Od atomu do organizmu

Każdy organizm to struktura złożona i bardzo uporządkowana. Można w niej wyróżnić kolejne poziomy organizacji.

R1SU1L4BeYRIA

Schemat ilustruje hierarchię w budowie organizmu człowieka, na którą składają się kolejno: atomy (przedstawione jako sześć kulek: trzy szare, jedna niebieska, jedna czerwona i jedna żółta), związki chemiczne (przedstawiono jako strukturę złożoną z wielu kolorowych kuleczek), komórki (rysunek przedstawia komórkę mięśnia sercowego w kształcie podłużnych rurek z kropką na środku jednej z nich), tkanki (rysunek przedstawia tkankę mięśniową serca, złożonych z wielu komórek takich, jak na poprzednim rysunku), narządy (rysunek serca człowieka składające się z samego serca u dołu i dochodzących do niego od góry aort), układy narządów (rysunek przedstawiający postać człowieka z zaznaczonym układem krwionośnym), organizm człowieka (rysunek przedstawiający sylwetkę stojącego chłopca).

Atomy są to podstawowe elementy budowy organizmów. Atomy jednego rodzaju tworzą pierwiastkipierwiastek chemicznypierwiastki, a te łączą się ze sobą budując związki chemicznezwiązek chemicznyzwiązki chemiczne np. wodęwodawodę, białkabiałkabiałka, cukrycukrycukry (węglowodany) i kwasy nukleinowe.kwasy nukleinowetłuszczekwasy nukleinowe.

Struktura i cechy poszczególnych cząsteczek decydują o budowie komórekkomórkakomórek. Komórki mają bardzo różnorodne kształty, w zależności od funkcji jaką pełnią.

Rtqnh0KI6zhB7

Ilustracja przedstawia zdolność komórki macierzystej do przekształcania się w inne typy komórek organizmu. W centralnej części schematu znajduje się komórka macierzysta. Ma kulisty kształt. Wewnątrz znajduje się okrągłe jądro komórkowe. Od komórki macierzystej promieniście narysowano strzałki wskazujące poszczególne komórki, w jakie może zmienić się komórka macierzysta. Strzałka biegnąca w górę wskazuje na podłużne komórki mięśniowe z zaznaczonym poprzecznym prążkowaniem oraz położonymi obwodowo jądrami. Kolejna strzałka na schemacie wskazuje komórkę tłuszczową. Komórka ma owalny kształt. W jej wnętrzu znajduje się duża kropla tłuszczu. Jądro komórkowe oraz mitochondria zlokalizowane są na obrzeżach. Kolejna strzałka wskazuje na komórkę tkanki kostnej z centralnie ułożonym jądrem komórkowym, która posiada liczne wypustki. Następnie wskazano na komórki krwi. Mają one kształt dwuwklęsłych dysków. Nie posiadają jądra komórkowego. Następnie oznaczono komórkę nerwową, która składa się z ciała komórki oraz dwóch rodzajów wypustek. Kolejna ze strzałek wskazuje na komórki nabłonka mające kształt sześcienny z umiejscowionym centralnie jądrem komórkowym. Komórki ściśle przylegają do siebie. Tworzą zwartą strukturę. Kolejną strzałką oznaczono komórkę układu odpornościowego z centralnie umiejscowionym jądrem komórkowym. Ma nieregularną formę. Zawiera liczne elementy komórkowe, zaznaczone na schemacie jako punkty otaczające jądro komórkowe. Następna strzałka wskazuje komórki płciowe: plemnik i komórkę jajową. Plemnik składa się z owalnej główki, szyjki i witki. Komórka jajowa jest okrągła. Otoczona jest przez dwie osłonki.

Zespoły komórek o podobnej budowie i funkcji łączą się w tkankitkankatkanki, te zaś w narządynarządnarządy (organy). Narządy są pogrupowane i współpracują ze sobą. W ten sposób powstają zespoły zwane układami narządówukład narządówukładami narządów.

RuTMoJEEV1qyE

Schemat przedstawia różne poziomy organizacji organizmu człowieka (komórka, tkanki, narządy, układy narządów) na przykładzie układu mięśniowego. Zaczynając od lewej strony, na schemacie widać wydłużoną komórkę mięśniową. Następnie przedstawione są komórki ułożone ściśle obok siebie - jest to tkanka mięśniowa. Kolejny rysunek ukazuje mięsień przytwierdzony do kości ramienia. Ostatni rysunek przedstawia układ mięśniowy człowieka z widokiem od przodu.

Układy narządów wspólnie tworzą najwyższy poziom organizacji: organizm. Należy go traktować jako system, czyli zespół połączonych ze sobą elementów, zdolnych do pełnienia funkcji, które są nieosiągalne dla pojedynczych składników.

RQFGCK6FP84NJ

Ilustracja przedstawia budowę ciała człowieka. Widoczne są dwa kontury ciała, kobiety i mężczyzny, obok nich znajdują się tabliczki z nazwami układów. Klikając na nie, można ujrzeć umiejscowienie szkieletu, układu oddechowego, układu rozrodczego, układu pokarmowego, układu nerwowego, układu krwionośnego, układu wydalniczego oraz układu mięśniowego. Po kliknięciu na przycisk z napisem szkielet w sylwetkach człowieka pojawia się układ kostny. Widoczne są kości czaszki, kończyn, klatki piersiowej, kręgosłup i miednica. Po kliknięciu na układ oddechowy pojawiają się płuca, tchawica, krtań, jama ustna i nos. Po kliknięciu na układ rozrodczy na lewej sylwetce pojawia się układ męski rozrodczy. Widać jądra, najądrza, nasieniowody, prostatę i cewkę moczową. Na prawej sylwetce widać układ żeński rozrodczy. Widać jajniki, jajowody, macicę, pochwę. Po kliknięciu na układ pokarmowy pojawia się jama ustna, gardło, przełyk, żołądek, wątroba, trzustka, jelito cienkie i jelito grube. Po kliknięciu na układ nerwowy ukazuje się mózg i kręgosłup. Odchodzą od nich liczne linie, które docierają do każdego zakątka ciała. Linie symbolizują nerwy. Po kliknięciu na układ krwionośny pojawia się serce oraz czerwone i niebieskie linie. Czerwone symbolizują tętnice, a niebieskie żyły. Linie prowadzą od serca do głowy i kończyn. Po kliknięciu na układ wydalniczy pojawiają się dwie nerki, leżące na nich nadnercza. Od nerek w dół odchodzą moczowody. Prowadzą do pęcherza moczowego. Od pęcherza na zewnątrz organizmu prowadzi cewka moczowa. U mężczyzny cewka jest dłuższa niż u kobiety. Po kliknięciu na układ mięśniowy pojawiają się mięśnie. Znajdują się one w całym organizmie.

Ilustracja przedstawia budowę ciała człowieka. Widoczne są dwa kontury ciała, kobiety i mężczyzny, obok nich znajdują się tabliczki z nazwami układów. Klikając na nie, można ujrzeć umiejscowienie szkieletu, układu oddechowego, układu rozrodczego, układu pokarmowego, układu nerwowego, układu krwionośnego, układu wydalniczego oraz układu mięśniowego. Po kliknięciu na przycisk z napisem szkielet w sylwetkach człowieka pojawia się układ kostny. Widoczne są kości czaszki, kończyn, klatki piersiowej, kręgosłup i miednica. Po kliknięciu na układ oddechowy pojawiają się płuca, tchawica, krtań, jama ustna i nos. Po kliknięciu na układ rozrodczy na lewej sylwetce pojawia się układ męski rozrodczy. Widać jądra, najądrza, nasieniowody, prostatę i cewkę moczową. Na prawej sylwetce widać układ żeński rozrodczy. Widać jajniki, jajowody, macicę, pochwę. Po kliknięciu na układ pokarmowy pojawia się jama ustna, gardło, przełyk, żołądek, wątroba, trzustka, jelito cienkie i jelito grube. Po kliknięciu na układ nerwowy ukazuje się mózg i kręgosłup. Odchodzą od nich liczne linie, które docierają do każdego zakątka ciała. Linie symbolizują nerwy. Po kliknięciu na układ krwionośny pojawia się serce oraz czerwone i niebieskie linie. Czerwone symbolizują tętnice, a niebieskie żyły. Linie prowadzą od serca do głowy i kończyn. Po kliknięciu na układ wydalniczy pojawiają się dwie nerki, leżące na nich nadnercza. Od nerek w dół odchodzą moczowody. Prowadzą do pęcherza moczowego. Od pęcherza na zewnątrz organizmu prowadzi cewka moczowa. U mężczyzny cewka jest dłuższa niż u kobiety. Po kliknięciu na układ mięśniowy pojawiają się mięśnie. Znajdują się one w całym organizmie.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DD1gSe00C

Pierwiastki budujące organizmy

Do najważniejszych pierwiastków budujących wszystkie organizmy należą: tlen, węgiel, wodór, azot, siarka, fosfor, wapń, magnez oraz sód.

W jednym kilogramie ciała człowieka znajduje się 650 g tlenu, 180 g węgla,
100 g wodoru, 30 g azotu, 15 g wapnia i 10 g fosforu. W znacznie mniejszej ilości występują m.in. siarka, sód, magnez i wapń.

Związki chemiczne występujące w organizmach

Pierwiastki łączą się ze sobą i tworzą związki chemiczne, takie jak woda (związek tlenu i wodoru), białka, cukry, tłuszcze i kwasy nukleinowe. Organizmy zbudowane są z tych samych związków chemicznych, występujących jednak w różnych proporcjach. Związki chemiczne są też dla nich źródłem energii i regulują procesy w nich zachodzące.

Woda tworzy środowisko życia

Woda jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych substancji na Ziemi. Jej zawartość  w organizmach nie jest jednakowa – zależy od gatunkugatunekgatunku, środowiska życia i od wieku danego organizmu, a także od rodzaju narządu lub organu.

Woda znajduje się we wszystkich komórkach, a także płynach ciała (np. we krwi i sokach roślinnych), gdzie pełni różnorodne funkcje.

RgxkvQVSZMoXR

Fotografia przedstawia przecięte, różowe, w kształcie walca, naczynie krwionośne, z którego wylewa się krew. Dzięki właściwości rozpuszczania substancji woda umożliwia funkcję transportową krwi.

Woda pełni następujące funkcje:

• jest środowiskiem, w którym przebiega większość przemian chemicznych i procesów życiowych w organizmie (np. fotosynteza);

• umożliwia rozpuszczanie i transport różnych związków chemicznych w organizmie, a także usuwanie substancji szkodliwych i niepotrzebnych (np. wraz z moczem);

• umożliwia regulację temperatury ciała: wiele zwierząt oddaje ciepło do otoczenia przez pocenie się, co skutkuje ochłodzeniem organizmu;

• wpływa na kształt i wielkość komórek.

R12rT9WDs0yLg

Na zdjęciu jasne przedramię człowieka przedstawione poziomo. Łokieć i dłoń niewidoczne. Skóra pokryta drobnymi kroplami potu. Pod skórą widoczne naczynia krwionośne.

Sole mineralne są źródłem pierwiastków

Każdy organizm potrzebuje soli mineralnych, które zawierają niezbędne do życia pierwiastki takie jak azot, sód, wapń, fosfor, magnez czy siarkę.

Sole mineralne pełnią ważne funkcje budulcowe. Na przykład te, które zawierają wapń i fosfor wchodzą w skład kości, chrząstek i pancerzy. U roślin sole zawierające azot i siarkę są niezbędne do wzrostu, a ich niedobór powoduje, że rośliny są karłowate i wątłe.

Cukry są głównym źródłem energii

Cukry, nazywane także węglowodanami, to bardzo rozpowszechnione w przyrodzie związki chemiczne zbudowane z węgla, wodoru i tlenu. Cukry o małych cząsteczkach łatwo rozpuszczają się w wodzie, a te o długich – słabo. Te pierwsze są słodkie, pozostałe nie mają smaku.

Cukry są:

• materiałem energetycznym (np. glukozaglukozaglukoza występująca w owocach); jest potrzebna do prawidłowego funkcjonowania organizmów, np. pracy mięśni i mózgu (mózg każdego dnia potrzebuje ok. 130 g glukozy);

• materiałem budulcowym (np. celulozacelulozaceluloza, która buduje ściany komórkowe roślin, chitynachitynachityna, która tworzy ściany komórkowe grzybów, a także pancerzyki owadów i skorupiaków);

• materiałem zapasowym (np. skrobiaskrobiaskrobia gromadzona m.in. w bulwach ziemniaków), zgromadzone substancje zapasowe rośliny wykorzystują do wzrostu i rozwoju.

Galeria zdjęć ilustrujących funkcje wybranych cukrów:

1

Obserwacja 2

Przeprowadź obserwację, aby zbadać jaki kształt mają ziarna skrobi zawarte w bulwach ziemniaka.

Problem badawczy: Jaki kształt mają ziarna skrobi obecne w bulwach ziemniaka?

Hipoteza

RN2t3lXSN4VbA

Hipoteza 1 Treść, Hipoteza 2 Treść

Hipoteza 1 Treść, Hipoteza 2 Treść

Co będzie potrzebne

• surowy ziemniak

• nożyk

• przybory do mikroskopowania

• mikroskop

Instrukcja

1. Przekrój ziemniak. Zbierz nożykiem płyn, który pojawił się w miejscu cięcia.

2. Odrobinę płynu umieść na szkiełku podstawowym i dodaj kroplę wody. Przykryj preparat szkiełkiem nakrywkowym.

3. Obejrzyj preparat pod mikroskopem.

4. Wykonaj rysunek.

5. Wyciągnij wnioski i określ, czy postawiona hipoteza jest prawdziwa czy fałszywa.

RgGZqKiBx1vI5

Ilustracja przedstawia obraz mikroskopowy ziaren skrobi z bulwy ziemniaka. Ziarna są jajowate, załamują światło, które tworzy wokół nich grube fioletowe linie. Drobniejsze owalne plamy to zanieczyszczenia preparatu.

RZXvE2YbYDRy7

Wyniki: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Wyniki: Zwróć uwagę na kształt ziaren skrobi. Do czego jest on podobny?

Wnioski: Jaki kształt mają ziarna skrobi?

Pokaż odpowiedź

Wyniki: Ziarna skrobi mają owalny, wydłużony kształt przypominający muszelkę.

R124UVWrJ7ZjI

Ilustracja przedstawia odręczny rysunek ziaren skrobi oglądanych przez mikroskop. Ziarna są jajowate, widać na nich koncentrycznie ułożone linie.

Wnioski: Ziarna skrobi ziemniaka są owalne. Hipoteza 1 jest prawdziwa, a hipoteza 2 fałszywa.

Tłuszcze chronią przed niskimi temperaturami

Tłuszcze są zbudowane z węgla, tlenu i wodoru. Te które występują u roślin są płynne i nazywane są olejami. Tłuszcze zwierzęce mają konsystencję stałą.

Tłuszcze pełnią następujące funkcje:

• są materiałem energetycznym;

• są materiałem zapasowym gromadzonym u roślin w nasionach, a u zwierząt w tkance tłuszczowej;

• pełnią funkcje ochronne przed przed niskimi temperaturami i urazami mechanicznymi.

R13MZmU9qozND

Fotografia przedstawia pokarmy bogate w tłuszcze: oliwę znajdującą się w szklanej butelce, awokado, zielone i czarne oliwki, orzechy włoskie i laskowe.

Białka są głównym budulcem komórek

Białka to związki chemiczne, w skład których wchodzi węgiel, wodór, tlen oraz azot i siarka.

Białka pełnią liczne funkcje, m.in.:

• budulcową – budują wszystkie komórki, a także skórę i jej wytwory np. włosy, pióra, paznokcie i rogi, a także ścięgna i więzadła; białka są też głównym składnikiem mięśni;

• są materiałem zapasowym – np. białka występujące w nasionach niektórych roślin;

• regulują przebieg procesów życiowych – np. enzymy, które przyspieszają szybkość reakcji chemicznych;

• biorą udział w reakcji odpornościowej organizmu – np. walczą z bakteriami i wirusami, które wnikają do organizmu i mogą wywołać infekcję.

Szczególnie bogate w białka są pokarmy pochodzenia zwierzęcego (mięso, nabiał), nasiona grochu, fasoli, bobu, soi i soczewicy.

RXM0TLFb3nDwG

Fotografia przedstawia szarą, okrągłą chochlę, na której znajdują się ugotowane, żółte, małe i owalne nasiona fasoli wyjęte z srebrnego, okrągłego garnka.

Kwasy nukleinowe zawierają informacje genetyczną

Kwasy nukleinowe występują we wszystkich organizmach i wirusach. Najczęściej występującym kwasem nukleinowym jest DNA (wym. de en a), w którym zapisana jest informacja genetyczna, czyli „przepis na organizm”.

Mimo że zawartość kwasów nukleinowych w komórkach wynosi tylko ok. 1%, ich rola w życiu organizmów jest niezwykle ważna. Każdy osobnik ma charakterystyczny, niepowtarzalny materiał genetyczny, od którego w znacznym stopniu zależą jego wygląd (np. kolor oczu, włosów, skóry) i funkcjonowanie.

RQIYRN6R2F5dM

Ilustracja przedstawia cztery osoby. Pierwsza od lewej to ciemnoskóry mężczyzna o ciemnych włosach i ciemnych oczach. Druga od lewej to śniady mężczyzna o ciemnych włosach i brązowych oczach. Trzecia od lewej to białoskóra kobieta o brązowych włosach i brązowych oczach. Ostatnia to białoskóra kobieta o blond włosach i niebieskich oczach.

To ważne!

• Organizmy mają uporządkowaną strukturę, którą można zilustrować zapisem: atom – związek chemiczny – komórka – tkanka – narząd – układ narządów – organizm.

• Poszczególne struktury organizmu współpracują ze sobą, realizując funkcje życiowe.

• Pierwiastkami, które tworzą organizmy niemal w całości, są węgiel, tlen, wodór, azot, siarka i fosfor. Pozostałe niezbędne do życia pierwiastki to np. sód, wapń, magnez.

• Podstawowe związki chemiczne występujące w organizmach to: woda, sole mineralne, białka, cukry, tłuszcze i kwasy nukleinowe.

• Woda jest niezbędnym związkiem chemicznym wszystkich organizmów.

• W wodzie przebiega większość procesów życiowych w organizmie. Ponadto transportuje różne związki, umożliwia regulację temperatury ciała oraz wpływa na rozmiar i kształt komórek.

• Cukry są źródłem energii w komórkach, stanowią materiał budulcowy i zapasowy.

• Białka są podstawowym materiałem budulcowym komórek. Ponadto regulują przebieg procesów życiowych organizmów.

• Tłuszcze są źródłem energii i materiałem zapasowym; pełnią również funkcje ochronne.

• DNA jest nośnikiem informacji genetycznej.

Na pożegnanie