drugeliui;
  4. GM sojos – pirmos genetiškai modifikuotos sojų pupelės buvo išaugintos JAV, o 1996m. Jas, kaip perdirbtus maisto produktus, buvo leista vartoti ir Europos Sąjungoje. Daugiau kaip 60 procentų visų perdirbtų maisto produktų sudaro soja ir jos gaminiai.

Perdirbimo priemonės – pagal daugelyje šalių galiojančius įstatymus, maisto produktų etiketėse turi būti nurodytos sudedamosios tų produktų dalys. Tačiau nereikalaujama nurodyti naudotų fermentų, jeigu jų nerandama galutiniuose maisto produktuose.

GM šalininkai teigia, jog:

  1. Galima išspręsti pasaulinės mitybos problemas – genetiškai modifikuoti augalai būtų atsparūs sauroms, druskingiems dirvožemiams ir šalčiui. Juos būtų galima auginti ne itin tinkamuose naudoti žemės plotuose ir taip išspręsti pasaulines mitybos problemas;
  2. Naudingas aplinkai – galima išauginti vabzdžiams, piktžolėms ir ligų sukėlėjams atsparesnių augalų. Kaip ir genų, kurie padeda fiksuoti azotą, atveju, dėl tokių patobulinimųbūtų galima gerokai mažiau naudoti chemikalų;
  3. Naudingas vartotojams – jau yra sukurta GM maistinių augalų. Jie skanesni ir geriau išsilaiko, todėl juos lengviau pervežti ir nereikia naudoti kitų priedų.

GM priešininkai teigia, kad:

  1. Aplinkos saugumas – nauji GM augalai gali tapti klestinčiomis piktžolėmis: naujus genus jie gali perduoti savo laukiniams giminaičiams ar šalia augantiems augalams, ir iš tų augalų, gavusių atsparumo vabzdžiams genų, gali susidaryti kenkėjams atsparių augalų populiacijos;
  2. Maisto saugumas – susirūpinimą kelia genai žymekliai, kurie lemia atsparumą antibiotikams ir herbicidams. Nėra žinoma ar tie genai pereina į jais besimaitinančių individų organizmus, tačiau šis faktas dar nėra pastebėtas;
  3. Struktūriniai ūkininkavimo pokyčiai – gali dar labiau sustiprėti polinkis kurtis didesnio kapitalo reikalaujančiai stambių ūkių sistema. Tai būtų ypač paranku pasiturintiems šiaurės pusrutulio ūkininkams, tačiau būtų priversti bankrutuoti smulkesnio masto žemdirbiai;
  4. Biologinė įvairovė – vis mažiau bus stengiamsi užsiimti augalų selekcija. Ūkininkai augins tik tam tikras augalų veisles, o senųjų veislių ir jų laukinių giminaičių augalų labai sumažės. Dėl to augalai gali pasidaryti jautresni kenkėjams ir ligoms;
  5. Gyvūmų sveikata – plečiantis gyvulininkystei vis mažiau dėmesio kreipiama į auginamų gyvulių gerovę. Šiuo metu biotechnologiniais metodais pagamintų gyvulinių maisto produktų parduotuvėse dar nėra. Tačiau ateityje besivystančiose šalyse gali būti pradėti ligoms atsparių veislių galvijai.

18. Organizmų sistematinis giminingumas ir įvairovė

Evoliucija – tai paveldėjimas su pakitimais ir prisitaikymas prie aplinkos. Kilmė iš bendro protėvio paaiškina gyvybės vienovę – visos būtybės panašios savo chemine sudėtimi ir ląstelės struktūra, nes yra vieno pradinio protėvio palikuonys.

Dėl genetinių pakitimų atsiranda variacijos, iš kurių išsivysto naujos rūšys. Kiekviena rūšis prisitaikiusi gyventi savo aplinkoje, turi išsivysčiusius unikalius gyvenimo problemų sprendimo būdus. Gamtinė atranka sukelia prisitaikymą prie aplinkos.

18.1. Gamtinė atranka

Gamtinė atranka – tai mechanizmas, galintis sukelti evoliucinius pakitimus. Ji vyksta kai:

  1. Populiacijų (populiacija – tai vienos rūšies individai, gyvenantys tam tikroje teritorijoje) nariai turi paveldimų skirtumų;

  2. Kiekvienoje kartoje gimsta daugiau palikuonių, nei gali išgyventi ir daugintis;

  3. Kai kurių individų turimi adaptyvūs bruožai leidžia jiems išgyventi ir daugintis geriau už kitus individus;

  4. Vėlesnėse kartose adaptyvius bruožus turi vis didesnė individų dalis;

  5. Atrankos rezultatas – prie vietinės aplinkos prisitaikiusi populiacija.

Gamtinė atranka vyksta remiantis atsitiktiniais genetiniais pakitimais, todėl ji nėra kryptinga. Tai nenutrūkstamas procesas, nes gyvenamoji aplinka nuolat keičiasi. Rūšis gali išnykti, kai nesugeba prisitaikyti prie aplinkos.

Gamtinės atrankos varomasis veiksnys – organizmų kova už būvį, arba tarpusavio konkurencija.

Prisitaikymo laipsnis – tai organizmo gebėjimas išgyventi ir daugintis egzistuojančioje aplinkoje. Geriausiai prisitaikiusieji turi didžiausią teritoriją, palieka daugiausiai palikuonių.

Dirbtinė atranka – tai žmogaus vykdoma kryptinga atranka. Žmogus veisia tokius organizmus, kurie turi jam reikalingiausius požymius. Dirbtinė atranka nevyksta savaime ir jos atrinktieji organizmai nebūtinai bus prisitaikę išgyventi natūralioje aplinkoje, dažniausiai jie gali išlikti tik su žmogaus pagalba (dekoratyvinės augalų ir gyvūnų veislės).

Adaptacija – požymis, kuris padeda organizmui labiau prisitaikyti prie aplinkos. Ypatingai gerai adaptacija pastebima, kai negiminingų grupių nariai turi panašių požymių.

Fosilijos – gyvų organizmų liekanos (mažiausiai 10000 metų senumo).

Homologijos – tai struktūros, kurios panašios, nes paveldėtos iš bendro protėvio (paukščio sparnas ir žmogaus ranka).

Analogijos – tai struktūros, kurios panašios dėl panašios gyvenamosios aplinkos, bet nėra paveldėtos iš bendro protėvio (drugio sparnas ir paukščio sparnas).

Rudimentai – tai struktūros, kurios vienoje organizmų grupėje yra gerai išsivysčiusios, o kitose grupėse sunykusios ir nefunkcionuoja (žmogaus protiniai dantys, apendiksas, uodegikaulis ir kt.).

Vienas svarbiausių evoliucijos įrodymų – embrioniai vystymosi panašumai (visų stuburinių: žuvų, varliagyvių, roplių, paukščių ir žinduolių panašus embrioninis vystymasis, tik vėliau atsiranda vystymosi skirtumai).

Šiuo metu evoliuciniai tyrimai atliekami naudojantis biocheminiais metodais. Tyrinėjama irlyginama įvairių organizmų grupių DNR.

18.2. Evoliucijos procesas

Evoliucinio proceso žaliavą – populiacijose esančią įvairovę – sukelia genų mutacijos, chromosomų mutacijos ir rekombinacija, t.y. paveldimas kintamumas.

Pagrindinės evoliucijos sąlygos:

  1. Kintamumas (tarpusavio vienos populiacijos individų skirtumai);

  2. Paveldimumas (Įgyti individų skirtumai būtų paveldimi);

  3. Nevienodas vienos populiacijos individų prisitaikymo laipsnis;

  4. Nevienodas vienos populiacijos individų dauginimasis.

Genų mutacijos sukuria naujus alelius. Jos yra atsitiktinės ir gali būti naudingos, neutralios ir žalingos.

Chromososmų mutacijos – tai paveldimo chromosomų skaičiaus pasikeitimas, alelių išsidėstymo chromosomose pasikeitimas, inversijos, translokacijos. Šios mutacijos gali pakeisti alelių aktyvumą.

Rekombinacija – tai mejozės metu įvykus neseserinių chromatidžių krosingoveriui ir nepriklausomam chromosomų išsiskyrimui susidaro nevienodos gametos.

Labai svarbu, kad gamtoje natūraliomis sąlygomis yra būdingas atsitiktinis lytinių ląstelių susiliejimas. Apvaisinimas įvyksta nesirenkant konkrečių individo požymių, o atranka vyksta natūraliai. Daugiausiai palikuonių susilaukia tie individai, kurie geriausiai yra prisitaikę prie aplinkos.

Gamtinė atranka veikia visą genotipą, todėl nauja alelių kombinacija gali organizmui turėti adaptyvią reikšmę.

Paveldimi pokyčiai ne tik atsiranda, jie taip pat yra išsaugomi ir perduodami kitai kartai. Visų populiacijos individų genų aleliai sudaro genofondą. Genofondas aprašomas remiantis genų pasireiškimo dažnumo apskaičiavimais.

Alelių dažnis genofonde nesikeis kitose lytiškai besidauginančios populiacijos kartose, kol bus išlaikomos 5 sąlygos:

  1. Nevyksta mutacijos;

  2. Nėra genų migracijos;

  3. Poravimasis vyksta atsitiktinai (nesirenkant fenotipo);

  4. Nėra genų dreifo (nekinta alelių dažniai);

  5. Nėra atrankos.

Jei yra pažeidžiamas nors vienas iš anksčiau išvardintų faktorių, galima įtarti vykstančių evoliuciją populiacijoje.

Mikroevoliucija – mažų pokyčių kaupimasis populiacijos genofonde per trumpą laiką (keliose kartose). Mikroevoliucija dalyvauja rūšių susidarymo procese.

Makroevoliucija- didelių pokyčių kaupimasis skirtingų rūšių genofonduose per ilgą laiką. Formuojasi naujos organizmų grupės ir dideli senųjų organizmų grupių pokyčiai.

Prisitaikymą prie aplinkos sukelia tik gamtinė atranka, todėl negali išlikti prastai prisitaikę individai(jie nesusilaukia palikuonių, pvz.: baltieji tigrai) arba neprisitaikę organizmai (nesulaukia lytinės brandos, žūsta anksčiau).

Daugelis populiacijose vykstančių mutacijų nekeičia fenotipo ir yra nepastebimos. Keičiantis aplinka, ta mutacija gali padėti populiacijai geriau prisitaikyti. Genų migracija vyksta dėl individų migracijos. Ji gali būti nuolatinė. Padidina individų įvairovę genofonde. Tačiau ilgainiui skirtingų populiacijų genofondai supanašėja ir tai slopina naujos rūšies susidarymą.

Inbrydingas – neatsitiktinis poravimasis (kai individai plinta lėtai ir poruojasi tarpusavyje giminingi individai). Jo metu išryškėja recesyviniai fenotipai, o tai dar labiau susilpnina populiacijos genofondą ir sumažina gebėjimą prisitaikyti prie aplinkos.

Pasirinktinis poravimasis – individai stengiasi poruotis su turinčiais tą patį fenotipą. Sukelia populiacijos skilimą į dvi fenotipines klases, tarp kurių apsikeitimas genais yra ribotas. Heterozigotų dažnis tuo atveju mažėja.

Genų dreifas – atsitiktinis alelių dažnio genofonde pasikeitimas. Kuo didesnė populiacija, tuo genų dreifas sunkiau pastebimas.

Kai populiacija maža, daugiau galimybių, kad retas genotipas nedalyvaus formuojant kitą kartą.

Populiacija turi prisitaikyti prie abiotinės ir biotinės aplinkos.

Prisitaikymo laipsnis – individo turimi požymiai leidžia daugintis ir palikti vislių palikuonių. Atranka lemia populiacijos prisitaikymo laipsnį. Prisitaikymo laipsnis nuolat kinta, nes kinta ir aplinka.

Gamtinės atrankos rūšys:

Kryptinga atranka: kai pranašumą turi kraštutinis fenotipas. Tai gali vykti populiacijai prisitaikant prie aplinkos.

Stabilizuojančioji atranka: kai pranašumą turi tarpiniai fenotipai. Didina populiacijos prisitaikymą prie nekintančios aplinkos. Atmeta kraštutinius fenotipus.

Išskiriančioji atranka: du ar daugiau kraštutinių fenotipų labiau prisitaikę, negu tarpiniai. Susidaro keli ryškiai tarpusavyje besiskiriantys fenotipai, kurie ateityje gali visisškai atsiskirti ir iš jų susiformuoti nauji du porūšiai, o po to ir rūšys.

Gamtinė atranka veikia tik fenotipe pasireiškiančius alelius. Todėl heterozigotos yra recesyvinių alelių saugotojos.

18.3. Rūšių susidarymas

Rūšis – tai nariai turintys vienodą sandarą, gyvenimo būdą, besikryžminantys tarpusavyje ir turintys bendrą genofondą, susilaukiantys gyvybingų palikuonių.

Rūšies susidarymas – tai vienos rūšies skilimas į dvi ar daugiau rūšių, arba vienos rūšies virtimas kita per tam tikrą laiką.

Skirtingos rūšys turi reprodukcinės izoliacijos mechanizmus:

  1. Iki poravimosi:

  2. Geografinė izoliacija (skirtingų rūšių individai negali tarpusavyje kryžmintis dėl geografinių kliūčių: kalnai, vandens telkiniai ir kt.);

  3. Nesutapimas laike (skirtingoms rūšims būdingas skirtingas reprodukcinis laikas);

  4. Elgesio izoliacija (skirtingoms rūšims būdingas skirtingas reprodukcinis elgesys, pvz.: tuoktuvių ritualai);

  5. Mechaninė izoliacija (skirtingų rūšių repsrodukcinė organų sistema skiriasi).

  6. Po poravimosi:

  7. Gametų izoliacija (nesiformuoja zigotos);

  8. Zigotų mirtingumas;

  9. Hibridų sterilumas;

  10. F~2~ kartos individų prisitaikymo laipsnis (hibridai F~2~ kartoje labai prastai būna prisitaikę prie aplinkos, todėl savo palikuonių nesusilaukia).

Rūšių susidarymo būdai:

  1. Alopatrinis rūšių susidarymo būdas, kai atsiranda geografinė kliūtis ir dalis populiacijos atskiriama. Skirtingos grupės mutuoja, pasireiškia genų dreifas ir gamtinė atranka. Jos pradeda skirtis ir ilgainiui nebegali tarpusavyje kryžmintis.

  2. Simpatrinis rūšių susidarymas. Populiacija skyla į dvi ar daugiau reproduktyviai izoliuotų grupių be geografinės izoliacijos. Tai nutinka dėl chromosomų mutacijos, dviejų rūšių hibritizacijos. Susidarę fenotipai gali kryžmintis tik tarpusavyje.

  3. Adaptyvi radiacija. Greitas naujų rūšių išsivystymas iš vienos protėvinės formos. Dukterinės populiacijos išplinta ir gamtinės atrankos dėka prisitaiko prie aplinkos, keičiasi ir tampa nauja rūšimi.

18.4. Gyvybės evoliucija

Žemė susidarė prieš 10 milijardų metų iš dulkių ir nuolaužų sankaupų. Tai fizinė evoliucija. Pirmoji Žemės atmosfera buvo sudaryta iš vandens, azoto, anglies dioksido, vandenilio ir anglies monoksido. Laisvo deguonies joje buvo labai nedaug. Vandenynai susidarė iš kritulių, kurių buvo daug, nes vyko kondensacija.

Vandenynuose, esant aukštai temperatūrai, elektros iškrovai ir gausioms cheminėms medžiagoms vyko milijardai cheminių reakcijų. Atsitiktinai susidarė pirmoji organinė mlekulė. Tai cheminė evoliucija. Mažos organinės molekulės jungėsi į didesnes molekules. Pradėjo formuotis pirmoji ląstelė. Tai biologinė evoliucija. Ląstelė galėjo vystytis tik susiformavus RNR, nes šis junginys gali būti ir substratu, ir fermentu. Manoma, kad RNR vykdė visas DNR funkcijas.

Saulės spinduliai aminorūgštis jungė į baltymus. Vandenyje sudarydavo darinius, turinčius daug ląstelių savybių.

Pirmoji ląstelinė struktūra buvo sudaryta iš lipidų ir baltymų, bei vykdė medžiagų apykaitą. Ji turėjo RNR, kuri funkcionavo kaip genetinė edžiaga ir fermentas. Maitinosi vandenyje esančiomis organinėmis molekulėmis. Taigi buvo heterotrofinės ląstelės. Iš jų išsivystė autotrofinės ląstelės. Iš pradžių ląstelės naudojo gatavą ATP, o vėliau pradėjo sintetinti pačios. Jį gaudavo į rūgimą panašiais procesais.

Tikroji ląstelė turėjo membraną, galėjo pati sintetinti baltymus. Manoma, kad ląstelėje iš RNR susidarė DNR, kuri pradėjo koduoti genetinę informaciją. Išsivystė baltymai, pradėję sintetinti DNR ir RNR ir vandenyje esančių miktomolekulių. Ir baltymai, ir RNR išsivystė kartu, turėjo RNR genus, kurie galėjo atkurti save. Todėl ląstelės tapo daugintis sugebančiomis ląstelėmis.

Pirmieji prokariotai buvo anaerobiniai heterotrofai. Pirmieji fotosintetinantys organizmai deguonie s neišskirdavo. Deguonį pradėjo išskirti prieš 2 milijardus metų. Susiformavo atmosfera su deguonimi ir ozono sluoksniu.gyvybė persikėlė gyventi į sausumą. Susiformavo aerobinės ląstelės. Prieš 2,1 milijardą metų atsirado eukariotinė ląstelė. Jos organoidai išsivystė pamažu, kai kurie išsivystė iš kitų prokariotų.

Po to išsivystė pirmieji daugialąsčiai, besidauginantys lytiniu ir nelytiniu būdu.

Gyvūnų evoliucijos etapai:

  1. Bežandžiai

  2. Žuvys

  3. Varlaigyviai

  4. Ropliai

  5. Paukščiai

  6. Žinduoliai

Augalų evoliucijos etapai:

  1. Dumbliai

  2. Samanos

  3. Sporiniai induočiai

  4. Plikasėkliai

  5. Gaubtasėkliai

Evoliucijos raida įrodoma remiantis fosilijomis – tai suakmenėjusios organizmų liekanos, teisioginiai ankstesnių gyvybės formų įrodymai (kiautai, kaulai ir dantys).

Paleontologija – fosilijų suradimo ir tyrimo mokslas bei išvadų apie gyvybės istoriją apibendrinimas iš gautų duomenų.

Tiesioginiai evoliucijos įrodymai – tai tokie atradimai (pilna organizmo fosilija), kurie leidžia apibūdinti visą organizmų grupę ar pilnai vieną organizmą.

Netiesioginiai evoliucijos įrodymai – tai rasti fosilijų fragmentai, kurie tik leidžia patvirtinti ir papildyti jau turimus evoliucijos faktus (kriauklės, griaučių fragmentai, sėklos, žiedadulkės ir kt.).

Pereinamoji grandis – organizmai ar fosilijos įrodantys ryšį tarp kelių skirtingų organizmų grupių (archeopteriksas įrodo ryšį tarp roplių ir paukščių).

Gyvosios fosilijos – organizmai, labai panašūs į savo iškastinius protėvius (krokodilai, latimerijos).

Sąstingis – lėtų evoliucijos pokyčių laikotarpis, jį įrodo gyvosios fosilijos.

Evoliuciją veikiantys faktoriai:

  1. Žemynų dreifas

  2. Masiniai išmirimai (tai didelio rūšių ar stambesnių taksonominių kategorijų skaičiaus išnykimas vos per kelis milijonus metų).

19. Organizmų sistematika

Taksonomija – augalų ir gyvūnų sistematikos skyrius, tiriantis organizmų klasifikacijos principus, metodus ir taisykles, nustatantis taksonominius rangus.

Dvinarė (binarinė) nomenklatūra – rūšies pavadinimą sudaro du vardai. Pirmasis reiškia – organizmo gentį, o antrasis – rūšį (lelija raudonoji). Trimis žodžiais įvardijamas porūšis (homo sapiens sapiens).

Klasifikacija – organizmų priskyrimas atskiriems rangams, remiantis filogeneze – organizmų istoriniu vystymusi. Tos pačios genties rūšys turi šiuolaikiškus bendrus protėvius, nei rūšys, priklausančios kitoms taksonominėms grupėms. Taksonai – tai klasifikacijos rangai.

Bendras protėvis – tas, iš kurio atsirado bent jau dvi kilmės linijos.

Gyvūnų taksonominiai rangai:

  1. Karalystė. 2. Tipas. 3. Klasė. 4. Būrys. 5. Šeima. 6. Gentis. 7. Rūšis.

Augalų taksonominiai rangai:

  1. Karalystė. 2. Skyrius. 3. Klasė. 4. Eilė. 5. Šeima. 6. Gentis. 7. Rūšis.

Tam tikram klasifikaciniam rangui priklausantys individai skiriasi nuo mitų organizmų bendru požymių rinkiniu.

Požymis – tai struktūrinė, chromosominė ar molekulinė ypatybė, skirianti vieną grupę nuo kitos.

Sistematikai priklauso taksonomija ir klasifikacija. Šios abi mokslo pakraipos tiria organizmų įvairovę visuose jų organizacijos lygmenyse, nustato organizmų grupės filogenezę (evoliucinį vystymąsi).

Filogenetinis (kilmės) medis – diagrama, rodanti bendrus protėvius ir kilmę.

Pirminis požymis yra tas, kuris būdingas ir bendram protėviui, ir visiems grupės nariams (elnių ragai).

Antrinis požymis – tas, kuris randamas tik tam tikroje kilmės linijoje (elnių ragų forma).

Vienai grupei priklausančios rūšys turi turėti bendrus protėvius. Nustatant grupes remiamasi homologijomis, molekuliniais duomenimis ir fosilijomis.

20. Karalystės

20.1. Monerų karalystė

Visi organizmai prokariotai, neturi branduolio, vienaląsčiai. Gali judėti. Mitybos būdas įvairus: autotrofai (melsvabakterės, sierabakterės, azotobakterės, azotą fiksuojančios bakterijos), parazitės, saprotrofės (puvimo ir rūgimo bakterijos) ir mišriai besimaitinančios bakterijos. Dauginasi nelytiniu būdu – dalijasi pusiau. Nervų sistemos neturi.

Virusai – tai negyvos dalelės. Visi virusai – užkrečiami ir yra parazitai. Sudaryti iš kapsidės, DNR ar RNR ir fermentų. Jie neturi ląstelės, nevykdo medžiagų apykaitos, nereaguoja į aplinkos dirgiklius, dauginasi ląstelės viduje, geba evoliucionuoti.

Visi virusai viduląsteliniai parazitai, nesidauginantys už ląstelės ribų. Virusai labai specifiški: dauginasi tik tam tikrose ląstelėse (bakteriofagai dauginasi tik bakterijose). Manoma, kad virusai yra kilę iš tų ląstelių, kuriose parazituoja. Jie greitai evoliucionuoja, todėl kasmet turi būti kuriamos vis naujos vakcinos, apsaugančios nuo jų plitimo.

Virusai turi didžiulę įtaką gamtai ir žmogui. Pirmiausia bakteriofagai yra plačiai naudojami praktinėje veikloje, nes jie gali naikinti parazitines ar ligas sukeliančias bakterijas. Kiti virusai gali sukelti sunkiai išgydomas ar neišgydomas ligas: AIDS, hepatitą, meningitą, pasiutligę ir kt. Nuo jų apsisaugoma tik skiepais. Virusų antibiotikai neveikia, todėl jų sukeltų ligų gydymui šie preparatai nenaudojami.

Bakterijos – gausiausia Žemės oragnizmų grupė. Dauginasi dalinadamosi pusiau, tačiau genetine informacija gali keistis: susiglaudžia ir apsikeičia plazmidėmis, kuriose yra DNR fragmentas. Dėl šios savybės greitai evoliucionuoja ir prisitaiko pire naujų sąlygų. Taip pat dažnos mutacijos, nes bakterijos yra haploidės, todėl labai greitai išryškėja recesyviniai požymiai.

Palankiomis sąlygomis (drėgmė, šiluma ir maistas) bakterijos gali daugintis kas 20 minučių. Nepalankiomis sąlygomis gali sudaryti sporas (ląstelė netenka vandens ir apsigaubia storu apvalkalu). Sporos gali net labai ilgą laiką iškęsti labai nepalankias sąlygas ir vėl atgyti vos sąlygoms pasikeitus.

Bakterijos gali būti:

  1. Aerobinės (kvėpuoja deguonimi);

  2. Anaerobės:

  3. Visiškos anaerobės (deguonis kenkia);

  4. Fakultatyvinės anaerobės (deguonies nenaudoja, bet jis joms nekenkia).

Sistematikoje bakterijos skirstomos pagal ląstelės formą: bacilos, kokai, spiralės ir spirilos. Dar gali būti skirstomos pagal sienelės tipą, medžiagų apykaitą, augimą ir mitybos būdą ir kt.

20.2. Protistų karalystė

Dumbliai – tai fotosintetinantys vandens organizmai. Jie yra fitoplanktono dalis (organizmai pludūriuojantys vandens paviršiuje). Jų ląstelės turi chloroplastus ir sieneles. Kai kurie sudaro kolonijas – nepriklausomų vienas nuo kitų grupes. Yra ir daugialąsčių dumblių. Dumbliai skirstomi pagal spalvą į žaliadumblius, rudadumblius, auksadumblius ir raudondumblius.

Žaliadumbliai kartu su grybais sudaro kerpes. Jie paplitę ir sausumoje ir vandenyje. Savo sandara panašiausi į augalų ląstelę.

Vienaląsčiai dumbliai. Valkčiadumblis. Paplitęs gėluosiuose vandenyse. Daudginasi dalindamasis pusiau, o nepalankiomis sąlygomis – susidaro lytinės ląstelės. Joms susiliejus, susiformuoja spora (ląstelė storu apvalkalu) ir laukia palankių sąlygų.

Siūliniai dumbliai. Mauragimbė. Tai galais sukibusios dumblių ląstelės. Susidaro, nes ląstelės dalijasi viena kryptimi ir neatsiskiria viena nuo kitos. Paplitęs gėluosiuose vandenyse.

Daugialąsčiai dumbliai. Liūnė. Paplitęs taip pat gėluosiuose vandenyse. Ląstelės sudaro kūną, vadinamą gniužulu. Visos ląstelės vienodos, todėl atsiskyrus, gali išgyventi viena.

Kolonijiniai dumbliai. Maurakulis. Paprastai kolonija būna apgaubta gaubiamuoju sluoksniu, kuris atlieka apsauginę funkciją. Kai kurios kolonijos ląstelės specializuojasi dauginimuisi, gali sudaryti savo dukterinę koloniją.

Rudadumbliai. Laminarijos ir guveiniai. Daugiausia paplitę jūrose ir vandenynuose. Naudojami maistui (jūros kopūstai) ir trąšoms.

Auksadumbliai. Titnagdumbliai. Paplitę sūriuose ir gėluose vandenyse. Sienelėje yra silicio. Naudojami stiklo gamyboje, filtrams užpildyti, garsą sugeriančioms medžiagoms ir šlifuojančioms medžiagoms gaminti.

Raudondumbliai. Paplitę šiltose jūrose. Iš jų išgaunamas angliavandenis – agaras, kuris naudojamas želatinos, vaistų kapsulėms, kosmetikos gamybai, terpė mikrokultūrų auginimui.

Pirmuonys – heterotrofiniai judrūs vienaląsčiai organizmai. Paplitę vandenyje, drėgnoje dirvoje, gyvūnų organizmuose. Yra zooplanktono dalis. Gali būti sakidytojai ar parazitai. Yra kolonijinių ir daugialąsčių pirmuonių. Skirstomi pagal judėjimo būdą:

  1. Amebiniai. Ameba. Juda pseudopodijomid. Maistą taip pat įsitraukia pseudopodijomis. Maistą fagocituoja: pseudopodijomis apsupa ir praryja auką. Virškina virškinamojojje vakuolėje, o nereikalingas medžiagas šalina pro pulsuojančiąsias vakuoles. Dizenterinė ameba – parazitė, sukelianti amebinę dizenteriją žmogaus žarnyne.

  2. Blakstienuotieji. Infuzorija klumpelė. Juda blakstienėlėmis. Patys sudėtingiausi savo sandara pirmuonys. Turi ryklę ir šalinamąją angą. Dauguma heterotrofai. Paplitę vandenyje.

  3. Žiuželiniai. Euglena, triponosoma. Juda žiuželiais. Kaikurios rūšys gyvena gyvūnų žarnyne ir padeda skaidyti maisto medžiagas. Daug žiuželinių pirmuonių yra parazitiniai ir sukelia įvairias ligas (lytines ligas, viduriavimą, miegligę).

  4. Sporagyviai. Maliariniai plazmodijai. Nejudrūs pirmuonys. Visi yra parazitai. Gyvena šeimininko ląstelėse ar audiniuose. Gali turėti kelis tarpinius šeimininkus. Jie yra kvėpavimo takų ligų, maliarijos, taksoplazmozės sukėlėjai.

Maliarijos sukėlėjų gyvenimo ciklas:

Uodo organizme susidaro lytinės ląstelės, kurioms susiliejus susidaro sporozoitai. Jie keliauja į uodo seilių liaukas. Uodui įkandus, sporozoitai per žmogaus kraują keliauja į kepenis. Jose išsivysto sporos, kurios keliauja į eritrocitus. Eritrocituose dauginasi dalindamiesi pusiau. Persipildžius ląstelei, ji sprogsta ir sporos išplinta į kitus eritrocitus. Kartu su sporomis krauju plinta ir maliarinių plazmodijų nuodai. Sporos virsta gametofitais, kuriuos įsiurbia uodas ir ciklas prasideda iš naujo. Maliarija sergantis žmogus stipriai karščiuoja, jį krečia drebulys, netenka sąmonės. Karštinės priepuoliai kartojasi kas 24 valandas. Maždaug tiek laiko reikia plazmodijams prisidauginti ir išplisti į naujus eritrocitus. Žmogus dažniausiai miršta, nes kraujyje sunaikinami raudonieji kraujo kūneliai. Apsisaugoti nuo ligos galima skiepais (prieš keliaujant į šiltus kraštus), tepalais ir purškalais nuo uodų įkandimų, apsauginiais tinklais. Maliariniai plazmodijai paplitę ten, kur karštas ir drėgnas klimatas.

20.3. Grybų karalystė

Grybai – siurbiantys heterotrofai. Ląstelės į aplinką išskiria virškinamuosius fermentus, o kai medžiaga suskaidoma, ji įsiurbiama. Dauguma grybų – skaidytojai, kai kurie – parazitai (žvynelinė, nagų grybelis, augalų grybelinės ligos ir kt.). Grybai gali sukurtu mutualinius santykius. Mikorizė – grybo ir medžio mutualistiniai santykiai. Grybai – kerpių sudedamoji dalis.

Grybai gali būti vienaląsčiai (mielės), siūliniai (pelėsiai) ir daugialąsčiai (kepuriėtieji grybai. Daugialąsčių grybū kūnas vadinamas miceliu (grybiena). Grybieną sudaro hifai – siūlų tinklas. Pro juos siurbiamos maisto medžiagos. Grybiena maitina besidauginančiąją grybo dalį.

Grybo ląstelės sienelėje yra chitino. Energijos atsargas kaupia glikogeno pavidalu.

Grybai turi didelę reikšmę tiek gamtai, tiek žmogui. Pirmiausia jie yra vieni pagrindinių skaidytojų. Taip pat sudarydami simbiotinius santykius su medžiais, padeda jiems geriau siurbti vandenį su mineralinėmis medžiagomis ir dirvožemio (grybo hifai įauga į medžio šaknis ir taip padidina medžio siurbiamąjį paviršių, o iš medžio šaknų gauna pagamintas organines medžiagas). Taip pat manoma, kad grybai medžiams perduoda tam tikrą augimo hormoną, kuris skatina medžio augimą. Būtent todėl, tam tikri grybai auga tik prie tam tikrų medžių.

Vienaląsčiai grybai dauginasi dalindamiesi pusiau. Daugialąsčiai grybai dauginasi sporomis. Sporos lengvai ir ilgą laiką gali ištverti nepalankias sąlygas. Kai kurie grybai nepalankiomis sąlygomis suformuoja lytines ląsteles, kurios susiliejus, susidaro sporos, galinčios ypač ilgai ištveti nepalankias sąlygas.

Kerpės – grybo ir žaliadumblių simbiotinis organizmas. Žaliadumbliai gamina organines medžiagas, o grybai siurbia jiems reikalingas medžiagas. Kai kurie specialistai mano, kad grybai kerpėse parazituoja žaliadumblius. Tačiau, kaip ten bębūtų, kerpės – pionieriniai organizmai, augantys ir klestintys ten, kur kitiems organizmams yra visiškai nepalankios sąlygos.

Kerpės – ekologiškai svarbus organizmas, nes geras oro švarumo bioindikatorius. Labai švarioje aplinkoje auga krūmiškosios keprės, šiek tiek labiau užterštoje – lapiškosios, o užterštoje aplinkoje gali augti tik žiauberiškosios kerpės.

Daug žalos gamtoje pridaro parazitiniai grybai. Pirmiausia grybai, augantys ant medžių kamienų, pažeidžia savo hifais medžio šerdį ir ilgainiui medis nudžiūna. Miškininkams tai kelia didelių problemų ir nuostolių. Šie grybai dauginasi sporomis, kurias be galo sunku išnaikinti.

Žmogaus gyvenime grybai taip pat turi didelę reikšmę. Dažniausiai praktikoje yra naudojamos mielės. Tai vienaląstis, pumpuravimo būdu besidauginantis grybas, skaidantis maisto medžiagas ir išskiriantis alkoholį. Žmogus mieles naudoja maisto pramonėje, vaistų gamyboje, B grupės vitaminų gavyboje, alkoholio pramonėje, kosmetikos pramonėje ir kitose srityse.

Pelėsis – siūlinis grybas, kuris žmogui gali daryti žalos (gadina maisto produktus) arba gali būti naudojamas maisto (sūrių) pramonėje.

Ypač daug rūpesčių žmogui kelia parazitiniai grybai, kurie sukelia tiek žmonių ligas, tiek kultūrinių augalų ir gyvūnų. Grybelinės ligos paprastai labai sunkiai gydomos ar net pilnai neišgydomos, nes jie labai lengvai plinta (bendrus daiktus, orą, kontaktą), o sporos labai gyvybingos. Dažniausios grybelinės ligos: nagų ir odos grybelis (pleiskanos), lytiniu keliu plintančios ligos, žvynelinė (praktiškai neišgydoma), lapų raukšlėtligė (kultūrinių augalų lapai susiraukšlėja ir nebegali normaliai funkcionuoti), miltligė (augalų vaisiai būna aptraukti baltu apvalkalu ir dar nesubrendę, nudžiūna), vaisių puvinys (ypač paplitęs kolektyviniuose soduose, labai sunkiai naikinamas, praktiškai galima išnaikinti tik iškirtus ir sudeginus užsikrėtusius medžius, o vaisius taip pat patariama deginti), vaismedžių maras (pažeidžiamas kamienas, todėl medis nudžiūna), grūdinių kultūrų skalsė ir kūlė (ypatingai pavojingi parazitiniai grybai, nes išryškėja tik antroje derliaus kartoje, kai būna vėlu juos naikinti, tenka naikinti visą užderėjusį derlių, be to išskiria toksines medžiagas, nuo kurių gali kristi gyvuliai bei sunkiai apsinuodyti žmonės, yra pasitaikę net mirties atvejų).

Kepurėtuosius grybus žmonės renka ar augina (pievagrybiai) maistui. Dažniausiai pavojų kelia tai, kad žmonės nepažįsta nuodingųjų grybų ir jais apsinuodija. Yra įrodyta, kad grybai labai lengvai savyje kaupia toksines, radioaktyvias medžiagas bei sunkiuosius metalus. Todėl nereiktų grybauti šalia judrių kelių, fabrikų, į aplinką išskiriančių nuodingas medžiagas. Ruošiant grybus, patariama virti juos keliuose vandenyse.

20.4. Augalų karalystė

Augalai yra gerai prisitaikę egzistuoti sausumoje. Šaknimis gali siurbti vandenį, kad neišdžiūtų, lapai ir stiebai padengti vandeniui nelaidžia vaškine kutikule. Lapų paviršiuje yra žiotelių, kurios gali atsiverti ir užsiverti, reguliuodamos dujų apykaitą ir vandens garinimą. Kai kurie augalai turi indų sistemą, pernešančią vandenį į lapus, o maisto medžiagas iš lapų. Sumedėjusių augalų steibuose yra negyvų laidžiųjų ir ramstinių audinių, sudarančių atramą, galinčią atlaikyti Žemės traukos jėgą. Visų augalų gemalas apsaugotas nuo išdžiūvimo (sėkla). Egzistuoja įvairūs apdulkinimo būdai (vandeniu, vėju, gyvūnais, savidulka).

Manoma, kad augalai giminingi žaliadumbliams. Augalams būdingas dviejų skirtingų kartų gyvenimo ciklas, vadinams kartų kaita:

  • Sporofitas – diploidinė karta, kurioje mitozės būdu susidaro diploidinės sporos;

  • Gametofitas – haploidinė karta, gaminanti gametas, kurioms susijungus, susidaro diploidinė zigota.

Abi kartos yra nepanašios ir viena dominuoja kitos atžvilgiu (yra didesnė, ilgiau egzistuoja).

20.4.1. Samanos

Augalai skirstomi į dvi pagrindines grupes:

  1. Indų neturintys augalai (samanos);

  2. Indus turintys augalai (sporiniai induočiai, plikasėkliai ir gaubtasėkliai).

Samanos neturi tikrųjų šaknų, stiebų ir lapų, turinčių tikruosius indus. Jos turi tik panašius darinius.

Domininuojanti samanų karta yra gametofitas – savarankiškai egzistuojantis augalas. Apvaisinimui būtinas vanduo. Sporofitas išauga ant žaliuojančio gametofito, iš kurio gauna reikalingų medžiagų. Paprastai auga ten, kur drėgna. Nepalankiomis sąlygomis gali daugintis gametofitas.

Samanos dirvožemyje įsitvirtina rizoidais. Jie atlieka tik atraminę funkciją. Vandenį samanos siurbia visu savo paviršiumi. Jos paplitusios visoje Žemėje, dėl nereiklumo aplinkos sąlygoms. Geriausiai auga vidutinėje klimato juostoje. Savo ląstelėse samanos gali sukaupti didelį kiekį vandens, užsitęsus sausrai, gali pereiti į ramybės būseną (susiraukšlėja ir paruduoja, bet nežūsta).

Samanos turi didelę gamtinę ir ūkinę reikšmę. Miškuose sudaro miško paklotę, kurioje veisiasi kiti organizmai, palaiko miško drėgmę, kartais dėl jų gali net formuotis pelkė (dažniausiai ten, kur auga kiminai), vykdo fotosintezę. Turi antibakterinių medžiagų, kurių dėka neleidžia veistis parazitiniams organizmams. Samanos (kinimai) auga rūgštinėje terpėje, o joje nesiveisia puvimo bakterijos. Todėl per daugelį metų iš nepūnančių jų ir kitų organizmų dalių formuojasi durpės. Samanos pagerina ir paruošia dirvą kitų augalų augimui.

Ūkiškai labai svarbūs kiminai, nes jie sugeria didelį kiekį vandens, naudojami daržininkystėje, medicinoje, iš jų susidarė durpės. Samanos taip pat naudojamos namų apšiltinimui. Šiuo metu – tai nykstantys augalai.

20.4.2. Sporiniai induočiai

Induočiams priklauso sporiniai induočiai, plikasėkliai ir gaubasėkliai. Šių augalų indų audinį sudaro mediena, kuria vanduo ir mineralinės medžiagos juda iš šaknų į viršų. Bei karniena, kuria organinės medžiagos pernešamos iš vienos augalo dalies į kitą. Induočiai turi šaknis, stiebus ir lapus. Stiprias ląstelės sieneles turinti mediena palaiko augalo kūną. Lapus dengia kutikulė, išskyrus tas vietas, kur yra žiotelės.

Induočiuose vyrauja sporofito karta. Sporofito dominavimo ypatybė ta, kad jis diploidinis. Jei organizme yra pakitimą turintis genas, jį gali už,askuoti antrasis veikiantis genas. Induočiai augalai yra sudėtingos sandaros, pasižymi didele įvairove ir plačiai paplitę.

Sporiniai induočiai (paparčiai, pataisai ir asiūkliai) dauginasi sporomis. Sporos plinta vėjo pagalba. Sporų susidarymui būtinas vanduo, todėl jie yra paplitę tik drėgnose vietose. Turi indus, kuriais vykdo medžiagų apykaitą.

Prieš kelis šimtus milijonų metų iš jų susiformavo anglis, kuri dabaar plačiai naudojama praktinėje veikloje. Paparčiai taip pat auginami kaip dekoratyviniai augalai, naudojami medicinoje.

20.4.3. Gaubtasėkliai

Sėklomis besidauginantys augalai visiškai prisitaikę augti sausumoje. Plinta sėkolomis įvairiais būdais: vėju, vandeniu, gyvūnais, patys.

Gaubtasėkliai – tai žiediniai augalai, jų sėklą gaubia apyvaisis. Šiuo metu tai labiausiai klestinti augalų grupė Žemėje, nes geriausiai prisitaikę prie aplinkos sąlygų. Turi labai didelę gamtinę ir ūkinę reikšmę. Gaubtasėklių lapai, šaknys ir stiebai gerai išvystyti. Gerai išsivystęs laidusis audinys (mediena ir karniena). Sėklos gerai apsaugotos.

Daugelis dabartinių gaubtasėklių – žoliniai augalai. Yra vienamečiai – tais pačiais metais suformuoja sėklas ir sunyksta. Dvimečiai – pirmaisiais metais kaupia maisto medžiagas, o antraisiais metais suformuoja sėklas. Daugiamečiai – gyvuoja daugiau nei dvejus metus, kiekvienais metais formuoja sėklas.

Skirstomi į dvi klases:

Vienaskilčiai Dviskilčiai


Žoliniai augalai Žoliniai arba sumedėję augalai Žiedo dalių skaičius dalijasi iš 3 Žiedo dalių skaičius dalijasi iš 4 arba 5 Lapų gyslotumas lygiagretus Lapų gyslotumas tinkliškas Indų kūleliai stiebe išsidėstę padrikai Indų kūleliai stiebe išsidėstę ratu Sėkloje yra viena sėklskiltė Sėkloje yra dvi sėklaskiltės Priklauso lelijiniai, palminiai, gegužraibiniai, vilkdalginiai, varpiniai augalai. Priklauso kryžmažiediniai, vėdryniniai, kleviniai, kaktusiniai, ankštiniai, erškėtiniai augalai.

Žiedas sudarytas iš pakitusių lapų, išsidėsčiusių cikliškai ir prisitvirtinusių prie žiedsosčio. Supa taurėlapiai, dažniausiai žali, apsaugo dar nepražydusį žiedą. Vainiklapiai yra įvairiaspalviai, vilioja vabzdžius ir apsaugo dauginimosi organus. Kuokeliai – žiedadulkes gaminanti dalis (vyriškasis dauginimosi organas). Sudarytas iš kotelio ir dulkinės. Piestelė sudaryta iš purkos, liemenėlio ir mezginės. Tai moteriškasis dauginimosi organas, kuriame subręsta sėklapradis. Iš sėklapradžio vystosi sėkla, o iš mezginės vaisius. Vaisių sudaro sėkla ir apyvaisis (sultingas ar sausas), kuris apsaugo sėklą, taip pat gali padėti išplisti sėkloms.

Žiedai yra prisitaikę platinti žiedadulkes. Kvapnūs, ryškiaspalviai žiedai vilioja vabzdžius. Vėjo apdulkinami žiedai paprastai auga žiedynais, yra smulkūs ir bekvapiai.

Gaubtasėkliams yra būdinga kryžmadulka – kai vieno augalo žiedadulkės patenka ant kito augalo purkos ir savidulka – kai to paties augalo žiedadulkės patenka ant to paties augalo purkos.

Kryžmadulkiams augalams būdinga:

  1. Gali būti tik vyriški ar tik moteriški žiedai;

  2. Piestelės ir kuokeliai formuojasi skirtingame aukštyje;

  3. Skirtalyčiai žiedai gali augti ant skirtingų augalų;

  4. Skirtalyčiai žiedai gali augti ant to pačio augalo, tačiau žydėti skirtingu laiku;

Kryžmadulka augalams suteikia didesnę genetinę įvairovę. Yra ir tokių augalų, kuriems būdinga tiek kryžmadulka, tiek savidulka.

21. Bestuburių gyvūnų reikšmė gamtoje ir žmogaus gyvenime

21.1. Moliuskai

Moliuskai (dvigeldžiai, pilvakojai ir galvakojai). Paplitę vandenyje ir sausumoje.

Dvigeldžiai (bedantė, perluotė, austrė, midija, šukutė). Turi dviejų dalių kriauklę. Paplitę vandenyje. Kriauklė sudaryta iš baltymo, kalcio karbonato, perlamutro. Jei patenka į kriauklės vidų koks nors svetimkūnis, iš jo gali susiformuoti perlas. Iš prieš daug milijonų metų gyvenusių dvigeldžių kriauklių susiformavo naudingosios iškasenos: nafta, kreida, klintis.

Galvakojai (kalmarai, sepijos, aštuonkojai). Paplitę vandenyne. Judrūs, plėšrūs. Turi čiuptuvus, kuriais juda ir gaudo grobį. Iš moliuskų, geriausiai išvystyta nervų sistema ir jutimo organai. Turi rašalinę liauką, kuri veikia kaip apsaugos ir maskavimosi organas. Naudojami maisto pramonėje. Iš rašalo liaukoje pagaminto sekrato žmonės gamina rašalą, dažus.

Pilvakojai (sraigės, šliužai). Paplitę sausumoje ir vandenyje. Dauguma augalėdžiai. Naudojami maistui (vynuoginės sraigės). Kai kurios sraigės (mažoji kūdrinukė) platina kepeninės siurbikės lervas, t.y. tarpinis šeimininkas. Taip pat sausumos sraigės gali padaryti nemažai žalos ūkininkams, auginantiems kultūrinius augalus (apgraužti augalus ir sunaikinti derlių).

21.2. Kirmėlės

Kirmėlės (ploksčiosios, apvaliosios ir žieduotosios).

Plokščiosios kirmėlės (planarija, kepeninė siurbikė, jautinis kaspinuotis). Gyvena laisvai arba yra parazitinės. Neturi kūno ertmės, specializuotų kvėpavimo ir apytakos sistemų. Parazitinės plokščiosiso kirmėlės neturi galvos (ji sunykusi), priekinėje kūno dalyje yra išsivystę kabliukai ir siurbtukai. Jais kirmėlės prisikabina ir siurbia maistą. Dauginimosis sistema išsivysčiusi kur kas geriau nei kitos sistemos. Sunykusios taip pat nervų ir virškinimo sistemos. Yra išsivysčiusi speciali kūno danga, atspari šeimininko virškinimo sultims.

Kad parazitinė kirmėlė patektų iš vieno galutinio šeimininko į kitą galutinį šeimininką, reikalingas tarpinis šeimininkas. Galutiniame šeimininke gyvena ir dauginasi lytiškai subrendęs parazitas. Tarpiniame šeimininke – lervos stadijos.

Siurbikių yra labai įvairių. Paprastai jos vadinamos pagal parazituojamą organą (kepeninė siurbikė) ar pagal galutinį šeimininką (katinė siurbikė).

Kepeninės siurbikės vystymosi ciklas:

  1. Su išmatomis kiaušinėlis patenka į aplinką;

  2. Kiaušinėlis turi patekti į gėlavandenį telkinį, kur iš jo išsirita laisvai plaukiojanti lerva;

  3. Laisvai plaukiojanti lerva turi patekti į mažosios kūdrinukės kūną (tarpinis šeimininkas);

  4. Mažojoje kūdrinukėje lerva dauginasi ir vystosi;

  5. Kai lervų kūdrinukės kūne pasidaro labai daug, ji plyšta ir pakitusios lervos vėl paplinta vandenyje;

  6. Pakitusi lerva plaukia prie pakrantėje augančių augalų;

  7. Numetusi žiuželį, lerva prikimba prie augalo ir apsigaubia storu, atspariu nepalankios sąlygoms apvalkalu;

  8. Galvijas su žole praryja lervą;

  9. Lerva, numetusi apvalkalą, per virškinamąjį traktą nukeliauja į kepenis;

  10. Kepenyse ji galutinai išsivysto į suaugėlį, pradeda parazituoti ir lytiškai daugintis (formuoja naujus kiaušinėlius).

Parazitinės kirmėlės deda daug kiaušinnėlių, nes yra maža tikimybė, kad lerva pateks į galutinio šeimininko organizmą.

Kaspinuočiai (jautinis kaspinuotis, žuvinis kaspinuotis). Kūno priekyje yra kabliukai ir siurbtukai, kuriais prisikabina prie šeimininkų žarnų sienelės. Žemiau yra kaklelis su daugeliu narelių. Kai kurių rūšių kaspinuočiai gali išaugti net iki 13 metrų ilgio. Po apvaisinimo susiformuoja kiaušinėliai ir kartu su nareliu pašalinami lauk su išmatomis. Kiaušinėlš kartu su augalais suėda galvijas (ar kaiulė). Jis yra tarpinis šeimininkas. Jame iš kiaušinėlio išsirita lerva, kuri pro žarnų sieneles keliauja į raumennis. Ten ji virsta cista (viriu) – tai nejudri lervos stadija, apsigaubusi kietu apvalkalu. Žmogui suvalgius užkrėstos mėsos, žarnyne iš cistos išsivysto kaspinuotis, kuris pradeda parazituoti ir formuoti kiaušinėlius.

Apvaliosios kirmėlės (spalinės, trichinos, askaridės). Būdingas lytinis dimorfizmas – tai skirtinga patinėlio ir patelės išvaizda (askaridžių patinėliai mažesni už patelę ir jų uodegos galiukas yra susisukęs). Gerai išvystyti dauginimosi organai.

Askaridės vystymasis:

  1. Su neplautomis rankomis ar augalais kiaušinėliai patenka į žmogaus organizmą;

  2. Iš kiaušinėlio išsirita lerva;

  3. Lervos pro žarnų sieneles prasigraužia į kraujagysles;

  4. Su krauju keliauja į kepenis, širdį, o po to į plaučius;

  5. Plaučiuose lervos vystosi;

  6. Pakitusios lervos keliauja į ryklę;

  7. Dar kartą nuryjamos ir atsiduria žarnyne;

  8. Ten kirmėlės subręsta ir pradeda daugintis.

Pavojingos, nes būdamos skirtalytės, gali dėti ne tik kaiušinėlius, bet ir iš jų tame pačiame žarnyne išsirita naujos kirmėlės. Žmogus gali mirti trūkus žarnų sienelėms ir atsiradus vidiniam kraujavimui. Geriausias apsisaugojimo būdas – sanitarinių sąlygų laikymasis, tinkamas maisto ruošimas, tik patikrintos mėsos valgymas. Negalima maisto produktų pirkti antisanitarinėmis sąlygomis, iš nežinomų ir neoficialių vietų.

Trichinomis galima užsikrėsti valgant užkrėstą kiaulieną ar šernieną. Subrendę parazitai atveda gyvas lervas, kurios keliauja į raumenis ir tampa cistomis. Žmogus dažniausiai miršta lervų migracijos metu.

Parazitinės kirmėlės pavojingos ne tik savo dauginimusi, bet jos taip pat naudoja žmogui ir kitiems parazituojamiems organizmams reikalingas medžiagas, į kūną išskiria metabolizmo produktus, kurie nuodingi šeimininkui. Simptomai: galvos ir virškinimo sistemos skausmas, galvos svaigimas, pykinimas, išblyškusi oda, irzlumas, nuotaikų kaita, depresija, pakilusi temperatūra, labai sumažėjęs ar padidėjęs apetitas, mažas kūno svoris (vaikams sulėtėjęs augimas).

Žieduotosios kirmėlės (sliekai, dėlės). Kūno ertmė padalinta į narelius. Turi gerai išvystytas vidaus organų sistemas. Sliekai – vieni pagrindinių nuokritų skaidytojų. Dėlės – egzoparazitės (parazituoja kūno išorėje). Medicininės dėlės nuo seno naudojamos medicinoje (išsiurbia užkrėstą kraują, taip išvalydamos organizmą).

21.3. Nariuotakojai

Nariuotakojams priklauso voragyviai, vėžiagyviai ir vabzdžiai. Turi kietą išorinį skeletą (dažniausiai jame yra chitino. Galūnės nariuotos, laisvai judančios. Yra žinoma daugiau kaip milijonas rūšių, prisitaikiusių gyventi pačiose įvairiausiose sąlygose. Kad paaugtų, turi numesti skeletą, o paaugus, susidaro naujas. Galūnės specializuotos, pritaikytos prie gyvenimo ir mitybos būdo. Gerai išvystyti jutimo organai (būdingos sudėtinės akys). Vandenyje gyvenantys kvėpuoja žiaunomis, sausumoje gyvenantys – trachėjomis. Būdingas sudėtingas vystymasis – vadinamas metamorfozėmis (vystymosi stadijos nei savo išvaizda, nei gyvenimo būdu nepanašios viena į kitą):

  1. Tiesioginis: kiaušinėlis – suaugėlis

  2. Netiesioginis:

  3. Pilnas: kiaušinėlis – lerva – lėliukė – saugėlis

  4. Nepilnas: kiaušinėlis – lerva – suaugėlis.

Voragyviai (vorai, skorpionai, erkės). Turi 4 poras kojų. Skorpionai ir vorai yra plėšrūnai, turintys nuodų liaukas, kurios gali būti gaminami net žmogui mirtini nuodai. Erkės – egzoparazitės, galinčios per savo seiles platinti tokias pavojingas ligas, kaip encefalitas, Laimo liga. Gali skatinti kvėpavimo takų alerginių susirgimų atsiradimą.

Vėžiagyviai (krevetės, omarai, vėžiai, krabai). Turi daugiau nei 4 poras kojų. Skeletas inkrustuotas kalkėmis. Gali būti plėšrūs arba skaidytojai. Gamtoje – svarbūs mitybinės grandinės dalis. Žmogus naudoja maisto pramonėje.

Vabzdžiai. Didžiausia rūšinė įvairovė. Prisitaikę prie aktyvaus gyvenimo būdo sausumoje, vandenyje ir ore. Turi 3 poras kojų. Gali turėti sparnus. Šiuo metu tai labiausiai paplitusi gyvūnų grupė pasaulyje. Daug jų rūšių dar nėra atrasta ir atpažinta. Turi didelę reikšmę gamtoje (svarbi mitybinės grandies dalis, vieni pagrindinių augalų žiedų apdulkintojų) ir žmogui. Gali būti parazitai (blakės, uodai) ir platinti įvairias ligas (maliarija, kirmėlių kiaušinėlius, parazitines bakterijas ir virusus), augalų kenkėjai (lapgraužiai vabzdžiai, kinivarpos). Taip pat gali atnešti didelę praktinę naudą (skruzdės – miško sanitarės, nes naikina miško parazitus), bitės (medaus gamyba), šilkaverpiai (šilko gamyba) ir t.t.

22. Stuburiniai gyvūnai

Tam, kad gyvūnas būtų priskirtas chordinių tipui, tam tikru gyvybinio ciklo metu jam turi būti būdingi trys pagrindiniai požymiai:

  1. Chorda – atraminė nugaros styga. Chorda yra po nerviniu vamzdeliu. Stuburiniuose gemalo turimą chordą vėlesnio vystymosi metu pakeičia stuburas.

  2. Tuščiaviduris nugaros nervinis vamzdelis. Stuburinių nervinis vamzdelis vadinams nugaros smegenimis, kurias saugo stuburo slanksteliai.

  3. Žiauniniai plyšiai. Daugumos stuburinių jie matomi tik ankstyvo vystymosi metu. Visą gyvenimą žiauninius plyšius turi tik kremzlinės žuvys.

Chordiniai turi vidinį skeletą, prie kurio tvirtinasi raumenys. Stuburas lankstus, bet tvirtas. Griaučiai (kremzlės, kaulai) yra gyvas audinys, augantis kartu su gyvūnu. Jie saugo vidaus organus ir atlieka judėjimo funkciją. Būdingos dvi poros galūnių. Iš žuvų krūtinės ir pilvo pelekų išsivystė lanksčios galūnės, leidžiančios judėti sausumoje. Kaukolė apsaugo smegenis. Evoliucijos metu didėjo smegenų sudėtingumas, o specifinėms funkcijoms atlikti specializuotos jų sritys. Susidarė sudėtingesni jutimo organai. Ausys tapo ne tik pusiausvyros organu, bet ir klausos.

Virškinamasis traktas sudėtingas, o kraujotakos sistema uždara. Išsivystė inkstai – svarbūs šalinimo ir vandens apytakos reguliavimo organas. Stuburiniai skirtalyčiai ir dauginasi tik lytiniu būdu.

Stuburiniams priklauso 5 klasės: žuvys, varliagyviai, ropliai, paukščiai ir žinduoliai.

Žuvys. Tai vandenyje gyvenantys ir žiaunomis kvėpuojantys gyvūnai, kurie turi pelekus ir žvynais padengtą odą. Kūno forma aptaki ir padengta gleivėmis, kad sumažintų trintį tarp vandens ir kūno. Kvėpuoja vandenyje ištirpusiu deguonimi. Žiaunos išraizgytos dideliu kapiliarų tinklu, pro kurį difuzijos būdu vykdoma dujų apykaita. Žiaunas nuolat skalauja vanduo, tuo pačiu vis atnaujindamas reikalingų dujų kiekį. Gėlavandenės žuvys šalina vandenį, o sūrių vandenų žuvys turi druskų liaukas, pro kurias šalina druskų perteklių. Žuvims būdingas vienas kraujo apytakos ratas ir dviejų kamerų širdis (prieširdis ir skilvelis). Turi gerai išvystytą jutimo organą – šoninę liniją, kuria jaučia vandens cheminę sudėtį, sroves, temperatūrą, vandens virpesius. Taip pat turi plaukiojamąją pūslę, kurioje saugomos dujų atsargos, o taip reguliuojamas plaukimo gylis. Plaukimo kryptį žuvims padeda palaikyti pelekai. Priklauso kremzlinės ir kaulinės žuvys. Kaulinių žuvų žiauniniai plyšiai uždengti žiaunadangčiu.

Žuvims būdingas išorinis apvaisinimas – lytinės ląstelės susilieja už kūno ribų ir taip pat išorinis vystymasis – iš apvaisinto kiaušinėlio jauniklis vystosi ne patelės viduje, o vandenyje. Kiaušinėliai vadinami ikrais. Ikrų skaičius priklauso nuo žuvies elgsenos juos išneršus: jei žuvis rūpinasi jaunikliais – ikrų išneršiama nedaug, o jei nesirūpina – labai daug (menkės išneršia daugiau kaip milijoną). Vystymasis netiesioginis, būdinga lervos stadija, kuri vadinama mailiumi. Mailius turi trynio maišelį, kuriame būna sukaupta šiek tiek maisto atsargų.

Varliagyviai (varlės, rupūžės, tritonai, salamandros). Tai sausumos stuburiniai. Turi dvi poras galūnių, kurios atlieka judėjimo ir atramos funkcijas. Plėšrūs. Grobį gaudo ilgu, lipniu liežuviu, kuris prisitvirtinęs prie gomurio priekio. Akys aosaugotos dviem vokais. Smegenys geriau išvystytos nei žuvų, ypač smegenų žievė.

Glotni varliagyvių oda yra nuolat drėgna, nes joje yra daug gleives gaminančių liaukų. Odos vaidmuo svarbus vandens apytakai ir kvėpavimui (nes plaučiai organizmui gali duoti tik apie 15 procentų reikalingo deguonies kiekio, o likusią dalį varliagyviai gauna per odą difuzijos būdu). Oda sausumoje padeda reguliuoti kūno temperatūrą. Varliagyviai šaltakraujai. Dėl plonos ir drėgnos odos, turi nuolat gyventi prie vandens, kad neišdžiūtų. Kai kurių varliagyvių odoje yra nuodų liaukos.

Varliagyviams būdingi du kraujo apytakos ratai ir trijų kamerų širdis (du prieširdžiai ir vienas skilvelis). Skilvelyje kraujas susimaišo (veninis su arteriniu). Tik į smegenis iš kairiojo prieširdžio siunčiamas grynai arterinis kraujas.

Galūnės pritaikytos judėti tiek vandenyje, tiek sausumoje. Ypač gerai išvystytos galinės kojos, kuriomis sausumoje varliagyviai šokuoja. Tarp pirštų yra plaukiojamosios plėvės, jos padeda graiau judėti vandenyje.

Dauginimuisi dauguma varliagyvių grįžta į vandenį. Būdingas išorinis apvaisinimas ir išorinis vystymasis. Iš ikro išsirita buožgalvis (varliagyvio lerva), kuris yra labai panašus tiek savo išvaizda, tiek gyvenimo būdu į žuvį. Laikui bėgant buožgalvio žiaunos, pelekai ir uodega redukuojasi, o vietoj jų išsivysto plaučiai ir galūnės. Kai ši metamorfozė baigiasi, varliagyvis išlipa gyventi į sausumą ir grįžta atgal tik lytiškai subrendęs daugintis.

Varliagyviai – šaltakraujai gyvūnai,reguliuodami savo temperatūrą, jei priklauso nuo aplinkos (kuo šilčiau – tauo aktyvesni).

Paukščiai. Kūno danga – plunksnos. Kontūrinės plunksnos yra dengiamosios, plasnojamosios ir vairuojamosios. Pūkinės plunksnos saugo kūno šilumą, nes paukščiai yra šiltakraujai gyvūnai. Kūno temperatūra aukšta, kad išliktų aktyvūs ir šaltame ore.

Priekinės galūnės virtusios sparnais. Labai lengvuose, tuščiaviduriuose griaučiuose yra oro ertmės. Turi raginį snapą. Kūnas aptakus, kad būtų mažesnis oro pasipriešinimas skrendant. Padidėjęs krūtinkaulis turi keterą, prie kurios tvirtinasi plasnojamieji raumenys. Raumenys efektyviai aprūpinami deguonimi, nes oras tiekiamas ne tik iš plaučių, bet ir iš oro maišų. Oro maišais taip pat reguliuojamas skridimo aukštis. Plunksnos sutepamos specialiose riebalų liaukose gaminamais riebalais, kas būtų mažesnis oro pasipriešinimas, apsauga nuo vandens.

Būdingi du kraujo apytakos ratai. Širdis 4 kamerų (2 prieširdžiai ir 2 skilveliai). Po kūna cirkuoliuoja jau nesusimaišęs kraujas, tai daro dujų apykaitą dar efektyvesne.

Gerai išvystyta nervų sistema ir jutimo organai. Būdinga sudėtinga elgsena, kuri reguliuojama hormonais ir instinktais.

Būdingas lytinis dauginimasis: vidinis apvaisinimas ir išorinis tiesioginis vystymasis. Kiaušiniai apsaugoti kalciniu lukštu ir dar trim vidaus apsaugos sluoksniais. Išsirita nesubrendęs suaugėlis, kuris toliau paukščio prižiūrimas vystosi ir auga.

Žinduoliai. Kaukolė didesnė, nes didsnis smegenų tūris. Turi kramtomuosius dantis, stuburo slanksteliai diferencijuoti, tai leidžia geriau judėti sausumoje. Šiltakraujai. Būdingi du kraujo apytakos ratai ir keturių kamrų širdis. Gerai išvystytos visos vidaus organų sistemos. Būdinga sudėtinga elgsena. Skirtalyčiai. Būdingas vidinis apvaisinimas ir vidinis vystymasis patelės gimdoje. Vidinis jauniklių vystymasis efektyviai juos apsaugo nuo nepalankių aplinkos sąlygų. Jaunikliai gimsta nepilnai išsivystę, silpni, todėl tėvų kurį laiką prižiūrimi. Maitinami motinos pienu.

Kūno dangą sudaro oda, kuri padengta plaukais (kailiu). Jos funkcija apsauginė, termoreguliacinė. Kvėpuoja tik plaučiais.

Kiaušinius dedantys žinduoliai (ančiasnapiai ir echidnos). Tarpinė gyvūnų grupė tarp roplių ir žinduolių. Paplitę Australijoje. Deda kiaušinius, tačiau patelės jauniklius maitina savo pienu.

Sterbliniai žinduoliai (kengūros ir kt.). paplitę Australijoje. Jaunikliai gimsta labai neišsivystę, todėl toliau vystosi patelės odos raukšlėje – sterblėje. Iš sterblės išvaromi tada, kai jau gimsta kitas jauniklis.

Placentiniai žinduoliai. Gemalas vystydamasis gimdoje ryšį su motina palaiko per placentą. Placenta – tai organas, per kurį vyksta medžiagų apykaita tarp motinos ir gemalo kraujo. Jaunikliai gimsta gana gerai išsivystę.

Placentiniai žinduoliai – jauniausia gyvūnų evoliucinė grupė, todėl turi sudėtingiausią sandarą ir yra geriausiai prisitaikę prie aplinkos sąlygų. Jiems būdinga labai sudėtinga elgsena. Geriausiai išvystytos priekinės smegenys (didieji pusrutuliai dengia kitas smegenų dalis).

Kai kurie žinduoliai antrą kartą grįžo į vandenį (banginiai, delfinai, ruoniai ir kt.). jų kūno sandara evoliuciškai pakito (galūnės, kūno forma), tačiau išliko kvėpavimas plaučiais ir jauniklių vystymasis gimdoje.

Žinduoliai neatsiveda didelio jauniklių kiekio. Kuo stambesnis žinduolis – tuo ilgesnis nėštumo laikotarpis ir mažiau atvedamų jauniklių. Kuo tėvai ilgiau rūpinasi savo jaunikliu – tuo jam būdinga sudėtingesnė elgsena.

23. Ekologija

23.1. Populiacijų ekologija

Ekologija – tai mokslas, tiriantis organizmų sąveiką su kitais organizmais ir su negyvąja aplinka.

Populiacija – vienai rūšiai priklausančių organizmų, gyvenančių konkrečioje vietoje, visuma.

Bendrijas sudaro vienoje vietoje gyvenančios ir tarpusavyje sąveikaujančios įvairios populiacijos.

Ekosistemą sudaro ne tik bendrija, bet negyvoji aplinka.

Biosfera yra ta Žemės dalis, kurioje egzistuoja gyvybė.

Populiacijos savybės:

  1. Populiacijos tankis – tai individų skaičius ploto ar tūrio vienete.

  2. Individų pasiskirstymas – tai pasiskirstymas konkrečiame tiriamajame rajone. Dažniausiai individai populiacijoje būna pasiskirstę grupelėmis (gyvena šeimomis). Dar gali būti atsitiktinis (gyvena pavieniui ir migruoja ieškodami maisto)ir tolygus (būdingas labai stambiems plėšrūnams) pasiskirstymas. Organizmų pasiskirstymą lemia abiotinė aplinka (negyvoji aplinka): krituliai, temperatūra ir jos svyravimai, dirvožemio tipas, vandens telkinių kiekis. Drėgmė, temperatūra ir tainkamo maisto nebuvimas – tai ribojantys veiksniai, kurie lemia organizmų paplitimą vienoje ar kitoje vietoje. Organizmų pasiskirstymą taip pat lemia ir biotiniai veiksniai (gyvosios aplinkos veiksniai): gyvūnų tarpusavio konkurencija, maisto ištekliai, lytinių partnerių gausa ir t.t.

  3. Populiacijos dydis – tai individų, sudarančių bendrą genofondą, skaičius. Populiacija didėja, kai gimstamumas didesnis už mirtingumą, arba, kai imigracija didesnė už emigraciją (dažniausiai emigracija būna lygi imigracijai). Eksponentinis populiacijos gausėjimo modelis būna tada, kai individai dauginasi tik vieną kartą gyvenime (pvz.: vabzdžiai). Su kiekviena karta individų populiacija vis didėja. Tokiu būdu populiacija atskleidžia savo biotinį potencialą – tai didžiausias jos dauginimosi greitis, įmanomas tik idealiomis sąlygomis (pakanka erdvės, maisto, nėra trukdymų daugintis). Jis negali trukti ilgai, nes tam pradeda priešintis aplinka. Aplinkos pasipriešinimas – tai daugintis trukdančios sąlygos (maisto stygius, atliekų kaupimasis, konkurencija, plėšrūnai, parazitai). Logistinis populiacijos gausėjimo modelis – tai, kai individai gali daugintis daug kartų gyvenime, tad dalį savo energijos jie turi skirti tam, kad išgyventų. Šiame modeliu gyvenanti populiacija iš pradžių greitai gausėja (kol būna palankios gyvenimo sąlygos ir nedidelė konkurencija), prasidėjus aplinkos pasipriešinimui, populiacijos gausėjimas sumažėja (tai populiacijos stabilios pusiausvyros fazė). Šios fazės metu gimstamumas tampa lygiu mirtingumui. Trečiojoje fazėje populiacijoje mirtingumas tampa didesnis nei gimstamumas, tada populiacijos individų skaičius stipriai sumažėja. Kai aplinka nustoja priešintis populiacijos augimui, prasideda vėl pirmoji fazė (eksponentinis augimas).

  4. Aplinkos talpa – tai didžiausias kurios nors rūšies individų kiekis, galintis sėkmingai gyvuoti toje aplinkoje. Kuo populiacijos dydis artimesnis aplinkos talpai, tuo didesnis aplinkos pasipriešinimas tplesniam jos gausėjimui.

  5. Populiacijos mirtingumas. Išgyvenimas – tai tikimybė, kad organizmas populiacijoje išgyvens iki tam tikro amžiaus. Yra skiriami 3 išgyvenimo tipai:

  • Dauguma populiacijos narių išgyvena ilgiau negu iki vidutinio amžiaus ir miršta į gyvenimo pabaigą (senatvėje);

  • Dauguma populiacijos narių žūva jaunystėje;

  • Populiacijos nariai miršta per visą gyvenimą tolygiai.

  1. Populiacijos amžius. Populiacijos narius galima suskirstyti pagal amžių. Kuo populiacija greičiau dauginasi, tuo daugiau kartų gyvena vienu metu. Yra išskiriamos 3 amžiaus grupės:
  • Ikireprodukcinė,

  • Reprodukcinė,

  • Poreprodukcinė.

Pagal amžiaus grupių gausumą ir išsidėstymą galima prognozuoti populiacijos ateitį ir nusakyti pjos praeitį.

  1. Populiacijos dydžio reguliavimas. Gamtinė aplinka pati reguliuoja populiacijos dydį. Tai daro abiotiniai ir biotiniai veiksniai. Abiotinių veiksnių įtaka nepriklauso nuo populiacijos tankio (stichinės nelaimės, klimato sąlygos, vandens ištekliai, ekologinė tarša). Biotinių veiksnių (parazitai, konkurencija, žūtis nuo plėšrūnų, ekskrementų kiekis) įtaka priklauso nuo pouliacijos tankio. Nuo plėšrūnų žūva daugiau tankesnių populiacijų individų, nes plėšrūnams ten lengviau medžioti. Organizmų teritorinis elgesys ir hierarchinė struktūra taip pat turi įtakos populiacijos dydžiui ir gausėjimo greičiui. Taip pat turi įtakos populiacijos narių imigracija ir grupinio elgesio ypatumai.

Kiekviena populiacija iš prieinamų šaltinių energijos gali gauti tik tam tikrą kiekį, o kaip ji bus paskirstyta per visą gyvenimą, kiek jos per gyvenimą bus panaudota daugintis, kiek bus skiriama rūpintis palikuonimis – visa tai nulemia evoliucijos eiga. Gamtinė atranka lemia kiekvienos rūšies gyvenimo ciklo ypatumus.

Aplinkoje, kurioje sąlygos kinta ir / arba yra nenuspėjamos, populiacijos dydis bus mažas. Geriau išliks tie individai, kurie subręsta anksti ir gali susilaukti daug palikuonių (smulkūs, daug palikuonių vedantys ir trumpai gyvenantys individai). Paprastai jie palieka gana daug palikuonių ir jais nesirūpina. Kuo daugiau palikuonių, tuo didesnė tikimybė, kad dalis jų išgyvens ir padės populiacijai išvengti katastrofos. Taip yra prisitaikę daugelis vabzdžių ir vienamečių augalų.

Aplinkoje, kuri yra gana stabili ir / arba nuspėjama, gyvenanti populiacija turėtų būti didelė (tanki), populiacijos gausumas stabilus. Tokioje aplinkoje individai randa gana nedaug reikalingų išteklių (maisto, gyvenamosios vietos). Tokiomis sąlygomis daugiausia palikuonių susilauks konkurencingiausi individai (geriausiai prisitaikę). Tokiose populiacijose individai rūpinasi palikuonimis, yra stamboki, lėtai bręsta ir gyvena gana ilgai. Rūšys labiau specializuotos (maisto ir slėptuvių atžvilgiu) ir lengvai gali išnykti, jei sutrikdoma jų gyvenamos aplinkos pusiausvyra. Šiuo būdu prisitaikę daugelis žinduolių ir paukščių.

23.1.1. Žmonių populiacija

Žmonių populiacija gausėja eksponentiškai. Ji vis dar didėja labai sparčiai, todėl nelengva apsirūpinti reikiamais ištekliais ir tinkamai juos paskirstyti.

Pasaulio šalys skirstomos į tris grupes:

  1. Stiprios ekonomikos šalys;

  2. Besivystančios ekonomiškai šalys;

  3. Silpnos ekonomikos šalys.

Stiprios ekonomikos šalyse gyventojų skaičius didėja lėtai, o gyvenimo lygis aukštas. Silpnos ekonomikos šalyse vyksta atvirkščias procesas.

Pasaulyje gyventojų skaičius padvigubėjo tarp 1850 – 1950m. Tai lėmė mirtingumo mažėjimas, gydymo sąlygų pagerėjimas, socialinių ir ekonominių sąlygų pagerėjimas.

1950 – 1975m. stipriose ekonomikos šalyse populiacija gausėjo vidutiniu tempu (sumažėjus mirtingumui, sumažėjo ir gimstamumas). Šis laikotarpis vadinamas pereinamuoju demografiniu laikotarpiu. Dabar populiacija gausėja 0,1 procentu Europoje, kai kur net mažėja. O JAV kol kas didėja, tačiau ne dėl didesnio gimstamumo, bet dėl didelio imigrantų skaičiaus.

Silpnos ekonomikos šalyse, pagerėjus gydymo sąlygoms mirtingumas sumažėjo, tačiau gimstamumas išliko didelis. Didžioji žmonių prieaugio dalis tenka Afrikai, Azijai ir Lotynų Amerikai. Tose šalyse yra propaguojamos:

  1. Šeimos planavimo programos;

  2. Propaguojamos priemonės ir būdai nėštumui išvengti;

  3. Gerinamos socialinės šeimų gyvenimo sąlygos (švietimas, moters socialinės padėties gerinimas, vaikų gydymas, skatinimas siekti aukštojo išsilavinimo ir karjeros);

  4. Siekiama, kad moterys pirmą vaiką gimdytų sulaukusios vyresnio amžiaus.

Žmonių populiacija pagal gimstamumą skiriamos į tris grupes:

  • Populiacijos gausėjimas nulinis (gimsta tiek pat, kiek miršta);

  • Populiacijos gausėjimas teigiamas (gimsta daugiau, nei miršta);

  • Populiacijos gausėjimas neigiamas (miršta daugiau, nei gimsta).

Silpnos ekonomikos šalyse pastebima ikireprodukcinio amžiaus populiacija, nes ten gimsta daug vaikų, tačiau gyventojų vidutinis amžius neilgas, nes daug žmonių miršta nesulaukę vidutinio amžiaus (dėl nelaimingų atsitikimų, infekcinių ligų dėl prastų higienos, sanitarinių ir gydymo sąlygų).

Stipriose ekonomikos šalyse vyrauja reprodukcinio ar porepsrodukcinio amžiaus populiacijos, nes gimstamumas mažesnis (daugelis moterų nesusilaukia vaikų ar juos gimdo vėlai, šeimos negausios, nes dauguma moterų siekia aukštojo išsilavinimo ir daro karjerą). Gydymo sąlygos, higienos – sanitarijos sąlygos yra labai aukšto lygio, todėl infekcinės ligos beveik neplinta. Daugelis populiacijos narių sulaukia brandaus amžiaus. Pastebima, kad žmonės dažniausiai miršta dėl širdies ir kraujotakos ligų (per daug kaloringas, nesveikas, per lengvai įsisavinmas maistas), viršvorio ligų (per mažas fizinis krūvis), vėžinių susirgimų (nesveikas gyvenimo būdas, ekologinė tarša).

Pasaulio gyventojai (visų žmonių populiacija) – visų Žemėje gyvenančių žmonių tam tikru metu skaičius. 2007 m. žmonių populiacija pasiekė 6,6 milijardus. Šis skaičius didėja, CŽV apskaičiavimais vidutiniškai 203 800 žmonių per parą.

Pasauliniu mastu, augimo greitis mažėja, lyginant su 1963 m. pasiektu didžiausia per istoriją 2,19% verte. Tačiau Vidurio Rytuose ir Afrikoje jis išlieka didelis. Kai kuriose šalyse populiacijos augimas yra neigiamas (t.y. populiacijos dydis mažėja), ypatingai Centrinėje ir Rytų Europoje (labiausiai dėl žemo vaisingumo) ir Pietų Afrikoje (dėl mirčių, susijusių su ŽIV). Prognozuojama, kad dešimtmečio bėgyje Japonijos ir Vakarų Europos šalyse populiacijos augimo rodikliai bus neigiami dėl ypatingai mažų vaisingumo rodiklių.

Azijoje gyvena virš 60% pasaulio gyventojų, beveik 3,8 milijardai žmonių. Vien Kinijoje ir Indijoje gyvena atitinkamai 20% ir 16% visų pasaulio žmonių. Afrikos populiacija – 840 milijonai žmonių, 12% pasaulio gyventojų. Europoje gyvena 710 milijonai žmonių (11%). Šiaurės Amerikoje – 514 mln. (8%), Pietų Amerikoje – 371 mln (5,3%), Okeanijoje apie 60 mln. (9%, nors pastarasis įvertinimas yra ginčijamas).

Didžiausią gyventojų tankumą turinčios valstybės ir teritorijos (2005 m.):

Šioms teritorijoms būdingas nedidelis plotas ir ypač didelis urbanizacijos lygis. Tankiausiai apgyvendinta didelė šalis yra Bangladešas, kur 134 milijonai žmonių gyvena daugiausia kaimiškose teritorijose aplink Gango žemupį. Gyventojų tankumas čia viršija 900 žm./kv.km². Bendras pasaulio gyventojų tankumas yra 42 žm./km².

23.2. Bendrijų ekologija

Bendrija – tai vienoje vietoje gyvenančių ir tarpusavyje sąveikaujančių populiacijų visuma. Bendrijų dydis gali būti labai įvairus ir sunku pasakyti kur prasideda viena, o kur baigiasi kita bendrija.

Bendrijas galima lyginti pagal du bruožus: sudėtį (kokios organizmų rūšys yra joje) ir įvairovę (rūšių skaičių ir individų gausumas joje).

Bendrijos įvairovė tuo didesnė, kuo joje daugiau rūšių ir kuo vienodesnis individų skaičius jose.

Bendrijos sudėtį lemia abiotiniai veiksniai (vanduo, dirvožemis, klimatas, druskingumas). Rūšys pasiskirsto nepriklausomai viena nuo kitos, todėl nėra griežtų ribų tarp gretimų bendrijų. Bet visos vienos bendrijos rūšys priklauso nuo tų pačių biotinių veiksnių (maisto ištekliai, slėptuvės).

Plotas (erdvė), kurį užima bendrija, gali turėti nemažą įtaką tos bendrijos įvairovei (diesnė įvairovė bus didesniame plote, o didesnė rūšinė bendrijos kaita vyks mažiau izoliuotame ir didesniame plote). Rūšių skaičius bendrijose, pasiekęs tam tikrą ribą, daugiau didėti nebegali (aplinkos pasipriešinimas). Bendrijos rūšinės įvairovės pusiausvyra pasiekiama tada, kai naujų rūšių imigracijos greitis susilygina su rūšių išnykimo greičiu. Bendrijos pusiausvyra gali būti; dinaminė – vyksta nuolatinė kaita, arba stabili – rūšinė sudėtis ilgą laiką būna pastovi.

Konkurencija dėl išteklių, plėšrūnų ir jų aukų, parazitų ir jų šeimininkų bei kitokios sąveikos lemia dinamiškąją bendrijų rūšinės sudėties pusiausvyrą. Stabili galėtų būti tik tose bendrijose, kur nėra konkurencijos, plėšrūnų ir parazitų.

Plėšrūnų ir parazitų gausa priklauso nuo jų grobio ir šeimininkų populiacijų dydžio. Plėšrūnai, kurie reguliuoja bendrijos konkurencinius santykius ir palaiko bendrijų įvairovę, yra vadinami lemiamaisiais plėšrūnais.

Tais atvejais, kai žmonės introdukuoja naujas rūšis tokiose vietose, kur su jomis nekonkuruoja kitos rūšys, kur introdukuotų rūšių gausumo nereguliuoja plėšrūnai, tarprūšinės konkurencijos poveikis bendrijai gali būti nepaprastai didelis. Tokioms rūšims plintant sutrikdomos bendrijos ar net negrįžtamai pakeičiamos.

Kiekviena rūšis užima tam tikrą vietą ir atlieka tam tikrą funkciją bendrijoje. Buveinė – tai individo gyvenamoji vieta (aplinka). Ekologinė niša – tai individo vaidmuo bendrijoje, įskaitant buveinę ir sąveikas su kitais organizmais (mityba, konkurencija). Individo užimama niša priklauso nuo biotinių ir abiotinių veiksnių.

Bendrijų kaita yra vadinama suksecija. Tai bendrijos pasikeitimai, vykstantys po sutrikdymo.pirminė bendrijos kaita vyksta ten, kur nėra dirvožemio. Antrinė bendrijos kaita vyksta tose vietose, kur dirvožemis jau yra (pvz.: apleistas suartas laukas).

Pionierinės rūšys – tai organizmai, kurie patys pirmieji įsikuria sutrikdytuose bendrijų plotuose.

Bet kurioje vietoje vykstanti kaita visuomet baigiasi to paties tipo bendrija, kuri vadinama klimaksine bendrija. Klimato sąlygos ir dirvožemis nulemia kokio tipo tai bus bendrija (dykuma, miškas, pieva).

Pavyzdžiui: ežeras – pelkė – pieva

Kalnai – akmeningoji dykuma – žvyringoji dykuma – smėlingoji dykuma

Apleistas arimas – pieva – krūmynai - miškas

Ryškiausias daugumos gamtinių bendrijų bruožas – jų dinamiškumas. Kiekviena kaitos stadija turi savitą organizmų rinkinį. Nežinoma, ar kaita kada nors pasibaigia, nes šis procesas bent jau kol kas niekus Žemėje nėra pasibaigęs.

Bendrijos stabilumą apibūdina trys savybės: ilgalaikis nekintamumas, priešinimasis pokyčiams, gebėjimas atsigauti po sutrikdymo.

Bendrijas gali sutrikdyti gaisrai, vėtros, potvyniia, staigūs klimato pokyčiai, žemės drebėjimai, ugnikalnių išsiveržimai ir kt. Jei trikdžiai dažni ir stiprūs, įvairovė negali būti didelė. Trikdžiai gali būti tokie stiprūs, kad bendrija niekada nebetaps tokia, kaip buvo. Tokioje bendrijoje dominuoja gebančios greitai daugintis ir greitai plintančios orgnanizmų rūšys.

Jeigu trikdžiai nėra tokie dažni ir yra silpnesni, sėkmingiausiai konkuruoja lėtai augančios ir ilgiau gyvenančios rūšys, o rūšinė bendrijos įvairovė yra didelė.

23.3. Ryšiai tarp individų

Konkurencija. Tarprūšinė konkurencija – kai skirtingų rūšiš individai bando naudotis tais pačiais ištekliais, kurių kiekis yra ribotas. Ši konkurencija skatina vienos rūšies dominavimą, o kitos - išnykimą. Dominuojanti rūšis yra geriau prisitaikiusi prie aplinkos. Dvi rūšys tuo pačiu metu negali gyventi toje pačioje ekologinėje nišoje. Skirtingų nišų pasirinkimas padeda pasidalinti išteklius ir sumažinti tarprūšinę konkurenciją. Šie veiksniai lemia naujų požymių atsiradimą rūšyje. Šis procesas vadinamas požymių poslinkiu (pvz.: skiriasi snapų formos).

Vidurūšinė konkurencija – kai tos pačios rūšies individai konkuruoja tarpusavyje dėl išteklių ir dauginimosi partnerių. Atvirkščiai, nei tarprūšinė konkurencija, ji vyksta nuolatos. Kuo didesnis populiacijos dydis ir tankis, kuo stipresnis aplinkos pasipriešinimas, tuo konkurencija didesnė. Šio rūšies konkurencija lemia geresnį populiacijos prisitaikymą prie aplinkos, nes tai vienas pagrindinių gamtinės atrankos veiksnių, dėl kurio išlieka tik patys geriausieji ir susilaukia daugiausiai palikuonių.

Plėšrūnai. Tai organizmai mintantys kitais organizmais, vadinamais grobiu. Plėšrūnų populiacijos tankiui ir dydžiui tiesioginę įtaką turi grobio gausumas. Plėšrūno populiacija visada šiek tiek mažesnė už grobio populiaciją. Didėjant grobio populiacijai, plėšrūnų populiacija irgi didėja (nes sumažėja aplinkos pasipriešinimas dėl maisto gausos). Abi populiacijos pradeda mažėti, kai plėšrūnai išgaudo didžiąją dalį grobio populiacijos arba grobio populiacija viršija aplinkos talpą ir pradeda mažėti (ligos, parazitai, ekskrementai), o dėl to pradeda mažėti ir plėšrūnų (jiems pradeda trūkti maisto).

Po kurio laiko, kai aplinkos pasipriešinimas sumažėja, abiejų populiacijų dydis vėl atsistato (jai neatsiranda didelių aplinkos pokyčių ir ribojančių veiksnių).

Simbiozė. Tai rūšių gyvenimas kartu. Simbiozei priklauso: parazitizmas, komensalizmas ir mutualizmas.

Parazitizmas. Parazitai - tai tokie organizmai, kurie minta kitų organizmų (šeimininkų / aukų) medžiagomis. Santykiai panašūs į plėšrūno ir grobio santykius. Parazitų yra visose gyvosios gamtos karalystėse. Jie skirstomi į endoparazitus – parazituoja aukos kūno viduje (askaridė, siurbikė, kaspinuotis, virusai, salmonelos, streptokokai, skalsė, maliarinis plazmodijus ir kt.) ir ektoparazitus – parazituoja kūno išorėje (uodas, dėlė, erkė, utėlė, brantas, liana ir kt.). auka nuo parazito gali silpnėti ir net per ilgą laiką žūti. Paparastai parazitas savo auką išnaudoja labai lėtai, nes dažniausiai su aukos žūtimi yra pasmerkas ir pats žūčiai. Jeigu šeimininkų populiacija didelė, tai parazitai plis labai lengvai. Tai sumažins šeimininkų populiaciją. Parazitams auka ne tik maisto šaltinis, bet ir gyvenamoji vieta.

Parazitai paprastai yra labai gerai prisitaikę prie aplinkos sąlygų, turi sudėtingą dauginimosi ir vystymosi ciklą, kuris jiems padeda lengviau išlikti ir išplisti, taip pat gali turėti keletą šeimininkų: tarpinį ir galutinį.

Parazitai – labai specifiški organizmai. Jie savo kūno sandara ir elgsena labai prisitaikę prie savo aukų. Gali parazituoti tik tam tikrų rūšių individuose (pvz.: ŽIV – tik žmogaus limfocituose, katinė siusrbikė – tik katinių šeimos individų kepenyse ir t.t.).

Komensalizmas. Tai tokie simbioziniai dviejų rūšių ryšiai, kai viena iš organizmų turi naudos, o kitas tai neturi jokio reikšmės. Žinomi tokie komensalizmo pavyzdžiai: viena rūšis naudojasi kita, kaip slėptuve, gyvenamuoju būstu, transporto priemone. Komensalizmo ryšius nustatyti labai sunku.

Mutualizmas. Tai tokie ryšiai, kai abi sąveikaujančios pusės iš to rui naudos. Mutalistiniai santykiai padeda organizmams išvengti plėšrūnų, prasimanyti maisto, išplisti. Šių ryšių galima rasti visose karalystėse. Paukščiai platina sėklas ir maitinasi. Žmogaus organizme gyvenančios bakterijos maitinasi ir gamina žmogui reikalingą vitaminą K. Kerpės – mutulistinis organizmas, nes grybų hifai siurbia medžiagas, o dumbliai vykdo fotosintezę. Mikorizė – tai grybų ir medžių mutualistiniai santykiai: grybai didina medžių siurbiamąjį paviršių, o medžiai grybams teikia maisto medžiagas. Taip pat, manoma, kad medžiams grybai duoda augimą skatinančius hormonus, todėl tam tikri grybai auga tik prie tam tikrų medžių.

23.4. Ekosistema

Ekosistemą sudaro atmosfera, hidrosfera ir litosfera. Biosfera – tai atmosferos, hidrosferos ir litosferos dalis, kurioje gyvena gyvi organizmai ir ją keičia.

Vanduo priklauso hidrosferai. Ji užima tris ketvirtadalius Žemės ploto. Ji švelnina temperatūros svyravimus Žemėje, nes dalį šilumos sugeria, temperatūrai kylant ir ją grąžina, temepratūrai nukritus.

Atmosferoje yra anglies dioksidas, azotas ir deguonis – dujos, reikalingos gyviems organizmams.

Litosfera – tai kietoji Žemės dalis. Dūlant uolienoms, susidaro dirvožemis, kuriame gali augti augalai ir gyventi gyvūnai. Iš faunos ir floros liekanų susidaro tam tikras puvenų sluoksnis vadinamas humusu. Kuo daugiau gyvų organizmų, tuo storesnis humuso sluoksnis.

Ekosistema – tai gyvieji organizmai ir negyvoji aplinka tam tikroje vietoje.

Gyvieji organizmai ekosistemoje skirstomi pagal tai, kaip jie apsirūpina maistu:

Autotrofai (gamintojai) – žalieji augalai, organninias medžiagas gaminantys fotosintezės metu ir į aplinką išskiriantys deguonį.

Heterotrofai (vartotojai) – organizmai mintantys kitais organizmais, kitaip, pagamintomis organinėmis medžiagomis.

Chemoautotrofai – tai bakterijos, kurios energijos gauna oksiduodamos neorganines medžiagas (azotobakterės, azotą fiksuojančios bakterijos, nitrifikuojančios bakterijos, sierabakterės).

Heterotrofai minta kitų organizmų sukurtomis organinėmis maisto medžiagomis, pagal mitybos būdą skirstomi į:

Augalėdžius – minta augalais.

Visaėdžius – minta ir augaliniu, ir gyvūniniu maistu.

Plėšrūnus – minta kitais gyvūnais (grobiu).

Parazitus – minta kitų organizmų maisto medžiagomis.

Skaidytojus – minta negyvomis organinėmis medžiagomis.

23.4.1. Energijos srautai ir medžiagų apytakos ratai ekosistemose

Ekosistemos labai priklauso nuo energijos, gaunamos iš saulės, bei nuo maisto medžiagų, jau esančių pačiose ekosistemose, pasiskirstymo. Maisto medžiagos – tai cheminiai elementai: C, H, N, O, P, S (jie sudaro daugiau nei 98 procentus organizmų kūno masės). Bei junginiai, šie ir kiti cheminiai elementai.

Fotosintetindami ir gamindami organines molekules, autotrofai ekosistemai teikia organinių medžiagų. Šiomis jų pagamintomis organinėmis molekulėmis naudojasi visi heterotrofai, iš jų pasidarydami medžiagų, reikalingų augimui bei naudodami jas kaip energijos šaltinį.

Per ekosistemas teka nuolatiniai energijos srautai. Jos priklauso nuo nuolatinio energijos papildymo iš išorinių šaltinių (saulės). Energijai pereinant iš vienos formos į kitą, dalis jos virsta šiluma ir išsisklaido ekosistemoje. Todėl energija niekada negali cirkuliuoti ratu ir turi būtoi nuolatos atnaujinamas jos reikalingas kiekis.

Maisto medžiagos keliauja ratu ekosistemos viduje ir tarp ekosistemų. Ekosistemos viduje skaidytojai išskiria neorganines medžiagas, kuriomis gali naudotis gamintojai. Neorganinės medžiagos taip pat į ekosistemą patenka iš globalinio ciklo, o organinės medžiagos - dar ir su krituliais, vėju. Gyvūnai migruodami, taip pat nešioja maisto medžiagas.

Energijos srautai ekosistemoje

Medžiagų apytaka ekosistemoje

23.4.2. Mitybos tinklai ir mitybos lygmenys

Sudėtingi mitybos ryšiai ekosistemose vadinami mitybos tinklais.

Organizmai yra vienas su kitu susiję, nes vieni kitais minta. Schemos, rodančios kas kuo minta, vadinamos mitybos grandinėmis.

Mitybos lygmuo – tai visi organizmai, kurie maitinasi tam tikro lygio mitybos grandinėse.

Energetiniai ryšiai tarp organizmų, prikalusančių skirtingiems mitybos lygmenims, vaizduojami ekologinėmis piramidėmis. Jos parodo, kiek reikia vieno lygmens biomasės, kad išgyventų kito mitybos lygmens biomasės kiekis.

Pagal ekologines piramides galima daryti išvadą, kad vienoje ekosistemoje didžiausią biomasės dalį turi sudaryti gamintojai, o mažiausią – stambūs plėšrūnai (todėl jų medžioklės teritorijos paprastai būna didelės).

23.5. Globaliniai apytakos ratai

Visiems organizmams reikia įvairių organinių ir neorganinių maisto medžiagų. Skirtingai nei energiją, maisto medžiagas gamintojai gali panaudoti daugybę kartų.

23.5.1. Anglies apytakos ratas

Vyksta tarp organizmų ir atmosferos sausumoje. Vandenyje tarp kvėpuojančių organizmų ir vandens augalų, kurie įsisavina biokarbonatą, kuris susidaroo sureagavus anglies dioksidui ir vandeniui. Dirvožemyje iš žuvusių, tačiau nesuirusių organizmų susidaro iškastinis kuras (nafta, anglis, durpės). Šis procesas vadinamas karbonizacija.

Šiuo metu anglies dioksido į atmosferą išmetama daugiau, nei iš jos pašalinama. Ši situacija susidarė dėl žmogaus pramoninės veiklos, miškų kirtimo, neriboto iškasenų naudojimo.

23.5.2. Azoto apytakos ratas

Azotas yra gausiausias atmosferos elementas, bet dirvoje jo gana dažnai trūksta. Azoto trūkumas riboja augalų augimą. Augalai patys negali ore esančio azoto įjungti į organines molekules, todėl jie priklauso nuo tą gebančių bakterijų.

Procesas, kai azotas yra redukuojamas į organines molekules, vadinamas azoto fiksacija. Tai gali daryti melsvabakterės ir gumbelinės bakterijos (gyvenančios ankštinių augalų šaknyse). Jos azotą paverčia amonio jonu, kurį augalai jau gali įsisavinti. Augalai taip pat gali įsisavinti nitratus, kuriuos gamina nitrifikuojančios bakterijos.

Nitrifikacija – tai nitratų susidarymas. Šio proceso metu atmosferoje esančios dujos virsta nitratu. Šį procesą bakterijos vykdo dviem etapais. Pirmiausia pagaminamas nitritas, o poto iš jo sintetinamas nitratas.

Didžiąjame azoto apytakos rate cirkuliuoja mažasis apytakos ratas, vykstantis dirvožemyje, kuriame cirkuliuoja amoniakas, nitritai ir nitratai.

Denitrifikacija – tai nitratų virtimas azoto oksidais ir azoto dujomis. Šį procesą vykdo denitrifikuojančios bakterijos, kurios azotą grąžina į atmosferą. Šiuo metu Žemėje vyksta intensyviau azoto fiksacija.

Azoto perteklius vandenyje skatina vandens telkinio eutrafikaciją (užžėlimą). Augaluose azoto perteklius verčiamas nitratais, kurie kaupiami įvairiose augalo dalyse. Ši medžiaga žmogaus organizmą veika kaip kancarogenas.

23.5.3. Deguonies apytakos ratas

Vyksta kartu su vandens, anglies ir kitų cheminių medžiagų apytakos ratais. Deguonies atsargas atmosferoje papildo gamintojai, šalindami deguonį kaip šalutinį fotosintezės produktą. Šiuo metu į atmosferą yra išskiriama mažiau grynojo deguonies, dėl augalų nykimo. Sunaudojama dagiau deguonies degimo reakcijoms.

23.5.4. Fosforo apytakos ratas

Fosforas yra būtinas augalų augimui, nukleorūgščių ir ATP susidarymui. Jis gaunamas išskirtinai tik iš litosferos (uolienuose esančių išteklių). Jį organizmai gauna ištirpusį vandenyje (nes vanduo jį išplauna iš uolienų). Taip pat organizmai fosforo gali gauti iš organinių atliekų, kurias skaido skaidytojai bei iš trąšų.

24. Ekologinė tarša

Visas pasaulio šalis galima suskirstyti į dvi grupes. Stiprios ekonomikos šalys sukūrė galingą pramonę pirmosios (JAV, Kanada, Japonija, Rusija, Australija, Naujoji Zelandija ir visos Europos valstybės). Galinga pramonė sunaudoja daug gamtos išteklių. Šių valstybių gyventojai sudaro apie 22 procentus viso pasaulio gyventojų, tačiau jie sunaudoja apie 80 procentųvisų pasaulio energijos išteklių ir naudingųjų iškasenų, o taip pat lieka gausybė niekur nenaudojamų atliekų.

Didžioji dalis žmonių populiacijos tenka silpnos ekonomikos šalims. Jos (Lotynų Amerikos, Afrikos ir Azijos šalys) neturi stiprios pramonės. Jose apseinama su 20 procentų viso pasaulio sunaudojamų energijos išteklių ir naudingųjų iškasenų.

Dažniausiai vartojami šie energijos ištekliai: akmens anglis, nafta ir gamtinės dujos. Tai yra iškastinis kuras.

Tarša – tai bet koks aplinkos pakitimas, nepalankaia veikiantis gyvųjų organizmų būklę, jų gyvenimo sąlygas.

Deginant iškastinį kurą į aplinką išsiskiria anglies dioksidas, angliavandeniliai, azoto oksidai, sieros oksidai ir kietosios dalelės, kurios kartu su kitomis medžiagomis (smalkėmis, fotocheminiais oksidantais, metanu, benzenu, organiniais hologenais (anglies chloridai ir fluoridai), aerozoliais, dulkėmis, dūmais, asbesto plaušeliais, sieros rūgštimi, pesticidais ir dioksinais) teršia aplinką bei keičia oro sudėtį.

Galima būtų naudoti neteršiančius aplinkos energijos šaltinius: saulės energiją, krintančio vandens energiją, vėjo energiją, geoterminę energiją ir t.t.

Iškastinis kuras – tai neatsinaujinantis energijos šaltinis (neatsinaujina per 100 metų). Atsinaujinantys energijos šaltiniai, veikiami gamtos jėgų, vėl greitai atsinaujina.

24.1. Globaliniai klimato pakitimai

Išsiplėtojusi pramonė gerokai pakeitė anglies apytakos ratą. Anglies dioksidokiekis atmosferoje didėja dėl iškastinio kuro deginimo, miškų kirtimo ir deginimo. Dalis anglies dioksido patenka į vandenynus, todėl nėra taip stipriai jaučiamas jo gausėjimas Žemėje. Dėl žmonių ūkinės veiklos į atmosferą patenka ir kitokių dujų (metano, deginant naftą, gamtines dujas, fermų, užtvindytų laukų). Globalinį klimato atšilimą veikia šie teršalai: anglies dioksidas, diazoto oksidas (iš mėšlo, srutų, trąšų), metanas, anglies chloridai ir fluoridai (freonas), halogeniniai angliavandeniliai (gaisrų gesinimo priemonės), ozonas.

Visos šios dujos vadinamos šiltnamio dujomis, nes jos į Žemę praleidžia saulės spindulius, bet sulaiko nuo Žemės sklindantį infraraudonąjį spinduliavimą. Debesys taip pat sulaiko šį spinduliavimą ir neleidžia išsisklaidyti šilumai. O dėl taršos padidėjimo atmosferoje pagausėjo debesų. Šis procesas vadinamas šiltnamio reiškiniu. Kuo labiau kyla temperatūra, tuo daugiau išgaruoja vandens ir susidaro debesų, kurie neišleidžia Žemės šilumos. Svarbu suprasti, kad šiltnamio reiškinys yra natūralus procesas, kad be jo vidutinė temperatūra Žemės paviršiuje būtų -17 laipsnių. Tačiau per pastaruosius šimtą metų minėtų dujų atmosferoje labai padaugėjo.

Šiuo metu šiltnamio dujų sparčiai daugėja. Pasekmės: tirpsta ledynai ir kyla pasaulio vandenyno lygis; didėja garavimas ir gausėja kritulių kiekis, tuo tarpu kitose valstybėse vyrauja sausros; dalis gyvenamųjų žemės plotų bus apsemti.

24.2. Miškų nykimas

Miškai padeda palaikyti anglies dioksido ir deguonies pusiausvyrą atmosferoje. Žalieji augalai per metus į organinius junginius įtraukia apie 200 milijardų tonų anglies. Visas Žemės atmosferos deguonis išsiskyrė vykstant fotosintezei. Atmosferoje esantis ir vandenyje ištirpęs anglies dioksidas atsinaujina kas 300 metų, o deguonis kas 2000 metų.

Miškai atlieka ir vandens saugyklų funkciją. Miškas sulėtina vandens garavimo greitį ir vandens patekimo į dirvožemį stiprumą. O nykstant miškams daugiau vandens ir kur kas greičiau patenka į dirvožemį. Kai dorvožemių dalelių nesulaiko augalų šaknys, prasideda dirvožemio erozija. Dėl to sumažėja derlingumas, nes dirvožemis išplaunamas, tai yra vanduo iš jo išplauna būtinas maistines medžiagas.

Miškai padeda išsaugoti dirvožemį, nes organinės yrančių lapų medžiagos vis papildo dirvą. Tiesa, drėgnuosiuose atogrąžų miškuose toks procesas daug mažiau pasireiškia, mat šiluma ir drėgmė užtikrina gerą derlingumą, todėl ten miškai auga ypač greitai. Tad didžioji dalis maistinių medžiagų sukauptos biomasėje. Taigi kartu su nukirstais medžiais išvežamos ir mišką maitinančios medžiagos.

Miškų kirtimo priežastys:

  1. Drėgnuosiuose atogrąžų miškuose auga kietmedis. Jo mediena puiki statybinė medžiaga.

  2. Vis daugiau reikia pagaminti įvairių rūšių popieriaus.

  3. Sodininkystei, gyvulininkystei ir žemės ūkio plantacijoms reikia naujų žemės plotų.

  4. Kad būtų lengviau susisiekti, tiesimai nauji keliai.

  5. Mediena yra nesunkiai paruošiamas kuras.

24.3. Globaliniai cheminiai pokyčiai

Normalus lietaus pH būna 5,6. Tačiau netoli miestų iškrenta krituliaia, kurių pH 4,0. Debesų bei rūko pH gali būti dar rūgštesnis (kai kuriose vietose 1,7, o tai prilygsta į akumuliatorius pilamoms rūgštims). Dėl tokių rūkų nyksyta pastatai, paminklai, augalija ir gyvūnija.

Globaliniai atmosferos sudėties pokyčiai yra žmonių veiklos padarinys. Deginant kurą, į atmosferą patenka daug sieros oksidų, kurie reaguoja atmosferoje su vandeniu ir susidaro sieros rūgštis, kuri su krituliai iškrenta į Žemę. Šie krituliai vadinami rūgščiais lietumis. Rūgštūs lietūs gali susidaryti ir iš azoto oksidų.

Rūgštūs lietūs gali susidaryti vienoje vietoje, o iškristi visai kitoje, nes debesys yra nunešami su vėjo srovėmis. Į Lietuvą rūgštusis lietus su oro masėmis atkeliauja iš Centrinės ir Šiaurės Europos valstybių.

Svarbiausias teršalas, dėl kurio rūgštėja lietus, yra sieros dioksidas. Sieros dioksido į atmosferą patenkaišsiveržus ugnikalniams. Daugiausia jo išsiskiria šiluminėse elektrinėse deginant iškastinį kurą.

Tyrimai parodė, kad per pastaruosius 20-50 ,metų dirvožemių rūgštingumas padidėjo 50-10 kartų. Tą poveikį galima sumažinti į dirvą išbėrus didelį kiekį kalcio ir magnio druskų, nes jos rūgštis neutralizuoja. Rūgštūs lietūs parūgština dirvožemį, sukelia uolienų ir pastatų eroziją, susilpnina augaliją (ji tampa ne tokia atspari ligoms), dėl rūgštinės taršos žūsta gyvūnija, sukelia ligas (vėžiniai susirgimai, plaukų slinkimas ir t.t.). rūgštys iš dirvožemio išplauna augalams augti būtinas neorganines medžiagas (kalcį, magnį ir kalį). Nuodingos neorganinės medžiagos (aliuminis) pasidaro judrios ir patenka į gėlo vandens telkinius. Ten jos nusėda žuvims ant žiaunų. Tada išsiskiria gleivės. Jos užkemša žiaunų plyšius ir žuvys pradeda gaišti. Rūgštusis lietus kenkia spygliuočių miškams: medžių vainikai retėja, byra spygliai, pažeidžiami šakniaplaukiai ir sumažėja atsparumas sausroms bei šalčiui. Rūgštys sumažina dirvožemyje vykstantį puvimą.

Rūgščių valymas:

  1. Chemijos gamyklose įtaisyti valymo įrenginiai iš išmetamųjų dujų išvalo sieros junginius;

  2. Naudojamas toks kuras, kuriame yra mažai sieros. Akmens anglys susmulkinamos ir perplaunamos tirpikliais, kuriuose ištirpsta siera.

  3. Iš dūmų sieringiausios dujos pašalinamos kaminuose purškiant drėgnas klinčių dulkes;

  4. Automobilių dujų išmetimo sistemoje įtaisyti katalizatoriai sumažina azoto oksidų kiekį išmetamosiose dujose.

Šios priemonės yra gana brangios, tačiau pamažu diegiamos, nes rūgščiojo lietaus daromos žalos kaina jau ima viršyti valymui naudojamų priemonių kainą.

Švinas – kita labai nuodinga gyviesiems organizmams medžiaga. Seniau iš jo buvo gaminami vandentiekio vamzdžiai. Tiesa, tokiu atveju jis nekėlė didelio pavojaus sveikatai, nes švinas žarnyne beveik neįsiurbiamas.

Ypač kenkia tas švinas, kuris išsiskiria su variklių dujomis. Dėl švino priemaišų bendzinas geriau dega. Su išmetamosiomis dujomis išlėkusį šviną mes įkvepiame į plaučius.

Švinas vaikams pažeidžia smegenis ir sutrinka jų protinė veikla. Apsinuodijus švinu būna nervų sistemos sutrikimų, kurie gali pasireikšti traukuliais, virškinimo ir inkstų veiklos sutrikimais.

24.4. Ozono sluoksnio retėjimas

Ozono sluoksnis yra 10-45 km aukštyje stratosferoje. Jis susidarė ultravioletiniams spinduliams veikiant deguonį. Ozono sluoksnis veikia kaip skydas, saugantis, kad kenksmingi UV spinduliai nepasiektų Žemės paviršiaus.

1985m. buvo išsiaiškinta, kad virš Antarktidos ozono sluoksnis išretėjęs. Pasirodo, ozono sluoksnis kai kuriose vietose išretėjęs iki 67proc. Atrodo, kad tas plotas kasmet didėja, maža to, panašus šiuo metu formuojasi ir virš Arkties ašigalio.

Ozono sluoksnis retėja dėl kelių cheminių medžiagų, kurios bendrai vadinamos ACF, poveikio. Anglies chloridai ir fluoridai dar yra ir šiltnamio reiškinį sukeliančios dujos. Šios dujos yra nepaprastai inertiškos. Jos visiškai nepakitusios pakyla net i stratosferą. Ten, veikiant UV spinduliams, iš jų atsipalaiduoja laisvieji chloro atomai.

Veikiant chlorui ozonas skyla ir virsta deguonimi. Šiais laikais daugelyje valstybių naudoti ACF draudžiama, tačiau dar visai neseniai jie buvo naudojami balionėlių užpildui ir šaldytuvų bei kondicionierių aušinamiesiems mišiniams gaminti.

Kai stratosferoje yra mažiau ozono, daugiau UV spindulių praeina į Žemę. Dėl to kur kas daugiau žmonių suserga odos vėžiu. Padidėja jonizuojančių spindulių kiekis, kurie gali veikti kaip mutagenai (skatina apsigimimus ir vėžinius susirgimus).

24.5. Šiluminė tarša

Daugelis pramonės gamyklų upių vandenį naudoja kaip aušinantį skystį. Į upę grąžinamas vanduo yra keletą kartų karštesnis už tą, kuris buvo paimtas. Tokio vandens grąžinimas atgal į upę, vadinamas šilumine tarša. Juo temperatūra aukštesnė, tuo mažesnis deguonies tirpumas, tad vandenyje sumažėja ištirpusio deguonies. Dėl šiltesnuo vandens pagreitėja žuvų medžiagų apykaita, o kai kurios žuvys net negali gyventi ir veistis šiltesniame vandenyje (upėtakiai, lašišos). Pradeda gaišti šilumai jautrūs organizmai. Dėl deguonies trūkumo pradeda gaišti organizmai, keičiasi mitybos grandinės ir mitybos tinklai. Organizmai tampa mažiau atsparūs ligoms, parazitams ir nuodingoms medžiagoms.

24.6. Tarša organinėmis medžiagomis

Teršiančių organinių medžiagų į aplinką patenka iš miestų nuotekų, gyvulių fermų srutų, siloso, pieno perdirbimo ir popieriaus pramonės gamyklų nuoplovų. Organinius teršalus skaido mikroorganiozmai tam vartodami deguonį, todėl deguonies kiekis vandenyje labai sumažėja. Gausėja bakterijų, dėl to kyla vandenyje ištirpusio deguonies poreikis.

Kai tik organinių medžiagų patenka į vandenį, pavyzdžiui upę, nuo patekimo vietos einant upe pasroviui keičiasi cheminė ir biologinė vandens sudėtis. Pradžioje padaugėja organinių medžiagų ir bakterijoms atsiranda daug maisto, todėl bakterijų stipriai pagausėja. Bakterijos išnaudoja didelį kiekį deguonies. Švariame vandenyje gyvenantys bestuburiai (ankstyvės, lašalų lervos) bei tik švarų vandenį mėgstančios žuvys (upėtakiai) arba nuplaukia į švaresnęs vietas, arba uždūsta dėl deguonies stygiaus. Padaugėja organiniams teršalams atsparių organizmų (tubifeksų, uodo trūklio lervų), nes turi užtektinai maisto, be to, sumažėja konkurencija ir jais mintančių plėšrūnų.

Toliau nuo taršos šaltinio bakterijų populiacijos ima mažėti, nes baigiasi organiniai teršalai. Taip pat jomis ima maitintis pirmuonys.

Nuotekose augančių grybų padaugėja, o kai organinės medžiagos baigiasi, jų vėl sumažėja.

Einant pasroviui daugėja fotosintetinančių dumblių, nes vis giliau prasiskverbia šviesa, ir nitrifikuojančių bakterijų, kurios teršaluose esančius amonio jonus verčia nitrato jonais.

Galų gale galima aptikti ir nepakenčiančių užteršto vandens rūšių, nes dėl fotosintezės ir sumažėjus organinių teršalų vėl padaugėja ištirpusio deguonies. Teršalams atsparių rūšių populiacijos sumažėja, nes vėl padidėja konkurencija ir atsiranda jais mintančių plėšrūnų.

24.7. Eutrofikacija

Eutrofikacija – procesas, kai gėlo vandens telkiniuose ir jūrų pakrantėse gausėja maistinių medžiagų. Tačiau kai jų dirbtinai padaugėja dėl žmogaus veiklos, ežeruose, tvenkiniuose, kanaluose ir upėse ima keistis ekologinės bendrijos.

Eutrofikaciją spartina:

  1. Nitratinių ir fosfatinių trąšų perteklius dirvožemyje ir padidėjęs jų išplovimas;

  2. Į vandenį patekę plovikliai su fosfatais;

  3. Mėšlo ar srutų perteklius dirvožemio paviršiuje;

  4. Nešvarumai ir nuoplovos iš gyvulių fermų;

  5. Į vandenį patekusios neišvalytos nuotekos;

  6. Dėl miškų kirtimo padidėjusi dirvožemio erozija.

Padidėjus nitratų ir fosfatų kiekiui greitai daugėja dumblių ir prasideda vandens žydėjimas. Dumbliai, atlikdami fotosintezę, išskiria deguonį, tačiau jų tiek daug, kad žalia masė tiesiog užkloja visą vandens paviršių, nepraleidžia šviesos, todėl ima nykti vandnes augalai. Pradeda mažėti ir gyvūnų rūšių įvairovė, nes juos augalai aprūpina maistu bei suteikia jiems priedangą. Apmirę dumbliai nuskęsta ir ima pūti, nes dugne juos skaido aerobinės bakterijos, kurios suvartoja didelį kiekį deguonies. Dėl deguonies trūkumo uždūsta vandens bestuburiai ir stuburiniai. Padidėja vandens drumstumas, nes jame daug nuosėdų ir drumzlių. Tokiame vandenyje vandens augalai nebegali gauti reikiamo kiekio šviesos.

Vandentiekyje naudojamas telkinių vanduo gali įgauti spalvą ir nemalonų kvapą. Toks vanduo gali sukelti sveikatos sutrikimų. Mažėja turistų mėgstamų vietovių rekreacinė vertė. Sulėtėja srovė, todėl užsistovėjęs vanduo pradeda skleisti nemalonų kvapą. Mažėja žvejybos plotai.

24.8. Trąšos

Per pastaruosius 50 metų pradėta daug naudoi mineralinių trąšų. Norint apsirūpinti savais žemės ūkio produktais nedidinant dirbamos žemės plotų, tenka naudoti vis daugiau trąšų. Svarbiausios augalų derlių didinančios medžiagos yra azotas ir fosforas.

Augalai neįsiurbia visas pilamas trąšas, dalis jų nusiplauna nuo dirvožemio paviršiaus arba prasisunkia į gilesnius dirvos sluoksnius ir galų gale patenka į vandens telkinius. Taip aplinkai gali būti daroma žala, nes dumbliai skatinami augti ir prisideda prie eutrofikacijos proceso.

Trąšos turi būti beriamos tada, kai yra aktyviausias augalų augimo periodas, nes tada jie gali įsisavinti didžiausią kiekį trąšų. Kitu laiko piltos trąšos dažniausiai yra nuplaunamos į vandens telkinius. Trąšas geriau pilti vėlyvą pavasarį, kai dirva jau pakankamai išdžiuvusi ir yra prsidėjęs aktyvus augalų augimas, berti tik reikiamą trąšų kiekį ir geriau ne iš karto, o keletą kartų. Geriau naudoti lėtai veikiančias trąšas. Taip padaroma žala gamtai ir žmogui, nes veltui išleidžiami pinigai.

Ypač daug žalos padaro trąšos, patekusios į gruntinius vandenis. Nes užterštą vandį žmogus naudoja kaip geriamą. Pagal Europos Sąjungos nuostatus geriamame vandenyje nitratų neturėtų būti daugiau nei 50mg viename litre. Dažnai šis skaičius viršijamas, ypač šulinių vandenyje. Nitratų kiekį neįmanoma nnustatyti be chemijos laboratorijos tyrimų, nes užterštas vanduo neturi nei skonio, nei kvapo, nei kitokios spalvos.

Nitratais prisotintas vanduo ypač kenksmingas kūdikiams (pakenkiama jų žarnynui, kraujo sudėčiai).

24.9. Tarša naftos produktais

Teršimas naftos produktais pirmiausia siejamas su naftą plukdančių tanklaivių avarijomis, tačiau gali būti daroma tyčinė žala, kai į tanklaivių cisternas pilamas jūrų vanduo, kad jas praskalautų.

Kenkimo būdai:

  1. Paukščiai plunksnas išsitepa nafta, todėl nebegali plaukioti ir sumažėja termoizoliacinė funkcija (sušąla);

  2. Nuryta nafta sudirgina žarnyną ir gali sukelti plaučių uždegimą;

  3. Moliuskai nebegali normaliai maitintis ir daugintis;

  4. Sunaikinami kai kurie dumbliai, atliekantys gamintojų vaidmenį;

  5. Naftai neutralizuoti naudojami chemikalai, kurie yra 10-100 kartų nuodingesni už pačią naftą, sunaikinantys natūraliai skaidančias naftą bakterijas;

  6. Valant paplūdimius mechaniškai (nustumiamas smėlis su naftos produktais), sunaikinami priekrančių zonose besiveisiantys organizmai;

Geriausias būdas valyti naftos teršalus – naftą skaidančių bakterijų gausinimas ir skatinimas daugintis. Kol kas tai pats ekologiškiausias ir pigiausias valymo būdas.

24.10. Smogas

Tai pažemėje esančio ozono koncentarcijos padidėjimas. Fotcheminiame smoge tarp kitų teršalų dar yra azoto oksidų, angliavandenilių. Šie teršalai susidaro deginant iškastinį kurą, garuojant dažų tirpikliams, pesticidams. Smogas dažniausiai kyla ten, kur didelis transporto kiekis, daug pramonės įmonių. Paprastai tokios vietos būna daubose, kur mažas vėjuotumas.

Įkvėptas ozonas veikia kvėpavimo ir nervų sistemas, sukeldamas kvėpavimo sutrikimus, galvos skausmus ir nuovargį. Ypač yra kenksmingas augalams.

Didelis anglies monoksido kiekis skatina ozono susidarymą. Smalkės, patekusios į kraują, sudaro patvarius junginius su hemoglobinu, todėl organizmas lengvai apnuodijamas nuodingais junginiais.

Paprastai pažemėje esantis šiltas oras pakyla aukštyn į atmosferą ir atšąla. Bet kartais oro teršalai, taigi ir smogas bei suodžiai neišleidžia šilto oro į kosminę erdvę. Susidaro šiluminė inversija – reiškinys, kai oro sluoksniai susiklosto sluoksniais ir nebesimaišo.

24.11. Dirvos erozija ir dykumėjimas

Dirvos eroziją sukelia vėjas, vanduo, temperatūrų skirtumai. Sunaikinta augalija, neprižiūrimi dirvožemiai paspartiną erozijos procesus. Dėl erozijos mažėja dirvų derlingumas. Tai kompensuoja didesnis trąšų naudojimas, pesticidai ir žemdirbystei naudojamas iškastinis kuras.

Dykumėjimas – tai miškų ir žemės ūkio reikmėms naudojamų plotų virtimas pusdykumėmis ir dykumomis, taip atsitinka dėl pernelyg intensyvaus nuganymo ar kitokio netinkamo naudojimo (netinkamas dirvos arimo būdas, per daug intensyvus dirvos naudojimas žemdirbystei, netinkamas dirvos prižiūrėjimas).

💖 Nusiųskite žinias draugams!

Daugiau tokio turinio

Tik Biologija

Visos pamokos ir konspektai →