Unitatea structural i funcional a vieii celula

Unitatea structural i funcional a vieii celula

Noiunea de celul a fost utilizat prima dat de Rober Hooke (1635-1703), care a realizat i primul desen al unei celule (cella = camer), utiliznd microscopul inventat de Ianssen la nceputul secolului XVII-lea.

Pe baza studiului microscopic al celulelor organismelor vii, M. Schleiden (1804-1881) i T. Schwann (1810-1882) formuleaz independent teoria celular i tezele acesteia:

celula este unitatea structural elementar a fiecrui organism; creterea i dezvoltarea organismelor au la baz nmulirea celulelor.Se demonstreaz astfel c celula este unitatea structural a organismelor vii.

Urmeaz o serie de alte descoperiri pentru care s-a atribuit premiul Nobel: Krebs (1953) mecanismul respiraiei celulare din mitocondrii, M. Calvin (1961) mecanismul fotosintezei i rolul cloroplastelor, Watson, Crick i Wilkins (1962) structura ADN-ului, G. Palade (1974) ribozomii i mecanismul sintezei proteice.

Deci, dup mai mult de un secol de la elaborarea teoriei celulare, se demonstreaz c celula conine tot echipamentul necesar desfurrii funciilor vitale, fiind unitatea funcional a vieii.

Tipuri de celule

Organismele unicelulare au form specific. Organismele rezultate prin diviziunea direct a acestora vor avea forma celulelor din care au luat natere.

Organismele pluricelulare (alge, ciuperci, plante i animale) se reproduc majoritatea sexual. Fiecare dintre aceste organisme ia natere din zigot, celul de form sferic. Prin diviziunea zigotului, n timpul dezvoltrii ontogenetice, celulele cresc numeric i se difereniaz, iar forma i structura lor se modific n funcie de locul i rolul pe care l vor avea n organism.

Dup form, celulele pot fi: sferice (alga verde Chlorella);

ovale (alga verde Chlamydomonas);

cilindrice (vasele conductoare ale plantelor);

fusiforme (fibrele lemnoase ale plantelor, fibrele musculare ale animalelor);

stelate (celulele din mduva de pipirig, neuronii);

discoidale (globulele roii din snge) etc.

Aceste tipuri de celule se pot grupa n:a) celule parenchimatice, izodiametrice sau aproape izodiametrice (parenchimul asimilator al frunzelor, parenchimul hepatic etc.);

b) celule prozenchimatice, de form alungit, cu diametrul longitudinal mult mai mare (fibrele liberiene de in i cnep).Dup prezena i numrul nucleilor: celule anucleate (hematiile adulte); celule uninucleate (majoritatea celulelor); celule plurinucleate (fibrele musculare striate).

Dup structura celulei sunt:

celule procariote

celule eucariote

Compoziia chimic a celulei

Analiza chimica scoate n eviden urmtorul fapt: celulele tuturor organismelor sunt constituite din acealeai subsane, dar n proporii diferite. n tabelul urmtor sunt prezentate coninuturile procentuale medii ale substanelor anroganice i organice din celula vegetal i din celula animal.SubsaneCelula vegetalCelula animal

Substane anorganice

ap

sruri minerale75%

2.5%60%

4%

Substane organice

glucide

lipide

proteine18%

0.5%

4%6%

12%

18%

Apa este solventul substanelor anorganice i organice solubile. Are rol n transportul substanelor i regleaz echilibrul termic al celulei i organismului

Substanele minerale se afl n celula vie sub form de sruri i ioni elementele componente ale acestora, dup importana lor n organismele vii, se impart n dou categorii:

macroelemente: C, H, O, N, P, S, Cl, Si, K, Na, Mg, Fe; microelemente: Cu, Al, B, Zn, I, Mn etc.Glucidele sunt produii de asimilare ai celulelor fotosintetizante cu rol de subsane energetice i de rezerv ale tuturor celulelor vii. Unele au rol structural, ntrnd n constituia pereilor celulari.Cele mai importante glucide sunt: glucoza, amidonul, celuloza, glicogenul.

Lipidele sunt substane organice insolubile n ap. Unele lipide (fosfolipidele) intr n structura membranelor celulare, iar altele sunt depozitate ca subsane energetice de rezerv.

Proteinele sunt constituenii cei mai importani ai materiei vii. Proteinele sunt substane organice macromoleculare complexe, constituite din aminoacizi i grupri neprotice. Proteinele se mpart n: holoproteine, constituite numai din aminoacizi i heteroproteine, constituite din aminoacizi i grupri neprotice.

Cele mai importante proteine sunt heteroproteinele. Dup gruparea neproteic, acestea se mpart n: fosfoproteine, glicoproteine, lipoproteine, cromoproteine i nucleoproteine.

Fosfoproteinele i glicoproteinele sunt caracteristice organismelor animale. Lipoproteinele se gsesc n toate celulele. Cromoproteinele au ca grup neproteic un pigment organic. Cele mai cunoscute cromoproteine sunt hemoglobina i clorofila.

Nucleoproteinele sunt structuri macromoleculare n care gruparea neproteic o constituie acizii nucleici: ADN (acidul dezoxiribonucleic) sau ARN (acidul ribonucleic). ADN este componentul esenial al cromozomilor i conine informaia genetic a majoritii organismelor.

Enzimele sunt substane de natur proteic. Ele catalizeaz reaciille chimice din celulele vii, determinnd viteza, direcia i succesiunea acestora.

Structura microscopic a celulei

A. Structura microscopic a celulei vegetale

Materiale necesare: bulbi de ceap (de preferint ceap roie), frunze tinere de ciuma apelor (Elodea canadensis), pens, foarfece, sticl de ceas, lame simple i lam lefuit, ac spatular, microscop, carmin acetic.

1. Structura celulei de ceap (Allium cepa)

Pregtirea preparatului microscopic. Se desprinde o frunz crnoas a bulbului. Dac este ceap alb, se desprinde un fragment din epiderma superioar (de pe partea concav). Dac este ceap roie, se desprinde un fragment din epiderma de pe partea convex. Fragmentul desprins se aaz n sticla de ceas cu ap. Sup ap se secioneaz un ptrat de 5 x 5 mm sau un dreptunghi de 5 x 8 mm. Segmentul obinut se aaz pe lam, ntr-o pictur de ap, i se acoper cu lamela.

Examinarea preparatului. Cu obiectivul cel mai mic (6X sau 10X), apoi cu obiectuvul 20X sau 40X se pot identifica uor cteva componente ale celulei. Celula este limitat la exterior de peretele celular, care apare ca un nveli transparent, prevzut din loc n loc cu punctuaiuni care nlesnesc schimburile dintre celule. ntre pereii celulelor nvecinate se poate observa lamela mijlocie care leag celulele. Pe una din prile laterale ale fiecrei celule se observ nucleul turtit. La preparatele din ceap roie se pot observa i vacuolele de dimensiuni mari, pline cu suc celular colorat n rou aprins.

2. Structura celulei la ciuma apei (Elodea canadensis) Pregtirea preparatului microscopic. Se detaeaz o frunz de mici dimensiuni din vrful vegetativ i se aaz pe lam ntr-o pictur de ap. Se acoper cu lamera.

Examinarea preparatului. Cu obiectivul mic se localizeaz n cmpul microscopic nervura din partea median a frunze, cu celulele prozenchimatice. Se pot identifica:

pereii celulari i lamela mijlocie;

spaiile intercelulare de form triunghiular;

nucleul situat lateral i nucleolul;

vacuola sau vacuolele de dimensiuni mari;

citoplasma care umple spaiile dintre vacuole, peretele celular i nucleu;

cloroplastele de form oval, antrenate de citoplasm n micarea de rotaie (dac exist o singur vacuol) sau de circulaie (dac sunt mai multe vacuole).

B. Structura microscopic a celulei animale

Pregtirea preparatului. Cu ajutorul unui ac spatulat sau cu captul lefuit al unei lame microscopice, se recolteaz un fragment din mucoasa bucal (prin rzuirea pereilor laterali ai cavitii bucale). Celulele se aaz pe lam ntr-o pictur de carmin acetic, apoi se acoper cu lamela. Preparatul se nclzete uor la flacr, apoi se nltur excesul de colorant cu hrtie de filtru.

Examinarea preparatului. Se observ membrana celular foarte subire, nucleul intens colorat i citoplasma fr vacuole.

C. Studiul celulelor pe preparate fixe

n dotarea tuturor laboratoarelor de biologie exist numeroase preparate microscopice fixe, cu seciuni prin diferite structuri vegetale i animale.

n aceste structuri se pot observa forme de celule difereniate dup rolul pe care l ndeplinesc n organism i anumite particulariti structurale ale acestora.

ncercai, cu ajutorul preparatelor fixe, s efectuai o comparaie ntre structura celulei animale i cea a celulei vegetale, folosind i imaginile de mai jos.

Ultrastructura celulei i funciile componentelor sale

Celula unitate structural, funcional i genetic a materiei vii, este alctuit din dou categorii de componente:

componente protoplasmatice (vii): citoplasma fundamental sau hialoplasma, ribozomii, reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, mitocondriile, plastidele, nucleul, lizozomii, centrul celular, cilii i flagelii.

componente neprotoplasmatice (nevii) vacuomul, incluziunile ergastice i peretele

celular.

Citoplasma, nucleul i membrana celularp sunt componentele fundamentale ale celulei.Membrana celular sau plasmalema delimiteaz citoplasma de exterior. Este constituit dintru-un strat fosfolipidic cu dou rnduri de molecule n care sunt nglobate proteine globulare. Are rol protector i manifest permeabilitate selectiv. Datorit permeabilitii, substanele pot strbate membrana pasiv, prin difutiune, sau activ, prin vezicule de pinocitot. Este prezenz la toate celulele.

Peretele celular este un nveli rigid, care acoper plasmalema, mrginind spre exterior celulele la unele monere, unele protiste, la fungi i la toate plantele. La plante i unele protiste (alge), n peretele celular predomin celuloza. La monere predomin polizaharidele necelulozice, iar la fungi predomin chitina.

Citoplasma. Cuprinde hialoplasma i organitele celulare.

Hialoplasma sau citoplasma fundamental este component esenial al celulei. Ea se prezint ca un sistem coloidal, constituit din ap i dintr-o reea de macromolecule proteice fibrilare. n hialoplasm se afl n suspensie organitele celulare. Hialoplasma are funcii importante n procesele metabolice. Este constituent celular universal.

Organitele celulare.

Reticulul endoplasmatic (R.E.) este un sistem de canalicule care leag membrana nuclear cu periferia celulei. Poate fi neted sau rugos (cnd are ataai ribozomi). Reticulul endoplasmatic este caracteristic tuturor celulelor nucleate. Reticulul endoplasmatic este considerat sistemul circulator intracitoplasmatic.

Aparatul Golgi reprezint totalitatea dictiozomilor dintr-o celul. Un dictiozom este format dintr-un teanc de cisteme turtite suprapuse, din care se desprind vezicule golgiene. Aparatul Golgi are rol n procesele de secreie celular i n sinteza membrane i a unor substane polizaharidice. Este absent la procariote.

Ribozomii sau granulele lui Palade sunt organite bogate n ARN, prezente att n celulele procariote, ct i n celulele eucariote. Pot fi liberi, n citoplasm, sau ataai R.E. Au rol important n biosinteza proteinelor celulare specifice.

Lizozomii sunt constitueni vii prezeni n celulele eucariote. Sunt formaiuni veziculare care conin enzime hidrolitice.

Centrul celular d natere fusului de diviziune n timpul diviziunilor celulare.

Cilii si flagelii sunt organite locomotorii prezente la unele bacterii, flagelate, ciliofore, i la unele celule reproductoare ale algelor plantelor i animalelor

Incluziunile ergastice sunt substane anorganice sau organice de rezerv sau de excreie, prezente temporar n citoplasm.

Vacuomul este caracteristic celulelor vegetale mature. Acesta cuprinde totalitatea vacuolelor din celul. Vacuolele sunt dilatri ale R.E. pline cu suc vacuolar. Au rol n absorbia apei i a srurilor minerale n celul, reprezentnd rezervorul de ap al acesteia.

Plastidele sunt organite celulare vii specifice celulelor i organismelor fotosintetizatoare. Dup funciile ndeplinite se mpart n: leucoplaste, cromoplaste i cloroplaste.Leucoplastele sunt plastide incolore care dopoziteaz substane de rezerv. Leucoplastele care depoziteaz amidon se numesc amiloplaste.

Cromoplastele sunt plastide colorate fr rol n fotosintez, prezente n organele colorate ale plantelor: petale, fructe etc.

Cloroplastele sunt plastide care conin pigmeni asimilatori. Cloroplastele de dimensiuni mari ale protistelor fotosintetizatoare se numesc cromatofori. Prezena plastidelor este unul dintre criteriile de difereniere a celulelor vegetale de celul animal.

La plante, un cloroplast este delimitat de dou membrane. Membrana extern asigur forma specific, lenticular a acestuia. Membrana intern, care mrginete substana fundamental (stroma), formeaz cute longitudinale numite tilacoide. ntre tilacoide se afl grana, discuri suprapuse n care sunt localizai pigmenii asimilatori.

Funcia esenial a cloroplastelor este fotosinteza.

Fotosinteza este procesul prin care celulele cu pigmeni clorofilieni sintetizeaz substae organice din substane anorganice, n prezena luminii.

(trebuie scris o formula pagina 73 manual CORINT)

Fotosinteza se desfoar n dou faze.

Faza de lumin. Energia solar acumulat de clorofil ziua este utilizat pentru scindarea moleculelor de ap (fotoliza apei):

(formul manual pagina 73 CORINT)

Ionii de hidrogen rezultai au rol n transformarea energiei luminoase n energie chimic. Radicalii OH- dau natere oxigenului care se elibereaz:

(foruml manual pagina 73 CORINT)

Faza de ntuneric. Energia chimic produs determin sinteza sumbstaelor organice (glucoz, amidon, proteine i lipide), n urma unor procese chimice complexe, pornind de la CO2. Aceste procese nu necesit prezena luminii.

Mitocondriile sunt organite celulare prezente n celulele tuturor organismelor aerobe. Ele lipsesc din celulele organismelor anaerobe. Forma mitocondriilor este variat i depinde de specie. Pot avea form sferic, de bastona etc.

Mitocondria prezint la periferie o dubl membran. Membrana extern este neted. Membrana intern trimite transversal spre interiorul mitocondriei, n substana fundamental, prelungiri numite criste. Cristele pot avea form lamelar sau tubular.

Pe membrana intern sunt localizai oxizomii, corpusculi sferici cu un bogat echipament enzimatic.

n mitocondrii se realizeaz transformarea energiei chimice din substane organice n energie utilizabil de ctre celule i organism. De aceea au fost supranumite centrele energetice ale celulelor.

Eliberarea energiei din substanele organice se realizeaz prin oxidare. Pentru c oxidarea se desfoar n celulele vii, se numete oxidare celular sau respiraie celular.

Oxidarea celular se desfoar n dou etape.

n prima etap, glucidele, lipidele i mai rar proteinele sunt descompuse anaerob n substane cu molecul mic. n aceast etap se produce o cantitate mic de energie.

n etapa a doua, substanele cu molecul mic sunt oxidate pn la CO2, H2O i energie utilizabil stocat n organism, n legturile chimice ale acidului adenozintrifosforic, ATP, principalul acumulator de energie al tuturor organismelor vii.

n concluzie, fosfosinteza transform energia solar n energie chimic, iar respiraia utilizeaz aceast energie. Energia utilizabil eliberat n resipaia celular nu este alceva dect energia solar prelucrat de ctre plantele verzi.

Nucleul este constituentul fundamental al celulei. Este prezent n toate celulele eucariote i se caracterizeaz prin prezena membranei nucleare i a unuia sau mai multor nucleoli nglobai n nucleoplasm (carioplasm). Celulele procariote au nucleu primitiv, nucleoid, lipsit de nucleoli. La acestea, materialul nuclear nu este separat prin membran de citoplasm.

Microscopia electronic a pus n eviden faptul c nucleul eucariotelor este nvelit ntr-o dubl membran prevzut cu pori.

La interior se afl nuceloplasma. Componenta esenial a nucleoplasmei este cromatina, constituit din ADN, ARN i proteine.

Cromatina se prezint ca o reea fin de filamente, numite cromoneme. n timpul diviziunii celulare, cromonemele se spiraleaz formnd cromozomii. Componenta principal a cromozomilor este ADN-ul, format din dou catene polinucleotidice corespunztoare a dou cromoneme. Cromozomii formai dintr-o singur molecul de ADN se numesc monocromatidici. Cromozomii cu dou molecule de ADN se numesc bicromatidici.

Numrul cromozomilor reprezint un caracter de specie. De exemplu, omul are 46 de cromozomi, musculia de oet 8 cromozomi, ceapa 16 cromozomi.

Celulele corpului (somatice) au numr dublu de cromozomi (2n), fa de celulele reproductoare (n). Celulele cu 2n cromozomi se numesc diploide, iar celulele cu n cromozomi se numesc haploide.n structura ADN-ului se afl nscris, n form codificat, informaia genetic a fiecrei specii. Pentru ca informaia genetic s se transmit identic la celulele nou formate, naintea diviziunii ADN-ului se dubleaz cantitativ, proces numit replicaie, etap obligatorie a transformrilor ciclice ale cromozomilor.

Diviziunea mitotic sau ecvaional. Mitoza.Mitoza sau diviziunea ecvaional (aequatio = egalitate) este caracteristic celuleor somatice ale eucariotelor pluricelulare. Acestea ncep cu diviziunea zigotului i se continu cu formarea oraganelor, iar la adult cu nlocuirea celulelor moarte.

Celulele care iau natere prin mitoz vor avea numrul de cromozomi egal cu cel al celulei-mam:

(schema manual CORINT pagina 76)

Diviziunea mitotic este un proces continuu, care, pentru a fi mai uor neles, este mprit n patru faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza.

Intervalul dintre dou diviziuni succesive se numete interfaz. n interfaz nucleul are aspect reticulat. Acum are loc dublarea cantitii de ADN, proces esenial n distribuirea echilibrat i identic a materialului genetic la celulele fiice. Cromozomii formai dintr-o singur cromatid devin bicromatidici. Filamentele de cromatin ncep s se spiralizeze.

Profaza. n profaz se individualizeaz cromozomii prin spiralizare i condensare, se dezorganizeaz membrana nuclear, centrul formeaz fusul de diviziune i calotele polare. Nucelolii se dezorganizeaz. Cromozomii bicromatidici se deplaseaz spre ecuatorul celulei.

Metafaza. n metafaz cromozomii sunt spiralizai la maximum. Fusul de diviziune devine complet. Cromozomii bicromatidici, fixai prin centromer de firele fusului de diviziune, se dispun n planul ecuatorial al celulei formnd placa metafazic.

La sfritul metafazei, cromozomii se scindeaz longitudinal, fenomen numit clivare.

Anafaza. n urma scindrii cromozomilor bicromatidici la sfritul metafazei, cromatidele separate constituie cromozomii formai dintr-o singur cromatid. Acetia sunt atrai simultan spre cei doi poli ai celulei de ctre filamentele fusului de diviziune. Anafaza este perioada n care cromozomii monocromatidici se afl n drup spre poli.

Telofaza. n aceast faz, cromozomii monocromatidici ajuni la polii celulei se despiralizeaz i se reface membrana nuclear i nucleolii.n paralel cu diviziunea nucleului are loc i repartiia organitelor citoplasmatice n cele dou celule-fiice.

Diviziunea mitoteic se ncheie cu formarea peretelui despritor, la nceput prin dispunerea veziculelor golgiene ntre cele dou celule-fiice, urmnd apo asamblarea membranei dintre acestea.n concluzie, diviziunea mitoteic asigur:

dublarea cantitii de ADN din celula care intr n diviziune;

repartiia n celule-fiice a unei cantiti de ADN egal cu cea a celulei-mam

n acest mod, informaia genetic codificat ADN-ul celulei-mam se transmite identic la celulele-fiice.

Prin diviziunea mitotic se asigur creterea i dezvoltarea, pstrnd nealterat informaia genetic n toate celulele somatice ale organismelor.

Acelai tip de diviziune asigur nlocuirea celulelor uzate, mbtrnite. Tot prin diviziunea mitotic se realizeaz procesele de reparaie celular i de formare a calusului n cazul unor accidente (rupturi ale tulpinii sau ramurilor la plante, fracturi osoase la vertebrate etc.).

Pentru mai bun nelegere a modului n care se desfoar diviziunea mitotic se pot efectua cu succes observaii cu microscopul colar, n cadrul unor lucrri de laborator.

Studiul microscopic al diviziunii mitotice la plante.

Materiale necesare: radicele de ceap, de 1-10 mm lungime, sticl de ceas, lame lamele, carmin acetic, microscop, trus, spirtier.

Pentru studiul mitozei la plante se utilizeaz preparate realizate din vrful vegetativ al radicelelor n care se afl celule tinere n permanent diviziune. Pentru obinerea lor se pun la ncolit semine sau bulbi de ceap.

Pregtirea preparatului microscopic. Se recolteaz radicelele i se introduc n sticla de ceas. Peste radicele se pune soluia de carmin acetic pentru colorarea cromozomilor. n soluia de colorant se adaug cteva picturi de HCl normal pentru a favoriza desprinderea celulelor (hidroliza).

Preparatul se nclzete uor timp de 2 3 minute la flacr, evitndu-se fierberea i cristalizarea colorantului. Se spal radicelele cu ap distilat. Vrful acestora va aprea colorat n rou-violaceu.

Se detaeaz vrful colorat (maxim 1 mm), se aaz pe lam ntr-o pictur de colorant i se acoper cu lamela, care se apas uor. Cu un beior sau b de chibrit se lovete uor lamela pn la dispunerea celulelor ntr-un singur strat (etalare). Examinarea preparatului. Cu obiectivul 10X se identific celulele n diviziune, apoi cu obiectivul 40X se identific fazele diviziunii existente n cmpul microscopic, apoi se deseneaz.

Diviziunea meiotic sau reducional. Meioza

Meioza (meiozis = mpuinare) este diviziunea celular care se finalizeaz cu formarea celulelor reproductoare asexuate (spori) sau sexuate (gamei). n meioz dintr-o celul diploid (2n) iau natere 4 celule haploide (n). Pentru c n meioz celulele-fiice au numai jumtate din numrul de cromozomi caracteristici speciei, acesta se mai numete i diviziune reducional.

innd seam de faptul c un organism pluricelular se dezvolt din celula-ou i c acesta ia natere n urma fecundaiei dintre doi gamei cu n cromozomi (unul patern i altul matern), rezult c 2n cromozomi ai celulei-mam reprezint n + n .

O celul-mam deploid poate suferi o singur diviziune meiotic. Din aceast cauz lipsete interfaza.

Meioza se desfoar n dou etape: etapa reducional i etapa ecvaional.

I. Etapa reducional

Profaza I. n profaza etapei reducionale a diviziunii meiotice au loc o serie de procese de maxim importan pentru formarea gameilor:

dublarea cantitii de ADN, prin care cromozomii monocromatidici devin cromozomi bicromatidici;

cromozomii bicromatidici omologi (unul matern i altul patern) se altur n perechi, formaiuni numite bivaleni;

ntre cromatidele cromozomilor omologi, care formeaz bivalenii, poate avea loc schimb de informaie genetic, proces care va fi studiat amnunit la capitolul genetic;

cromozomii ncep s se spiralizeze devenind vitibili la microscopul optic;

ncepe formarea fusului de diviziune;

dispare membrana nuclear i nucleolii;

Metafaza I. n metafaza etapei reducionale, cromozomii sunt spiralizai la maximum. Ei se dispun n placa metafazic, sub form de bivaleni, fixai pe fusul de diviziune prin centromer.

Anafaza I. Cromozomii omologi din constituia bivalenilor se separ. Spre cei doi poli ai celulei migreaz, atrai de fusul de diviziune, cromozomii ntregi, bicromatidici (spre deosebire de anafaza mitozei unde cromozomii sunt monocromatidici). Numrul acestora este redus la jumtate fa de cei ai celulei-mam.

Telofaza I. Cromozomii bicromatidici ajung la cei doi poli ai celulei. Se desfoar n continuare o serie de procese, unele dintre ele invers celor din profaz:

despiralizarea cromozomilor

formarea unui perete despritor

II. Etapa ecvaional

n etapa ecvaional se divid ambele celule care au rezultat din erapa reducional. La sfritul etapei retult 4 celule ai cror cromozomi se pstreaz numeric, dar n final vor fi monocromatidici.

Profaza II. n profaza etapei ecvaionale cromozomii se respiraleaz. Spre deosebire de profaza primei etapei, acum nu mai are loc dublarea cantitii de ADN. Cromozomii condensai se deplaseaz spre ecuatorul celulei.

Metafaza II. Cromozomii bicromatidici, redui numeric, se dispun n placa metafazic. La sfritul metafazei, cromatidele acestor cromozomi se separ, fenomen numit clivare.

Anafaza II. Cromozomii monocromatidici relzultai n urma clivrii migreaz spre cei doi poli, atrai de firele fusului de diviziune.

Telofaza II. Acest faz ncheie procesul diviziunii meiotice. Are loc despiralizarea cromozomilor i n final restructurarea nucleilor. n fiecare nucleu vor fi cromozomii monocromatidici redui numeric la jumtate.

Schematic, meioza poate fi reprezentat n modul urmtor:

SCHEMA MANUAL CORINT PAGINA 80

Diviziunea meiotic nu se ncheie direct cu formarea gameilor. Pentru diferenierea gameilor mai sunt necesare o serie de diviziuni celulare de tip meiotic, care nu modific numrul de cromozomi (n).

Meioza, prin reducerea numrului de cromozomi caracteristic speciei la jumtate n gamei, creeaz posibilitatea ntregirii numrului acestora prin fecundaie. Astfel, numrul de cromozomi caracteristic speciei rmne neschimbat de-a lungul generaiilor.

Comparaie ntre structurile celulare ale organismelor

TABEL MANUAL CORINT PAGINA 81

esut, organ, organism

Un esut este o grupare de celule care au aceiai form, aceeai structur i ndeplinesc aceeai funcie. esutul apare ca urmare a unui proces de difereniere celular a crei consecin este adaptarea celulelor la ndeplinirea anumitelor funcii specifice. Celulele unui esut trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: s constituie o unitate anatomic, s aib unitate fiziologic i interdependen, fiind subordonate organului din care fac parte.

Organele sunt grupri de esuturi diferite, specializate n vederea ndeplinirii unei anumite funcii. Forma i structura organelor sunt adaptate funciei pe care o ndeplinesc. Ele nu funcioneaz izolat, ci n strns corelaie unele cu altele. La plante, organismul este alctuit din organe vegetative, care asigur funciile de nutriie, i organe de reproducere, care asigur nmulirea. La animale, organele sunt grupate n sisteme, mai mult sau mai puin unitare, care ndeplinesc funcii de nutriie, relaia i reproducerea. Totalitatea organelor i sistemelor formeaz un tot unitar care este organismul (individul). Individul reprezint forma de baz de organizare i existen a lumii vii.

n natur speciile sunt reprezentate prin indivizi biologici.

esuturi vegetale

esuturile plantelor se clasific dup trei criterii de baz:

forma celulelor;

gradul lor de difereniere;

funciile ndeplinite n cadrul organismului vegetal.

A. Dup forma celulelor, se pot deosebi:

1. parenchimuri, esuturi formate din celule cu cele trei diametre (lungime, lime, grosime) aproape egale (celule izodiametrice) i cu membrane celulare subiri;2. prozenchimuri, esuturi cu celule foarte alungite (lungimea de cel puin patru ori mai mare dect celelalte diametre) i cu perei ngroai.

B. Dup gradul de difereniere celular esuturile vegetale se mpart n:

1. meristeme, esuturi interne, cu celule care se divid continuu;

2. esuturi definitive, formate din celule difereniate, cu form i structur adaptate funciei, care nu se mai divid.

C. Dup funcie, esuturile vegetale se clasific n urmtoarele categorii: esuturi de origine, esuturi de aprare, esuturi fundamentale, esuturi conductoare, esuturi mecanice, esuturi secretoare i esuturi senzitive.

1. esuturile de origine sunt meristemele, esuturile cele mai tinere, ale cror celule se divid mereu (meristein a mpri n gr.). Embrionul seminei este format numai din meristeme, de aceea ele se mai numesc i esuturi embrionare.

Dup poziia n plant meristemele pot fi:

apicale (apex - vrf), situate n vrful rdcinii, tulpinii i ramurilor, asigurnd creterea n lungime;

intercalare, ntre noduri i internoduri, mai rare (ex. la graminee), cu activitate de scurt durat;

laterale, la plantele ce cresc n grosime (arbori, arbuti etc.).

2. esuturile de aprare sunt esuturi definitive ce nvelesc la exterior plantele, precum epiderma (format de regul dintr-un singur strat de celule parenchimatice) i suberul (esut secundar pluristratificat rezultat din activitatea felogenului).

3. esuturile fundamentale sunt cele mai rspndite n plante, au celule parenchimatice i rol trofic (trophe hran n gr.). Pot fi: de absorbie (n zona periorilor absorbani ai rdcinii), asimilarea (cu cloroplaste, n structura frunzelor, asigurnd fotosinteza), de depozitare (mai ales n tulpinile subterane, dar i n semine, fructe etc.) i aerifere (n structura plantelor acvatice).

4. esuturile conductoare asigur circulaia sevei prin plant. Acestea sunt alctuite din celule specializate numite vase, grupate n fascicule, cu celule anexe, fibre i parenchim.Prin vasele lemnoase (trahee i traheide) circul n sens ascendent apa cu substanele minerale (seva brut), de la rdcin spre frunze.

Prin vasele liberiene (tuburi ciuruite) circul sev elaborat, de la frunze spre toate organele plantei. Prezena vaselor conductoare reprezint un important progres n evoluia plantelor.

5. esuturile mecanice (de susinere) asigur o anumit soliditate, rezisten, dar i flexibilitate i elasticitate a plantelor. Se deosebesc:

colenchimul, esut mecanic cu pereii celulelor inegal ngroai, care constituie esutul de susinere al organelor tinere;

sclerenchimul, esutul scheletic al organelor mature ale plantelor, cu pereii celulelor uniform ngroai.

6. esuturile secretoare, mai corect celulele i gruprile de celule secretoare, produc substane (uleiuri volatile, nectar etc.) ce se elimin la exterior sau la interiorul plantei (uleiuri, rini, latex). Se prezint sub form de papile, peri secretori, glande, buzunare i canale secretoare.

7. esuturile i celulele senzitive ale plantelor sunt formaiuni epidermice specializate n percepia unor excitani externi (ageni mecanici, gravitaia, lumina) n funcie de care planta execut anumite micri (ex: la Mimoza pudic, la plantele carnivore). Sunt punctuaii, papile i peri senzitivi.

esuturile sunt prile constitutive ale organelor plantei.

esuturile animale

Clasificarea esuturilor animale se face n funcie de forma, structura i rolul celulelor, n patru tipuri fundamentale de esuturi: epitelial, conjunctiv, muscular i nervos.

A. esutul epitelial. Acoper suprafaa extern a corpului i cptuete interiorul organelor cavitare (tub digestiv, ci respiratorii etc.), dar poate ndeplini i funcii secretorii sau senzitive.

1. Epiteliile de acoperire nvelesc i protejeaz organismul (ex. epidermul pielii) sau cptuesc organele cavitare, asigurnd schimbul de substane (ex. epiteliul tubului digestiv, cu rol de absorbie). Dup modul de aranjare i forma celulelor, epiteliile de acoperire pot fi:

simple (unistratificate) pavimentoase, cilindrice etc.;

stratificate pavimentoase (epidermul), prismatice, cilindrice.

2. Epiteliile glandulare, formate din celule difereniate i specializate (secretoare sau excretoare), particip mpreun cu alte esuturi la formarea glandelor:

exocrine, care i vars produsele de secreie prin canale de excreie n exterior (glande sudoripare, sebacee) sau n organe cavitare (glandele salivare, gastrice etc.);

endocrine, care nu au canale excretoare i i vars produsele (hormonii) direct n snge (ex. tiroida, hipofiza);

mixte, care au att funcie endocrin, ct i funcie exocrin (pancreasul, gonadele).

3. Epiteliile senzoriale formeaz segmente periferice ale unor analizatori: olfactiv (mucoasa olfactiv nazal), gustativ etc. Celulele lor sunt adaptate la recepia unor stimuli din mediu.

B. esutul conjunctiv. Este prezent n structura tuturor organismelor, ca esut de susinere i legtur. Este alctuit din celule conjunctive, din fibre de colagen, elastice i reticulare i dintr-o substan fundamental de consisten variat (de la lichid pn la solid).

1. esuturile conjunctive trofice au rol n nutriia organismelor:

esutul conjunctiv lax, alctuit din celulele, substana fundamental i fibre reprezentate n mod egal, se gsete n toate organele. Are rol n nutriia i aprarea imunitar i mecanic a acestora; esutul adipos, n care predomin celule cu grsimi, constituie rezerva de grsimi a organismului. Se gsete n hipoderm i n jurul unor organe.;

esutul sanguin (sngele) este format din elemente figurate hematii, leucocite i trombocite i substana fundamental lichid, plasma sangvin, cu rol trofic, de transport i de aprare.

2. esuturile conjunctive mecanice sunt esuturi n care predomin fibrele conjunctive:

esutul fibros formeaz capsulele unor organe, fasciile musculare etc.

esutul tendinos formeaz tendoanele muchilor i este alctuit n special din fibre de colagen;

esutul elastic este prezent mai ales n pereii vaselor sangvine;

esutul cartilaginos, format din celule (condrocite); fibre de colagen i elastice i substane fundamental impregnat cu condrina, intr n alctuirea cartilajelor articulare. Cartilajele pot fi hialine (ex. cartilaje costale), elastice (ex. n pavilionul urechii) i fibroase (ex. discurile intervertebrale); esutul osos este cel mai rezistent esut mecanic. Substana fundamental, dur, are dou componente: una organic osein i una mineral care predomin (66%), format din sruri de calciu i fosfor. n substana fundamental se afl celule osoase (osteocite). esutul osos asigur suportul ntregului organism i protecia unor organe. n funcie de dispunerea sub form de lamele a substanei fundamentale, se deosebesc dou varieti: esutul osos compact (care formeaz stratul superficial al tuturor oaselor i partea mijlocie a oaselor lungi) i esutul osos spongios (care formeaz oasele scurte i capetele osoase lungi).

C. esutul muscular. Acesta este format din celule alungite, numite fibre musculare, adaptate funciei de contracie. Dup particularitile elementelor contractile ale fibrelor musculare (miofibrilele), se deosebesc: esutul muscular neted, care formeaz musculatura organelor interne (viscere). Miofibrilele sunt omogen i se contract involuntar;

esutul muscular striat, care formeaz musculatura scheletic. Aspectul miofibrilelor, la microscop, este eterogen, striat (dungat), iar contracia este voluntar;

esutul muscular cardiac (miocardul) are miofibrile striate, dar contracia este involuntar, ritmic i automat, determinat de un esut specific, de tip embrionar, esut modal.

D. esutul nervos. Formeaz sistemul nervos, care asigur relaiile organismului cu mediul i unitatea funcional a organismului. Este alctuit din celulele nervoase (neuroni), cu prelungirile lor, i din celule gliale, cu rol trofic, de susinere i de protecie. Spre deosebire de neuroni, celulele gliale se pot divide.

Organe vegetale

Corpul unei plante este alctuit din organe. Dup rolul ndeplinit n viaa plantelor, organele vegetale sunt de dou categorii: vegetative i de reproducere.

Organele vegetative, prin funciile pe care le ndeplinesc, asigur viaa plantei ca individ. Corpul plantelor superioare (cormul) este alctuit din trei organe vegetative, i anume: rdcina, tulpina i frunzele.

Organele de reproducere asigur perpetuarea speciei prin producerea de noi urmai. La plantele superioare, organul specializat de reproducere este floarea.

A. Organele vegetative

1. Rdcina este organul vegetativ care crete de regul n pmnt i are dou funcii specifice: fixarea plantei i absorbia apei cu substane minerale din sol. Poate ndeplini i funcii accesorii: de depozitare, de nmulire vegetativ etc.

Dup origine i funcii, rdcinile se grupeaz n trei categorii:

tipice, care rezult din radicula embrionului;

adventive, care apar pe alte organe; metamorfozate, care ndeplinesc alte funcii dect cele specifice.

Se cunosc trei tipuri morfologice de rdcini:

rdcini pivotante, la care rdcina principal atinge o dezvoltare mai mare dect rdcinile laterale, secundare (ex. la leguminoase);

rdcini fasciculate, la care rdcina principal dispare i se dezvolt radicele sau rdcini adventive numeroase i aproximativ egale (ex. la cereale); rdcini rmuroase la care se dezvolt, la fel, att rdcina principal, ct i radicelele (ex. la arbori).

Dup stadiul de dezvoltare i esuturile care le alctuiesc, rdcinile prezint dou tipuri de structuri: primar i secundar.

Structura primar se gsete la toate plantele tinere i la plantele anuale ierboase, toat viaa. Ea este alctuit din esuturi provenite din meristemele primare, i anume:

rizoderma, cu peri absorbani ai apei cu srurile minerale din sol;

scoara parenchimul cortical;

cilindrul central stelul format dintr-un parenchim fundamental n care exist fascicule de vase conductoare lemnoase i liberiene separate i alternante.

Structura secundar se gsete la plantele binale i perene, ierboase i mai ales lemnoase (gimnosperme, angiosperme dicotiledonate). Cuprinde, pe lng esuturile primare, esuturi secundare provenite prin activitatea a dou meristeme secundare (cambiu i felogen), care ngroa anual rdcina.

2. Tulpina este organul vegetativ, de obicei aerian, care se dezvolt n sens opus rdcinii. Funciile sale specifice sunt: de susinere a frunzelor, a florilor i a fructelor, i de conducere a sevei brute de la rdcin la frunze i a sevei elaborate de la acestea n toat planta. Multe tulpini au i funcii nespecifice: de asimilaie clorofilian, de depozitare, de nmulire vegetativ etc. Tipurile morfologice principale de tulpini sunt:

a. tulpini aeriene, majoritatea ramificate, cu noduri i internoduri, de obicei drepte, mai rar volubile sau trtoare;

b. tulpinile subterane, metamorfozate, adaptate la depozitare, nmulire vegetativ i rezisten la condiii nefavorabile: rizomi, tuberculi, bulbi;

c. tulpinile acvatice reduse, ierboase, cu spaii aeriene la plantele natante (ex. lintia), submerse (ex. la otrel) sau fixate la fundul apelor (ex. Vallisneria).

Tulpina prezint structura primar sau secundar la fel ca rdcina, cu anumite diferenieri caracteristice.

Structura primar cuprinde esuturi primare:

epiderma, esut de aprare cu celule cu perei externi cutinizai; scoara parenchimul cortical conine spre exterior esut asimilator, dar i esuturi de susinere;

cilindrul central, cu parenchimul fundamental n care exist fascicule libero-lemnoase comune.

Structura secundar este, ca i la rdcina, rezultatul activitii meristemelor secundare: cambiul, care produce lemn i liber secundar i felogenul, care produce suber (plut) i feloderm.

La arbori, producia lor anual determin apariia inelelor anuale, care permit aprecierea vrstei lor dup tiere.

3. Frunza este un organ vegetativ anex a tulpinii, caracterizat prin simetrie bilateral, turtire dorso-ventral, cretere limitat i durat de via relativ scurt. Funciile ei specifice sunt: asimilaie clorofilian, transpiraie i respiraie, dar se poate adapta i la numeroase funcii nespecifice, precum nmulirea vegetativ, aprarea, depozitarea de substane de rezerv etc.O frunz complet are trei pri: limb, peiol i teac. La unele plante exist frunze incomplete (fr peiol la graminee, fr teac la liliac etc.). Frunzele pot fi simple, cu peiol neramificat, sau compuse, cu peiol ramificat i limbul format din foliole. Uneori, frunzele sunt metamorfozate n spini (la dracil), crcei (la mazre), capcane pentru insecte (la roua cerului) etc.

Seciunea transversal prin limbul frunzei prezint:

epiderma superioar, de obicei cutinizat;

mezofilul, esutul asimilator al frunzei, cuprinznd esuturi diferite (parenchimul palisadic superior i parenchimul lacunos, inferior), i nervurile, care sunt continuarea prin peiol a fasciculelor libero-lemnoase din tulpin;

epiderma inferioar, cu peri i numeroase stomate (30-700/mm2). Stomatitele reprezint producii epidermice cu rol n schimburi de gaze dintre frunze i mediu n timpul fotosintezei, respiraiei i transpiraiei.

B. Organele de reproducere

Floarea a fost studiat la capitolul I Varietatea vieii (pagina 24). Florile pot fi solitare sau grupate n inflorescene. Din ovarul florii, la angiosperme se dezvolt fructul, care nchide n el seminele ce se dezvolt din ovule fecundate. nmulirea plantelor este asigurat de embrionul care se dezvolt n smn, n el fiind prefigurate organele vegetative ale viitoarei plante.

Organe animale

n organismele animale organele nu funcioneaz independent, ci n strns corelaie unele cu altele, formnd sisteme. Sistemele sunt uniti morfo-funcionale care au o funcie principal comun. Analizai tabelul urmtor clasificarea sistemelor n raport cu aceast funcie.

TABEL PAGINA 91 MANUAL CORINT

Preciznd ca maximul de dezvoltare a sistemelor este atins la vertebratele superioare (mamifere), le vom analiza n continuare cu precdere pe acestea.

Sistemul nervos (S.N.) este un sistem unitar care regleaz funciile senzitive, motorii i psihice, la formele evoluate, pe baza activitii reflex. Deosebim:

a. Sistemul nervos al vieii de relaie, care realizeaz legtura organismului cu mediul extern i cuprinde:

sistemul nervos central (S.N.C.), format din encefal (creier) i mduva spinrii;

sistemul nervos periferic, format din nervi i ganglioni nervoi.

Cel mai dezvoltat segment al encefalului este reprezentat de emisferele cerebrale, al cror nveli este scoara cerebral (cortexul). Acesta este sediul activitilor de integrare nervoas superioar.

b. Sistemul nervos al vieii vegetative (S.N.V.), cu centrii aflai n sistemul nervos central, care coordoneaz activitatea organismelor interne i este alctuit din dou pri componente, cu funcii antagonice:

S.N. simpatic;

S.N. parasimpatic.

Sistemul endocrin realizeaz, n strns interdependen cu S.N., reglarea majoritii funciilor organismului. Acesta este format din glandele cu secreie intern (endocrine) ale cror produi (hormonii) asigur aa-numita reglare umoral, n special la nivelul metabolismului celular. Glandele endocrine sunt: hipofiza, epifiza, tiroida, paratiroidele, timusul i suprarenalele, iar pancreasul, testiculele i ovarele glande mixte au i funcie exocrin.

Analizatorii sunt sisteme prin care, la nivelul scoarei cerebrale, se face analiza stimulatorilor din mediul extern i intern care acioneaz asupra organismului. Cuprind trei segmente distincte: receptorul, segmentul de conducere (calea nervoas) i segmentul central (aria cortical)

n funcie de natura stimulilor recepionai, se deosebesc urmtorii analizatori:

analizatorul vizual care recepioneaz radiaiile luminoase prin receptorul specializat retina tunica intern a globului ocular;

analizatorul auditiv, care recepioneaz sunetele, avnd receptori specializai n urechea intern;

analizatorul vestibular (al echilibrului), cu receptori tot n urechea intern;

analizatorul gustativ, cu receptori localizai n cavitatea bucal;

analizatorul olfactiv (al mirosului), cu receptori localizai n mucoasa nazal;

analizatorul cutanat, cu receptori tactili i termici localizai n tegument;

analizatorul kinestezic (motor), al poziiei i micrilor corpului, cu receptori localizai n muchi, tendoane i articulaii.

Analiza informaiilor primite de la receptori se face n ariile corticale corespunztoare, unde se formeaz senzaii adecvate i se elaboreaz rspunsuri de integrare n mediu.

Sistemul locomotor menine poziia vertical a corpului i i asigur deplasarea i micrile pariale. Este alctuit din sistemul osos, care formeaz partea pasiva i de susinere, i din sistemul muscular.Sistemul osos cuprinde totalitatea oaselor i articulaiilor care formeaz scheletul la vertebrate.

Sistemul muscular cuprinde muchii striai sau scheletici, care constituie elemente active ale micrilor i dau forma corpului (carnea).

Sistemul digestiv este alctuit din organe care prelucreaz substanele alimentare, ncorporeaz n organism nutrimentele i elimin la exterior produsele rezultate n urma digestiei.

Cu alte cuvinte sistemul digestiv realizeaz digestia, absorbia i defecaia. Este alctuit din:

tubul digestiv (format din cavitatea bucal, faringele, esofagul, stomacul, intestinul subire, intestinul gros i anusul); glandele anexe (glandele salivare, ficatul i pancreasul exocrin).Sistemul circulator (cardio-vascular) este format dintr-o pomp inima i un sistem de vase prin care circul sngele i limfa, lichide care asigur transportul substanelor nutritive i gazelor respiratorii la celule i transportul substanelor de excreie la organele de eliminare. Cuprinde dou sisteme legate structural i funcional ntre ele:

sistemul circulator sanguin, alctuit din inim i vase sangvine (artere, vene, capilare);

sistemul limfatic, alctuit din vase i ganglioni limfatici.

Sistemul respirator asigur schimbul de gaze dintre organism i mediu. La vertebrate se poate urmri o evoluie a acestui sistem, de la sistemul branhial (la formele acvatice) la cel pulmonar (la cele terestre), care cuprinde n esen dou categorii de organe respiratorii:

cile aeriene (cavitile nazale, faringele, laringele, traheea i bronhiile);

organele de schimb gazos (cei doi plmni).

Sistemul excretor asigur eliminarea din organism a produilor finali ai metabolismului i a substanelor nocive, contribuind i la reglarea echilibrului hidric i mineral al organismului. Sistemul excretor (urinar) cuprinde:

organele de formare a urinei (cei doi rinichi); cile de eliminare a urinei (dou uretre, vezica urinar i uretra).

Sistemul reproductor al vertebratelor, animale cu reproducere sexuat i cu sexe separate, este alctuit, n schem general, din:

gonade, glande mixte, care produc gamei i hormoni sexuali: testicule la brbai i ovare la femei;

conducte genitale: spermiducte la brbai i oviducte la femei;

organe genitale externe (organe copulatoare);

glande anexe.

ORGANISMUL SISTEM BIOLOGIC

Materia este organizat n sisteme. Un sistem este considerat un ansamblu de elemente care funcioneaz ca un ntreg. Din punct de vedere al relaiilor cu mediul, sistemele pot fi izolate, nchise sau deschise. Sistemele deschise realizeaz cu mediul schimburi de materie, energie i informaie, deci organismul viu este considerat un sistem deschis. Ca sistem biologic deschis, el are capacitatea de a transforma factorii mediului n factori proprii specifici, astfel nct schimburile de substan, energie i informaie devin o condiie a existenei lui.

Funciile fundamentale ale organismelor

Oricare organism, indiferent de regnul cruia i aparine, ndeplinete n decursul vieii sale dou funcii eseniale: autoconservarea i autoreproducerea.Funcia de autoconservare grupeaz o serie de mari funcii vitale, funciile de relaie i de nutriie, care au rolul de a asigura supravieuirea organismului (individului) n condiiile mereu schimbtoare ale mediului.

Funcia de autoreproducere asigur mecanismul biologic al continuitii speciilor. Viaa nu se continu la infinit prin aceiai indivizi, ci prin urmaii acestora. Organismele vii cresc i se dezvolt pn la maturitate, cnd sunt capabile s produc urmai. Materia vie nu s-ar putea autoconserva dac indivizii nu s-ar putea reproduce.

SCHEM MANUAL CORINT PAGINA 95

Funciile de relaieOrganismele vii depind de mediul n care i gsesc adpostul i hrana, de condiiile variate ale acestuia, care le pot fi favorabile sau nu.

Funciile de relaie asigur un control al organismelor asupra mediului, permindu-i cunoaterea i adaptarea ct mai eficient la condiiile acestuia.

Excitabilitatea i micarea sunt dou funcii eseniale care permit aceast adaptare. Ele sunt mai puin dezvoltate la plante dect la animale, dar sunt prezente, uneori, contrar aparenelor, i la plante.

Excitabilitatea reprezint capacitatea materiei vii de a rspunde (reaciona) ntru-un mod specific la aciunea unor excitani. Excitanii sunt factori mecanici, fizici, chimici, biologici etc. ai mediului, iar rspunsul este o anumit form de micare. Sensibilitatea la aceti factori este mai slab exprimat la plante, ele fiind lipsite de sistem nervos.La animale ns se poate urmri o evoluie a sensibilitii de la o sensibilitate general a corpului, la formele inferioare, la sensibiliti (simuri) difereniate i cu organe specializate prin perceperea i analiza diferitelor categorii de excitani la formele superioare. Aceste organe de sim intr n alctuirea sistemelor complexe numite analizatori. Astfel, se descriu: analizatorul cutanat pentru sensibilitate tactil, termic, dureroas, de presiune i vibratorie, analizatorul kinestezic pentru perceperea micrilor i modificrilor de presiune (din muchi, tendoane i articulaii), analizatorul vizual pentru sensibilitate la lumin, analizatorul auditiv pentru sensibilitate la vibraiile sonore, analizatorul vestibular pentru echilibru, analizatorii gustativ i olfactiv pentru sensibilitate chimic (de contact sau la distan).

Analiza acestor excitaii se face n structuri din ce n ce mai complexe ale sistemului nervos i face parte din funcia de integrare a sistemului nervos. La nevertebrate (cu sistemul nervos ganglionar) integrarea nervoas se face la nivelul ganglionilor cerebroizi, iar la vertebrate n structurile encefalului (cerebel i mezencefal la peti, talamus i corpi striai la psri, scoara cerebral la mamifere i om).

Micarea este o caracteristic a materiei vii. Plantele sunt, n marea lor majoritate, fixate n sol prin rdcini. Ele au micri citoplasmatice autonome sau provocate (cureni citoplasmatici), micri ale celulelor izolate (cu ajutorul cililor sau flagelilor) i micri ale organelor de orientare i curbare fa de excitani (tropisme i nastii).

Tropismele sunt micri de orientare fa de direcia unui excitant (ex. fototropismul, orientarea spre lumin).

Nastiile sunt micri datorate variaiei n timp a intensitii unui excitant (ex. fotonastiile legate de alternana zi-noapte).

La animale este evident micarea de deplasare a ntregului corp (locomoie) n funcie de mediul lor de via. Astfel, se poate realiza o clasificare a modalitilor de deplasare a animalelor n funcie de mediu:

n mediul acvatic, deplasarea se face prin not. Forma corpului devine hidrodinamic, iar organele de propulsie sunt diverse (membrane, tentacule, nottoare) n funcie de specie; n mediul aerian, deplasarea prin zbor presupune adaptri ale formei corpului (aerodinamic), densitii acestuia i structuri specializate aripi (la insecte, psri, chiroptere);

n mediul terestru, deplasarea se face prin trre, la animalele fr membre, i prin mers, alergare sau salturi, la cele cu membre.

n toate cazurile, micarea se bazeaz pe contractilitate, care reprezint capacitatea unui esut specializat, esut muscular, de a rspunde, sub comanda sistemului nervos, prin modificri funcionale la aciunea excitanilor.

Funciile de nutriieFunciile de nutriie asigur organismelor hrana i energia necesar vieii. n lumea vie exist dou tipuri fundamentale de nutriie:

autotrof;

heterotrof.

Nutriia autotrof const n producerea de ctre anumite organisme a substanelor organice din substane anorganice (sruri minerale, ap, CO2). Dup energia utilizat din acest proces, organismele autotrofe sunt chemosintetizate sau fotosintetizate.

Chemosinteza reprezint sinteza unor substane nutritive (organice) cu ajutorul energiei chimice eliberate n procesele de oxidare din corpul bacterii (ex. bacteriile nitrificante i feruginoase).

Fotosinteza (v. cap. Celula) este procesul fiziologic cel mai important din viaa plantelor, i poate chiar din ntreaga lume vie, ntruct n urma acestui proces se formeaz materia organic din materia anorganic, cu ajutorul energiei solare. De aceea, fotosinteza este procesul cheie care leag lumea vie de materia anorganic (moart)

Nutriia heterotrof este specific organismelor care nu-i pot produce singure substanelor organice i se hrnesc cu substane nutritive organice produse de plante. Se ntlnete la animale, dar i la plante.

Organismele cu nutriie heterotrof sunt:

saprofite, care se hrnesc cu materie organic moart (ex. bacteriile de putrefacie, unele ciuperci);

semiparazite;

parazite, care se hrnesc pe seama altor plante sau animale (gazde) cu substane organice vii.

Animalele nu i pot pregti singure hrana, ci o iau gata pregtit, sub form substane organice din regnul vegetal (animale erbivore), din regnul animal (carnivorele) sau din ambele regnuri (omnivorele).La animale, preluarea hranei este urmat de digestie, care const n eliberarea din alimente (substane organice complexe) a nutrimentelor (substane mai simple, solubile) prin procese mecanice, fizice i chimice. Apoi, prin absorbie, nutrimentele trec din tubul digestiv n mediul intern (snge sau limf) care le transport la celule pentru a fi utilizate. O parte sunt folosite pentru creterea, dezvoltarea i refacerea celulelor uzate (substane plastice), iar o alt parte (substanele energetice), n procesul de respiraie celulara, asigurnd, prin oxidarea lor, energia necesar vieii.Eliminarea substanelor nefolositoare, care rezult din aceste procese, constituie excreia.

Funcia esenial a vieii este metabolismul. Acesta este definit ca totalitatea schimburilor de substan i energie dintre organism i mediu, inclusiv transformrile biochimice intermediare care se desfoar n organism. Metabolismul cuprinde dou laturi antagoniste, contradictorii, dar care se completeaz reciproc:

anabolismul sau asimilaia;

catabolismul sau dezasimilaia.

Anabolismul asigur preluarea din mediu i sinteza n organism a substanelor necesare creterii sau refacerii. Se realizeaz cu consum energetic. Funciile implicate sunt absorbia radicular i asimilaia clorofilian (fotosinteza, chemosinteza) la plante i digestia i absorbia intestinal la animale.

Catabolismul const n descompunerea unei pri din substanele organice pn la produi chimici finali (H2O i CO2), cu eliberare de energie i eliminarea acestora n mediu. Aici sunt implicate procesele de respiraie, transpiraie i excreie. Legtura de transport dintre cele dou categorii de procese se realizeaz prin circulaia sevei, la plante i a mediului intern (snge, limf), la animale.n concluzie, organismul viu depinde de schimburile materiale i energetice cu mediul su de via. Cnd acestea nceteaz, organismul moare.

Funcia de reproducere

Reproducerea este o nsuire esenial a lumii vii, iar rezultatul ei concret este nmulirea organismelor i perpetuarea speciilor n timp.n urma proceselor de asimilaie, organismele cresc pn la o anumit dimensiune caracteristic fiecrei specii, i se dezvolt. Dezvoltarea presupune transformrile calitative ale organismului de la natere pn la maturitate, cnd devine capabil s produc urmai.

Se disting dou tipuri fundamentale de reproducere: asexuat i sexuat, n funcie de tipul de germeni care particip la procesul de reproducere. Prin germen se nelege o celul sau un grup de celule, care reprezint stadiul iniial de dezvoltare a individului.

Reproducerea asexuat se face pe baza unor germeni asexuai. La plante i fungi acetia pot fi specializai, asigurnd reproducerea asexuat propriu-zis (prin diferite tipuri de spori).

Larg rspndit este ns i reproducerea asexuat cu germeni nespecializai, numit reproducerea vegetativ. n acest caz, noul individ se poate forma dintr-o singur celul (prin diviziune sau nmugurire), dintru-un fragment de organ vegetativ (buta) sau dintru-un organ vegetativ ntreg (rdcina, bulb, tubercul, frunz). La animale (dar i la procariote, protiste i fungi) reproducerea asexuat se poate prin diviziuni, nmugurire i regenerare. Acesta este prezent la forme cu organizare simpl (porifere, unii viermi) sau simplificat n cursul evoluiei.

Reproducerea sexuat se realizeaz cu ajutorul germenilor sexuai numii gamei, produi n organe de reproducere specializate, aflate n indivizi cu sexualitate diferit (masculi i femele) sau n acelai individ (hermafrodit). Prin contopirea gametului (cu n cromozomi) cu gametul (tot cu n cromozomi), proces numit fecundaie, se formeaz zigotul (celula-ou cu 2n cromozomi), capabil s formeze noul organism, prin diviziune (segmentare), cretere i difereniere celular ulterioar.La plante, reproducerea sexuat reprezint modalitatea principal prin care se realizeaz continuitatea vieii. Floarea (n majoritatea cazurilor hermafrodit, dar i unisexuat) este organul adaptat s asigure producerea gameilor, nlesnirea fecundaiei, protejeaz zigotul rezultat, precum i formarea fructului i a seminei.

La animale, reproducerea sexuat este general, formarea gameilor difereniai ( spermatozoizi i ovule) avnd loc n organe specializate, gonade, aflate pe indivizi cu sexe separate, mai rar hermafrodii.

Fecundaia poate fi extern (n mediul acvatic, la formele inferioare) sau intern (n conductele genitale a femelei la vertebratele superioare).Apariia modului de reproducere sexuat a reprezentat un important salt calificativ n evoluia vieuitoarelor.

Ciclul de dezvoltare al organismelor. n decursul vieii, organismele trec prin dou faze care alterneaz obligatoriu:

1. haplofaza (cu celule cu n cromozomi) numit i generaia sexuat sau gametofitul, care este generaia productoare de gamei;

2. diplofaza (cu celule cu 2n cromozomi), numit generaia asexuat sau sporofitul, generaia productoare de spori.

La plante, urmrind evoluia acestora spre formele superioare, spermatofitele, are loc o reducere evident a gametofitului (n) i o cretere a dimensiunilor, duratei n timp i importanei spermatofitului (2n).

La animale, ciclul de dezvoltare se caracterizeaz n general prin reducerea haplofazei (n), reprezentat numai de gamei, pe cnd diplofaza (2n), reprezentat de zigot, embrion i organismul adult, este dominat.

Relaiile ntre funciile organismelor

ntre prile componente ale organismelor exist nu numai o unitate structural, ci i una funcional, realizat prin numeroase legturi ntre diversele organe i sisteme de organe.

Datorit acestora, organismul viu funcioneaz ca un ntreg, ca un tot unitar. Una din nsuirile specifice organismelor, ca sisteme biologice, o reprezint integritatea, definit drept calitatea sistemului de a reuni ntru-un tot unitar componentele subordonate funciei ntregului. Organele i sistemele de organe luate separat nu au nsuirile organismului ntreg:

funciile de nutriie, relaie i reproducere nu sunt ndeplinite de fapt de fiecare organ n parte, ci din organismul ntreg.

La plante, absorbia din sol a apei cu substane minerale asigur o parte din materia necesar nutriiei heterotrofe prin fotosintez.

Eliminarea apei la nivelul frunzelor, n procesul de transpiraie, se face cu intensitate sporit cnd temperatura mediului ambiant este crescut. Acesta determin creterea intensitii absorbiei apei la nivelul rdcinilor prin mecanismul de suciune.

Fotosinteza asigur substanele energetice (glucide i lipide), precum i oxigenul, necesare respiraiei celulare productoare de energie, dar din care rezult, printre altele, i CO2 utilizat de plante n fotosintez.

Energia produs n respiraie este utilizat att n absorbia radicular, ct i n conducerea sevei spre organele plantei, contribuind la creterea i dezvoltarea acestora pe baza substanelor organice produse n fotosintez.

Substanele organice produse de plante autotrofe stau la baza nutriiei organismelor heterotrofe, ntre care animalele. Digestia acestora substane, urmat de absorbia intestinal, asigur substanele plastice necesare creterii i dezvoltrii organismelor animale, dar i substanele energetice, care mpreun cu oxigenul luat din mediu n schimburile respiratorii vor asigura producerea energiei necesare vieii n cadrul proceselor de oxido-reducere, desfurate n fiecare celul (respiraia celular).

Transportul substanelor nutritive de la organele de digestie i a oxigenul de la organele respiratorii la celule este asigurat prin circulaia sngelui.

Pe calea circulaiei sangvine, CO2 rezultat n procesele de respiraie celular este dus la organele de schimb gazos (plmni sau branhii) pentru a fi eliminat n mediu.

Tot pe cale sangvin, substanele nefolositoare, toxice sau aflate n exces n organism sunt transportate spre organele de excreie (rinichi) pentru a fi eliminate.

Toate aceste procese se desfoar permanent, n orice organism viu, pe baza energiei produse n respiraia celular.

Coordonarea funciilor organismelor animale i reglarea acestora n funcie de condiiile mereu n schimbare ale mediului nconjurtor se realizeaz prin mecanisme complexe nervoase i umorale, rezultate ale activitilor conjugate ale sistemelor nervos i endocrin. Acestea asigur supravieuirea individului i perpetuarea speciei n mediul su de via.

Orice schimbare a condiiilor de mediu produce, datorit corelaiilor existente ntre sisteme, modificri n serie ale funciilor organismului. Spre exemplu, n timpul unui efort fizic prelungit sau unei ascensiuni, n aer rarefiat, se intensific ritmul respirator, ceea ce atrage i intensificarea ritmului cardiac. Intensificarea voluntar a ritmului respirator are aceleai efecte, iar oprirea temporar, voluntar, a respiraiei duce la scderea frecvenei cardiace.

Creterea temperaturii atmosferice duce la intensificarea transpiraiei i la vasodilataie periferic. Acesta determin o intensificare a activitii cardio-vasculare i o mrire a cantitii de snge circulant la nivelul pielii. Se intensific i schimburile respiratorii pulmonare. Iar la nivelul sistemului excretor, cantitatea de lichide eliminat sub form de urin scade.

Organismul viu funcioneaz ca un sistem cu autoreglare, meninndu-i echilibrul dinamic cu mediul prin mecanisme de tip feed-back (conexiune invers), care asigur permanent rspunsuri adecvate la stimulii din mediu.

Particularitile funciilor de relaie la om

Funciile de relaie ale organismului uman sunt similare celor ale mamiferelor, ntre care omul se ncadreaz din punct de vedere sistematic.

Diferenele fa de acestea se datoreaz n principal celor dou direcii evolutive importante ale dezvoltrii umane: dezvoltarea tot mai accentuat a scoarei cerebrale i a funciilor sale, pe de o parte, i realizarea poziiei verticale i staiunii bipede a corpului, pe de alt parte.

Sensibilitatea i micarea sunt funciile n care se observ clar particularitile specific umane.

Sensibilitatea

Integrarea oricrui organism n mediul nconjurtor este posibil datorit perceperii, prin analizatori, a stimulilor externi i interni care acioneaz permanent asupra organismului i a declanrii de ctre sistemul nervos a unor rspunsuri adecvate aciunii acestora.

Mecanismul formrii reflexelor necondiionate i, pe baza lor, a celor condiionate este binecunoscut.

La om, activitatea reflex condiionat atinge maxim de dezvoltare datorit funciei de stimuli (semnale) pe care o pot ndeplini cuvintele limbajului articulat.

Exist ns i situaii n care aciunea stimulilor de tot felul nu duce la declanarea unor rspunsuri imediate de ctre organism, ci doar la perceperea lor ca atare, ca nsuiri ale mediului, adic la formarea de senzaii. Acestea sunt nregistrate (sau nu) i stocate n memorie, permind recunoaterea ulterioar a mediului sau declannd activiti nervoase specific umane.

Sensibilitatea vizual asigur marea majoritate a informaiilor pe care omul le primete din mediul nconjurtor n viaa cotidian. n procesele de nvare, care n esen nseamn dobndirea de experien, cele mai multe informaii sunt percepute pe cale vizual i pe cale auditiv. Acest lucru este valabil i n nvarea colar.Nici unul dintre simuri nu are la om acuitate maxim. Cinele ne este superior n perceperea mirosurilor, psrile de prad vd mai bine dect noi i exemplele pot continua.

Sensibilitatea uman nu exceleaz n nici una din aceste direcii, dar are ceva specific ce ne deosebete (pn la proba contrar) de animale: descoperirea frumosului n natur.

Sensibilitatea artistic este capacitatea specific uman de a percepe frumosul n toate formele sale (imagini, culori, sunete, mirosuri etc.), att n natur, ct i n activitatea uman.

Omul mai are i capacitatea de a reaciona corespunztor, imediat sau n timp, la aciunea frumosului asupra sensibilitii sale. El poate s i exprime, ntr-o form sau artistic, sentimentele, tririle, emoiile generate de aceast percepie la nivelul scoarei cerebrale.

Aceste exprimri artistice cuprind o variat gam de manifestri specific umane, de la exprimarea prin imagini i culori, n pictur, fotografie artistic sau film, la exprimarea prin sunete, n muzic sau n cuvinte, n literatur etc.

Exprimarea emoiei artistice se mai poate realiza i prin micare, prin limbajul trupului, n dans. Acesta poate fi i o form de destindere i divertisment pentru oricine, dar practicat ntr-o form superioar de organizare devine o manifestare artistic aparte, baletul. El presupune aciunea conjugat a diverselor simuri (simul motor sau kinestezic, simul echilibrului i auzului, simul vzului etc.) n vederea realizrii unor experimente artistice adecvate, prin poziii, atitudini i micare, a sensibilitii umane.

Micarea

Poziia normal a fiinei umane este ortostatismul inuta dreapt, vertical a corpului realizat prin staiunea biped (bi = dou, pedos = picioare).

Ortostatismul implic, n primul rnd, o mare rigiditate a coloanei vertebrale, dect la celelalte vertebrate, i un sprijin larg i ferm pe membrele inferioare devenite plantigrade (vezi termenul la clasa mamifere, pag. 61).

Suprafaa de sprijin a tlpilor constituie poligonul de susinere a corpului. Centrul de greutate al omului se afl n abdomen, n partea anterioar a regiunii lombare a coloanei vertebrale. Pentru asigurarea poziiei verticale, proiecia acestuia trebuie s cad n mijlocul poligonului de susinere. Acest lucru se realizeaz prin contracia coordonat a dou grupe antagoniste (anterioar i posterioar) de muchi scheletici care contracareaz prin aciunea lor fora gravitaional i echilibreaz corpul.

Adaptrile sistemului locomotor uman la ortostatism i locomoie biped sunt numeroase. Diferitele segmente osoase corporale se afl aproape n prelungire sau formeaz unghiuri obtuze foarte deschise unele cu altele. Toracele se lrgete, membrele superioare sunt mpinse n lateral. Mobilitatea acestora n articulaia umrului este mult mai mare, permind micri complexe.

Fiind eliberat din funcia de locomoie, mna pentadactil (penta = cinci; dactylos = degete) poate executa o foarte mare varietate de micri, caracteristice activitilor umane. Importante adaptri n acest sens sunt:

supinaia (ntoarcerea palmei cu faa n sus cu degetul mare spre exterior);

opozabilitatea degetului mare faz de celelalte (prezent i la maimuele antropoide).

Adaptri importante prezint membrele inferioare: lirea centurii pelviene (bazinul) pentru susinerea organelor interne abdominale, dezvoltarea puternic a muchilor fesieri (ai ezutului) i a femurului (cel mai lung os al corpului), asigurarea unui unghi drept ntre oasele gambei i cele ale tlpii, formarea boltei plantare (curbura tlpii). Aceast din urm structur permite repartizarea uniform a greutii corpului pe toat suprafaa de sprijin i confer o mare elasticitate labei piciorului, constituind practic suspensia corpului n timpul micrilor de deplasare.

Deplasarea (locomoia) uman obinuit se face pe sol, n dou modaliti principale, mersul i fuga, la care mai putem aduga i saltul. Succesiunea de micri caracteristice mersului se realizeaz prin contracii succesive ale unor grupe de muchi antagoniti flexori i extensori ai picioarelor, la care se adaug contracii ale musculaturii trunchiului i micri de balans ale braelor, practic ale ntregului corp, realizate ntr-o perfect coordonare asigurat de sistemul nervos.

n mers, exist un moment n care ambele picioare ating solul. Fuga se deosebete de mers prin viteza de deplasare sporit i prin lipsa acestui moment de dublu sprijin.

Exist, n schimb, n fug, momente n care ambele picioare sunt desprinse de sol. n alergare, corpul se apleac spre nainte, n cutarea poziiei de echilibru. De fapt, fuga reprezint o succesiune de srituri cu elan de pe un picior pe altul.

Saltul se caracterizeaz prin desprinderea total a corpului de la sol, pornind din poziia stnd (saltul fr elan) sau pornind din alergare (saltul cu elan). Fr s constituie o modalitate de deplasare specific uman, saltul reprezint, alturi de mers i alergare, elemente de baz n activitatea sportiv i n coregrafie.

Locomoia terestr reprezint pentru om nu numai modalitatea normal de deplasare, ci si un important mijloc de meninere a sntii i de recreere (prin plimbri, excursii, jogging etc.), precum i de exprimare a unor caliti sportive sau artistice (prin practicarea atletismului, a jocurilor sportive, a patinajului artistic, a baletului, notul etc.).Particularitile structurale i funcionale ale animalelor din mediul cunoscut elevilor din ciclul primar

Copii din mediu primar sunt familiarizai cu multe animale, mai ales domestice, din gospodria proprie, dar i cu unele slbatice. n schimb, cei din ora i, mai ales, cei care locuiesc la bloc ajung s cunoasc n mod direct puinele animale (cini, pisici, eventual peti din acvariu). Desigur, emisiunile TV lrgesc gama de animale vzute de elevii din ciclul primar, dar cunoaterea lor este indirect. Acestor elevi li se poate lrgi sfera cunotinelor despre lumea vie prin prezentarea particularitilor animalelor n orele prevzute pentru aceasta.

n cele ce urmeaz, propunem un plan-cadru (care poate fi modificat, simplificat sau mbuntit) dup care se poate face o astfel de prezentare a unui animal bine cunoscut att n mediul rural, ct i n cel urban pisica.

Pisica

Materialul didactic care poate fi utilizat n funcie de posibiliti; un animal viu, un schelet sau un craniu de pisic, fotografii, desene, caset video, diapozitive.

ntrebri preliminare:

Ce mnnc pisica?

Toate pisicile vneaz?

Ai observat cum merge?

Dar cum mnnc?

Cum i crete pisica puii?

Ci pui poate avea?

V las s-i mngiai n primele zile?

Observarea alctuirii externe a corpului pisicii domestice, dirijat prin ntrebri de genul:

Care sunt prile corpului?

n ce este nvelit corpul?

Observai ce face pisica ziua?

Unde doarme?

Ce culoare au ochii?

Care este forma pupilei?

Vede pisica noaptea?

Ce are pe lbue? etc.

Observarea scheletului dirijat prin ntrebri de genul:

Din ce este alctuit?

Care este axa de susinere? Cte degete au membrele anterioare?

Cte degete au membrele posterioare?

Pe ce se sprijin cnd merge?

Ce alte animale se deplaseaz la fel?

Cum sunt dinii?

Ce form are botul? etc.

Ordonarea cunotinelor obinute prin observaii, ntr-o schi, pe tabl i n caietele elevilor, conform modelului urmtor.

Pisica animal domestic comun.

Alctuirea corpului

Corpul este acoperit cu blan moale, de diverse culori, pstrat curat de ctre animale prin lingere.

Capul are botul scurt, flci puternice i dini ascuii. Urechile sunt mobile i ascuite (auz fin). Ochii, de obicei verzi, au papila ca o crptur vertical n timpul zilei i rotund noaptea (vd bine noapte). Mustile sunt lungi i mobile.

Trunchiul este alungit i simplu, terminat cu o coad lung. Scheletul are ira spinrii (coloana vertebral), deci pisica este un animal vertebrat.

Picioarele sunt lungi i puternice (poate face salturi mari). Cele din fa (anterioare) au 5 degete, cele din spate (posterioare) numai 4. Fiecare deget are cte o ghear curbat, care se poate retrage, i pernie elastice, pe care pisica merge uor, fr zgomot. Este deci un animal digitigrad.

Modul de via

n libertate, pisicile vneaz oareci i obolani, urmrindu-i i prinzndu-i cu ghearele i apoi mncndu-i cu ajutorul colilor (caninilor), dini bine dezvoltai, care sfie, i cu ajutorul mselelor ascuite, care taie i mrunesc hrana. Pisica este un animal carnivor.

Pisica triete aproximativ 10 ani. Ea nate pui vii (maxim 5-6) pe care i hrnete cu lapte. Este deci un mamifer. Pisica slbatic triete n pduri. Rudele slbatice ale pisicii, marile feline (leul, tigrul, jaguarul etc.), triesc n savan i n jungl.Scurt rezumat: Pisica este un mamifer carnivor. Ea vneaz roztoare mici pe cale le mnnc, dar viaa domestic a fcut-o un animal blnd i afectuos fa de om. Are picioare prevzute cu gheare retractile. Calc pe degete, la fel ca rudele sale slbatice, care pot fi periculoase pentru om.

Este deosebit de important, din punct de vedere metodic, introducerea gradat a unor noiuni noi de biologie pentru elevii din ciclul primar. n exemplul prezentat mai sus, se poate observa aceast gradaie: animal vertebrat, digitigrad, carnivor, mamifer. Aceast gradaie uureaz mult nelegerea i reinerea corect a noiunilor prezentate.

n mediul rural, se poate aborda, ntr-o manier asemntoare, prezentarea unui mamifer erbivor vaca.

Vaca

Material didactic: fotografii, desene, diapozitive, plane, casete video, craniu.

ntrebri pregtitoare:

Cu ce se hrnesc vacile? Dar vieii?

Cum se deplaseaz?

Cum se apr de cini?

Cum se apr de mute?

De ce se cresc vacile?

Observaii dirijate:

Care sunt prile componente ale corpului?

Cu ce este acoperit corpul?

Cum sunt ochii?

Dar urechile?

Cum se termin picioarele?

Ci dini observai pe flci?

Cum sunt acetia?

Ce rase de vaci se cresc n zona noastr?

Ordonarea cunotinelor obinute printr-o schia.

Vaca animal domestic erbivor.

Alctuirea corpului

Corpul masiv este acoperit de un pr scurt i aspru, de culori diferite. Capul este masiv, cu bot umed, nri largi, coarne curbate, ochi mari i urechi mobile. Trunchiul este greoi i musculos, cu coad lung. Picioarele au cte dou degete, prevzute cu copite, pe vrful crora calc. Se deplaseaz de obicei lent.

Modul de via.

Se hrnete cu iarb. Pe falca inferioar exist 6 dini tietori (incisivi) i 2 coli mici i o lam cornoas pe falca de sus, 12 msele mari pe fiecare falc i spaiu fr dini (bara). Cnd vaca pate, ea rupe iarba i o nghite nemestecat. Iarba se adun n ierbar sau burduf, prima din cele 4 camere ale stomacului (capacitate de aproximativ 200 l). n repaus vaca rumeg, alimentele revin n gur i sunt zdrobite ntre msele, amestecate cu saliv i nghiite din nou. Vaca este un animal erbivor rumegtor.

n fiecare an vaca poate nate un viel, pe care l alpteaz mai multe luni. Este deci un mamifer.

Importana.

Animal domestic foarte util omului pentru producerea de lapte (din care se fabric produse lactate), de carene i piele.

Scurt rezumat: Vaca este un mamifer erbivor rumegtor. Ea consum prin punat o mare cantitate de hran, pe care apoi o rumeg n repaus. Vaca furnizeaz omului lapte, carne i piele, i poate fi folosit i ca animal de traciune. Alte animale erbivore domestice cunoscute sunt oaia, capra, calul.

n acelai mod, se pot observa i descrie de ctre elevii din ciclul primar i alte mamifere domestice (cinele, oaia, calul, porcul, iepurele), psri de curte (gina, raa, gsca) sau peti (crapul), evideniind anumite particulariti caracteristice. Iat cteva astfel de particulariti la cele mai cunoscute animale.Porcul este un mamifer domestic omnivor (omnia = de toate). Corpul este acoperit cu piele groas, cu peri aspri. Are un rt foarte mobil, cu ochi mici i urechi mari. Picioarele scurte se sprijin pe cte dou degete din cele 4 existente. Se crete relativ uor, n gospodrii i ferme. Produce carne, grsime i piele. Este digitigrad.

Iepurele este un mamifer erbivor roztor. Corpul este acoperit cu blan divers colorat. Capul este caracteristic, cu urechi lungi, ochi aezai lateral i buz de iepure. n gur are dini incisivi cu cretere continu. Picioarele din spate sunt mai lungi i mai puternice dect cele din fa. Se deplaseaz prin salturi rapide. Este fricos. Se nmulete rapid (de 3-4 ori pe an). Att iepurele de cas, ct i cei slbatici sunt utili omului pentru carnea i blana lor.

Gina este un animal vertebrat din clasa psrilor. Are corpul acoperit cu pene, picioarele anterioare transformate n aripi, iar picioarele posterioare, pe care se sprijin n mers, au 4 degete cu gheare (pasre scurmtoare) i acoperite cu solzi. Exist o diferen clar n nfiare ntre coco i gin. Ginile sunt omnivore. Caracteristicile pentru sistemul lor digestiv sunt: ciocul, gua, stomacul glandular, pipota i cloaca. Se nmulesc prin ou. Foloase: carne, ou, fulgi.

Crapul este un pete de ap dulce. Petii sunt vertebrate. Corpul, n form de fus, este acoperit cu solzi. noat cu ajutorul nottoarelor perechi i neperechi. Respir numai n ap, prin branhii acoperite de opercule. Temperatura corpului este variabil n funcie de temperatura mediului. Iarna hiberneaz la fundul apei. Femela depune primvara ou (icre) din care iese puietul. Se crete i n cresctorii pentru carnea lui gustoas i hrnitoare.Trebuie s se in seam de particularitile de vrst a elevilor, evitnd pe ct posibil suprancrcarea i folosirea unui limbaj tiinific prea pretenios. Se poate face apel, cu succes, la cunotinele pe care le au elevii din viaa cotidian.

Ereditatea si variabilitatea lumii vii

Ereditatea este proprietatea organismului de a da natere unor descendeni asemntori lui. Prin ereditate se asigur astfel continuitatea dintre generaii. Ea se realizeaz prin intermediul factorilor ereditari (gene), situai n cromozomi, pe macromolecule de ADN care intr n constituia acestora. Totalitatea acestor factori ereditari sau gene constituie zestrea ereditar a unui organism.

n anumite condiii, zestrea ereditar a unui organism poate s sufere modificri care se transmit prin descendeni. Aceste modificri se numesc variaii, iar proprietatea organismelor unei specii de a se deosebi ntre ele se numete variabilitate.

tiina biologic al crei obiect de studiu este ereditatea i variabilitatea organismelor se numesc genetic.

Anul 1900 este considerat anul de natere a geneticii moderne, odat cu realizarea sintezei cunotinelor acumulate pn atunci, referitoare la transmiterea ereditar a unor caractere.

n anul 1900, trei cercettori europeni, Corren (Germania), H. de Vries (Olanda) i Tschermak (Austria) efectueaz independent experimente privind transmiterea unor caractere la plante. Rezultatele acestor experimente se dovedesc asemntoare celor obinute de Mendel n 1865, experimente pe care ei nu le cunoteau.

Cei trei cercettori au presupus existena n celule a unor factori ereditari care determin trsturile unui organism, factori care se despart (segreg) n timpul formrii celulelor reproductoare (n meioz) i se rentlnesc n timpul fecundaiei.

Cunoscndu-se meioza i fecundaia s-a putut compara desprirea factorilor ereditari cu reducerea numrului de cromozomi n meioz. S-a trecut astfel pragul de la genetic experimental clasic la genetica celular.Termenul de genetic a fost introdus de Bateson la nceputul secolului XX. De asemenea, acesta a demonstrat c legile ereditii sunt valabile att n lumea vegetal, ct i n lumea animal.

n 1962, Watson, Crick i Wilkins descoper structura molecular a ADN, a crui funcie ereditar se cunoate nc din 1944. odat cu aceast descoperire s-au pus bazele geneticii moleculare.

Cunotinele despre ereditare i variabilitate au aplicabilitate practic n: medicin, farmacie, agricultur, industrie alimentar etc.

Noiuni generale despre ereditate i variabilitate

Organismele vii, ca sisteme biologice deschise, au dou funcii eseniale:

autoconservarea;

autoreproducerea.

Autoconservarea se manifest prin autorennoirea continu a structurii organismelor pluricelulare. Necesitatea rennoirii se datoreaz uzurii n timp a structurilor lor. Autorennoirea, proces de supravieuire individual, se realizeaz fr erori sau devieri, pe baza materialului genetic care codific structurile i funciile componentelor organismelor

n cursul vieii, individul este mereu acelai. Spre deosebire de acesta, celulele care l alctuiesc au o via mult mai scurt. n cursul vieii individului se succed mai multe generaii de celule. Rennoirea celulelor se realizeaz prin diviziune mitotic, care asigur noilor celule material genetic (ADN) identic cu cel al celulelor mam. Creterea i dezvoltarea organismelor tinere (dezvoltarea ontogenetic) se realizeaz n acelai mod.

Prin urmare, mitoza asigur ereditatea, adic transmiterea identic a caracterelor de la o generaie de celule somatice (soma = corp) la generaia urmtoare.

n transmiterea caracterelor ereditare n timpul diviziunii celulare somatice se evideniaz un nalt grad de specificitate. Celulele aparinnd unui anumit esut vor da natere, prin mitoz, unor celule cu structur i funcie caracteristic esutului respectiv (de exemplu, dintr-o celul hepatic vor lua natere ntotdeauna celule hepatice).Numai n celulele embrionare animale i meristematice vegetale transmiterea caracterelor se poate face selectiv, asigurnd diferenierea celular.

Cnd organismul ajunge la un a numit nivel de cretere i dezvoltare (maturitate), el ntrunete condiiile necesare reproducerii. Prin autoreproducere se realizeaz continuitatea vieii, adic supravieuirea speciei din care individul face parte.

Transmiterea ereditar a informaiei genetice la urmai se realizeaz prin reproducere.

La organele care se reproduc sexuat celulele reproductoare rezult prin diviziunea meiotic. Prin fecundaie, se rentregete numrul de cromozomi caracteristic speciei (n de la tat + n de la mam = 2n).

Indivizii rezultai vor moteni informaie ereditar de ambii prini. Superioritatea acestui mod de transmitere ereditar const n mbogirea zestrei genetice a descendenei. Aceasta se manifest prin apariia variabilitii, ce creeaz posibiliti sporite de adaptare la mediu.

Totalitatea materialului genetic al unui organism constituie genotipul su. Organismele cu acelai genotip pot avea nfiri, dimensiuni, forme, culori, structuri i funcii diferite.

Totalitatea nsuirilor morfologice, fiziologice, biochimice i de comportament ale organismelor constituie fenotipul acestora. Fenotipul este rezultatul interaciunii dintre genotip i mediu.

n contrast cu genotipul care se pstreaz identic, asigurnd conservatorismul informaiei ereditare, n timpul vieii, fenotipul se schimb mult de la o etap la alta a dezvoltrii individului (tineree, maturitate, btrnee).

Cu tot conservatorismul ereditii, se manifest uneori, sub influena factorilor de mediu, mecanisme care determin fenomenul de variabilitate. Mecanismele principale ale variabilitii sunt recombinarea genetic i mutaiile, care vor fi studiate n acest capitol.Variabilitatea asigur imensa diversitate a lumii vii. Unele variaii afecteaz numai anumite caractere fenotipice, fr s influeneze genotipul i fr s se transmit ereditar, iar altele afecteaz genotipul, acestea fiind variaii ereditare.

Variabilitatea este caracteristic tuturor organismelor vii, indiferent de gradul de complexitate structural i de regnul din care fac parte.

Mecanismele transmiterii caracterelor ereditare

A. Ereditatea mendelian

Experienele de hibridare efectuate de Gregor Mendel, i verificate ulterior de muli ali biologi, au dus la elaborarea legilor de baz a ereditii, care-i poart azi numele. Metoda de studiu a transmiterii caracterelor ereditare, iniiat de Mendel, a primit numele de metoda analizei genetice.

Metoda analizei genetice const n ncruciarea unor organisme care se deosebesc ntre ele prin unul, dou sau mai multe caractere distinctive i analiza descendenilor obinui. Aceast metod de studiu a permis descoperirea mecanismelor i bazei materiale a ereditii. Metoda se utilizeaz i astzi n cercetrile de genetic, atunci cnd se urmrete manifestarea ereditii la reproducere.

Monohibridarea

Pentru a evidenia fenomenul de segregare se utilizeaz cea mai simpl analiz genetic, monohibridarea.

Monohibridarea este ncruciarea a doi indivizi din aceeai specie, care se deosebesc ntre ei printr-o singur pereche de caractere. Mendel a ncruciat mazrea cu bobul galben cu mazrea cu bobul verde. n prima generaie (F1), din boabele hibride obinute a rezultat numai mazre cu bobul galben. Acest caracter, care s-a manifestat n prima generaie, a fost numit caracter dominant. Caracterul bob verde care nu a aprut n F1 a fost numit caracter recesiv.

nmulind prin autofecundare plantele hibride din F1, care aveau boabe galbene, a obinut n generaia a doua (F2) plante cu boabe galbene i plante cu boabe verzi n proporie de 3 galbene: 1 verde, deci cele dou caractere s-au desprit (au segregat). Continund experimentul cu nmulirea prin autofecundare a plantelor din F2, n F3 a obinut urmtoarele rezultate: 25% din boabele galbene (GG) au dat numai descendeni cu boabe galbene; 50% din plantele cu boabe galbene (Gg) au dat descendeni cu boabe galbene i verzi n raport de 3: 1 i 25% din plante, cele cu boabe verzi (gg), au dat numai descendeni cu boabe verzi.

Analiza comportrii caracterului urmrit, culoarea boabelor, a dus la stabilirea urmtoarelor concluzii:

fiecare caracter este determinat de o pereche de factori ereditari, care se pot nota GG pentru culoarea galben dominant i gg pentru culoarea verde recesiv;

prinii (GG i gg) dau natere unui singur tip de gamei (fie G fie g) fiind numii homozigoi (homo = acelai); gameii au numai unul din factorii ereditari din pereche i, din acest motiv, i considerm puri din punct de vedere genetic legea puritii gameilor; indivizii din F1 conin un factor ereditar de la mam (G) i unul de la tat (g), se noteaz Gg i manifest numai caracter dominant (G) legea uniformitii generaiei hibride (F1); hibrizii din F1 (Gg) formeaz gamei diferii (G i g) i de aceea i numim heterozigoi (heteros = deferit);

gameii masculi i gameii femeli ai hibrizilor au anse egale de combinare ntre ei, dnd natere la trei tipuri de indivizii GG = homozigoi dominani, Gg = heterozigoi i gg = homozigoi recesivi.

Rezult ca n cazul monohibridrii, n F2 segregarea dup fenotip este de 3 : 1, iar segregarea dup genotip este de 1 : 2 : 1. Aceste raporturi de segregare sunt identice i n alte cazuri de monohibridare.

Comparnd comportarea factorilor ereditari n monohibridare, cu comportarea cromozomilor n meioz i fecundaie, s-a ajuns la concluzia c factorii ereditari pereche sunt situai pe cromozomii omologi. Factorii ereditari au fost numii ulterior gene.

Ulterior s-a demonstrat c segregarea factorilor ereditari n cazul monohibridrii la animale duce la aceleai rezultate.

Dihibridarea

Demonstrarea combinrii independente a factorilor ereditari presupune ncruciarea ntre prini care se deosebesc prin dou perechi de caractere contraste (dihibridare), urmat de analiza genetic a descendenii.

De exemplu, dac se ncrucieaz mazre cu bobul galben (GG) i form rotund (RR) cu mazre cu bobul verde (gg) i form zbrcit (rr), n prima generaie (F1) se obin plante hibride (GgRr) cu boabe galbene i rotunde, ambele caractere dominante.Prin autofecundarea hibrizilor din F1, s-au obinut n generaia F2 9/16 plante cu boabe galbene i rotunde, 3/16 plante cu boabe galbene i zbrcite , 3/16 plante cu boabe verzi i rotunde i 1/16 plante cu boabe verzi i zbrcite, deci un raport de segregare dup fenotip de 9 : 3 : 3 : 1. Explicaia acestui fenomen este urmtoarea:

cei doi prini au produs numai dou tipuri de gamei (GR, respectiv gr), n care cuplurile de factori ereditari care determin culoarea i forma boabelor, galben rotund i verde zbrcit, sunt mpreun;

hibrizi din F1 (GgRr), produc att gamei n care factorii ereditari care determin caracterele galbene rotund i verde zbrcit rmn cuplai, ct i gamei n care apar noi cupluri de factori ereditari, pentru caracterele galben zbrcit i verde rotund.

Rezult c factorii ereditari ai prinilor se combin liber la descendeni legea combinrii independente a factorilor ereditari.

Dac se urmrete segregarea pentru un singur caracter (de exemplu culoarea boabelor), se constat c n F2 apar 12/16 descendeni cu boabe galbene i 4/16 cu boabe verzi, dect n raport de 3 dominat la 1 recesiv. Rezult c segregarea se manifest separat pentru fiecare pereche de factori ereditari, dup modelul de la monohibridare. Perechile de factori ereditari la dihibridarea se comport independent.

Concluzii:

fiecare pereche de factori ereditari segreg independent de alte perechi de factori ereditari;

fiecare pereche de factori ereditari se afl pe cte o pereche de cromozomi omologi, de aceea segreg n acelai mod cu separarea cromozomilor n meioz;

numrul de factori ereditari care segreg poate fi mai mare dect numrul de perechi de cromozomi din celul; distribuirea cromozomilor n gamei, n timpul meiozei, se face la ntmplare, deci este greu de stabilit ci cromozomi materni i ci paterni dintre cromozomii omologi vor ajunge n gamei. Gameii pot conine orice combinaie ntre cromozomii materni i paterni, respectiv ntre factorii ereditari ai acestora;

organismele la care apar noi combinaii de gene se numesc organisme recombinate.

O analiz genetic mai complex se poate realiza n cazul ncrucirii ntre prini care se deosebesc prin trei perechi de caractere ereditare (trihibridare).

n natur pot aprea n mod spontan hibrizi, care contribuie la diversitatea fenotipic ce se manifest n lumea vie.

Alte tipuri de segregare

Dominana incomplet sau semidominana. n cazurile analizate anterior, organismele heterozigote manifestau fenotipic caracterul dominant. Spunem c sunt cazuri de dominan complet.

n alte cazuri, fenotipul organismelor care conin gene n stare heterozigot se deosebete de cel al organism