SINTEZA BIOLOGIE PENTRU BACALAUREAT
BIOLOGIE
CLASA a X a
Semestrul I
Capitolul I
Ţesuturi vegetale şi animale
Ţesuturile sunt grupări de celule interdependente care au aceeaşi origine, formă , structură şi funcţie.
Ştiinţa care studiază ţesuturile se numeşte histologie (histos – ţesut).
A. Ţesuturi vegetale
După gradul de diferenţiere a celulelor distingem două tipuri de ţesuturi vegetale: ţesuturi embrionare şi ţesuturi definitive
a) Ţesuturi embrionare (ţesuturi formative, meristeme)
- sunt formate din celule mici, rotunde, cu pereţi subţiri, care se divid
- formează embrionul (meristeme primordiale)şi asigură creşterea în lungime (meristeme primare) şi grosime (meristeme secundare)a plantelor adulte
b) Ţesuturi definitive
- conţin celule specializate care nu se mai divid
- formează organele plantei adulte asigurând protecţia (ţesuturi de apărare) - epiderma, produc prin fotosinteză sau depozitează substanţe (ţesuturi fundamentale), dau rezistenţă plantei (ţesuturi de susţinere), produc şi elimină răşini, arome, nectar, latex (ţesuturi secretoare), transportă seva (ţesuturi conducătoare)
- ţesuturile conducătoare lemnoase(xilem) – conduc seva brută (apă şi săruri minerale) de la rădăcină la frunze, este format din celule alungite dispuse cap la cap, dintre care au dispărut pereţii despărţitori, formând tuburi. Împreună cu celule anexe, cu rol de hrănire şi parenchim lemnos, cu rol de susţinere formează fascicule lemnoase în rădăcină şi fascicule libero-lemnoase în tulpină şi frunze.
- ţesuturile conducătoare liberiene(floem) – conduc seva elaborată prin fotosinteză de la frunze în toată planta. Celulele alungite sunt separate prin pereţi ciuruiţi pentru a reduce viteza de circulaţie a sevei prin tulpină şi rădăcină. Fasciculele au dimensiuni mai reduse comparativ cu cele lemnoase datorită diametrului mai mic al vaselor liberiene şi a lipsei
celulelor anexe.
B. Ţesuturi animale
Toate ţesuturile provin prin diferenţiere din celula ou. Animalele pot fi didermice, având corpul format din două straturi de celule sau tridermice, embrionul fiind format din trei straturi de celule din care se formează toate ţesuturile şi organele.
La animale şi om există patru tipuri de ţesuturi: epitelial, conjunctiv, muscular şi nervos.
- ţesutul epitelial – aşezarea celulelor în epitelii asigură protecţie şi schimburi active sau pasive de substanţe şi informaţii cu mediul; după localizare, structură şi funcţii este de trei tipuri:
- epiteliu de acoperire (pielea)
- epiteliu senzorial (în organele de simţ- recepţionează stimuli din mediu)
- epiteliu secretor (în structura glandelor – produc şi elimină substanţe)
- ţesutul conjunctiv – leagă diferite organe între ele, asigură nutriţia unor ţesuturi(lax), conduce substanţe, dă rezistenţă(osos, cartilaginos) şi
elasticitate(elastic, fibros,reticulat) organismului. Conţine celule, fibre şi substanţă fundamentală, în funcţie de consistenţa căreia se împarte în:
- ţesuturi conjunctive moi (ţesut lax, fibros, elastic,reticulat, ţesutul adipos)
- ţesuturi semi-dure (ţesuturi cartilaginoase)
- ţesut dur (ţesutul osos)
- ţesut fluid (sângele)
- ţesutul muscular – format din celule alungite care se pot contracta, producând la capete o forţă de tracţiune asigurând mişcarea; conţin organite contractile numite miofibrile
a) Ţesutul muscular striat – fibre musculare cu mai mulţi nuclei - în muşchii
scheletici şi în câteva organe interne: limbă, faringe, laringe
b) Ţesutul muscular neted – fibre cu un singur nucleu - în pereţii organelor
interne – au plasticitate mai mare şi viteză de reacţie mai mică
c) Ţesutul muscular cardiac – fibre striate cu un singur nucleu – în structura
inimii
- ţesutul nervos – format din neuroni şi celule gliale
- neuronii - celule specializate în generarea şi conducerea impulsurilor nervoase
- sunt formaţi din corp celular (formează substanţa albă) şi prelungiri (formează substanţa albă sau nervii) – dendrite (mai mici şi numeroase) şi un axon
- neuronii comunică între ei şi cu celulele efectoare (muşchi şi glande) prin
sinapse cu ajutorul unor substanţe numite mediatori chimici
- celulele gliale – sunt mult mai numeroase decât neuronii, au rol de susţinere şi hrănire a neuronilor, de sinteză a mielinei etc.
Faptul că neuronii au prelungiri şi comunică prin sinapse permite organizarea sistemului sub forma unei reţele de neuroni care primeşte, prelucrează memorează şi transmite informaţie.
Capitolul II
Structura şi funcţiile fundamentale ale organismelor vii
Organismele vii au trei funcţii fundamentale:
- funcţii de nutriţie: nutriţia, respiraţia,circulaţia, excreţia
- funcţii de relaţie: sensibilitatea, mişcarea
- funcţia de reproducere
Funcţii de nutriţie
Funcţiile de nutriţie cuprind toate activităţile prin care organismele preiau din mediu, prelucrează, transportă substanţele, obţin energia necesară şi elimină substanţele reziduale.
În sens restrâns nutriţia înseamnă hrănire – construirea de sine a organismului pe baza substanţelor preluate din mediu.
În funcţie de sursa de carbon utilizată există 2 tipuri de nutriţie:
- nutriţie autotrofă –sinteza substanţelor organice pornind de la carbon anorganic - CO2
- nutriţie heterototrofă – hrănirea cu substanţe organice produse de alte organisme
Nutriţia autotrofă
Organismele autotrofe produc substanţe mai bogate în energie decât CO2. În ecosistem au
funcţie de producători. În funcţie de sursa de energie utilizată există 2 categorii de nutriţie autotrofă:
- fotosinteza - utilizează energie luminoasă – este întâlnită la cianoficee, alge şi plante
- chemosinteza (chimiosinteza) – energia rezultă din oxidarea unor substanţe anorganice din
mediu – bacteriile sulfuroase oxidează H2S, cele nitrificatoare oxidează NH3 iar cele metanogene
transformă CO2 în CH4.
Fotosinteza – este procesul de sinteză a substanţelor organice pornind de la CO2, apă şi săruri minerale, cu ajutorul energiei luminii cu eliberare de oxigen.
Ecuaţia fotosintezei este:
CO2 + H2O + săruri minerale → energia luminii → substanţe organice + O2↑
Fotosinteza este realizată de organismele care au pigmenţi asimilatori ce captează energia luminoasă şi o convertesc în energie chimică.
Organul vegetal specializat pentru fotosinteză este frunza, dar şi alte organe expuse luminii solare.
Sediul fotosintezei este cloroplastul în care pigmenţii sunt plasaţi pe membrana internă în asociaţie cu proteine sau alte substanţe.
La plante există clorofila a şi clorofila b (verzi) şi 2 tipuri de pigmenţi carotenoizi carotenul (portocaliu) şi xantofila (galbenă).
Fotosinteza are 2 faze: a) - faza de lumină b) - faza de întuneric (nu necesită lumină)
a) - sub influenţa luminii molecula de clorofilă eliberează 1 electron căruia i se transferă energia luminii, transformându-se în energie chimică
- în cloroplast energia este utilizată pentru:
- descompunerea (fotoliza) apei în O2 care se degajă şi H+
care va fi acceptat de substanţele organice
- producerea ATP – substanţă purtătoare de energie chimică (acid adenozintrifosforic)
- clorofila recuperează un electron revenind la starea iniţială
b) - H+ şi CO2 sunt încorporate independent într-o mare varietate de substanţe organice: glucide, proteine, lipide etc.
Importanţa fotosintezei
Fotosinteza este cel mai important proces metabolic de pe planetă care susţine energetic şi material biosfera
- este sursa principală de substanţe organice, hrană pentru organismele heterotrofe
- leagă biosfera la o sursă inepuizabilă de energie – energia solară, din care o parte poate fi stocată
- menţine compoziţia atmosferei în echilibru cu reacţiile consumatoare de oxigen: respiraţie şi arderi
- stă la baza producţiei agricole şi silvice şi furnizează hrană, materii prime şi energie
Influenţa factorilor de mediu asupra fotosintezei
Lumina – clorofila utilizează lumina începând de la intensităţi foarte mici, randamentul maxim se obţine la 50000 – 100000 lucşi; peste 100000 lucşi se produc leziuni celulare şi scade fotosinteza.
Cel mai bine se absoarbe radiaţia corespunzătoare luminii roşii la plante şi a celei verzi sau albastre la alge marine.
Temperatura – fotosinteza începe la temperaturi puţin peste 0°C, dar atinge maximul la 35 – 40°C. Unele plante (molid, grâu) fac fotosinteză şi la temperaturi uşor negative.
Concentraţia de CO2 – fotosinteza începe de la concentraţii de 0,01% şi creşte până la 3%, la 5% devine toxic. Concentraţii mari se pot obţine doar în spaţii închise.
Umiditatea – hidratarea optimă este de 70 – 80% din capacitatea de reţinere a apei Fotosinteza este influenţată şi de alţi factori de mediu: săruri minerale, concentraţia O2 etc.
Nutriţia heterotrofă
Hrănirea organismelor cu substanţe organice produse de alte organisme.
În funcţie de sursa substanţelor organice şi de modul de hrănire sunt 5 tipuri de nutriţie heterotrofă: saprofită, parazită, mixotrofă, simbiontă şi ingestivă (digestia).
Nutriţia saprofită – este întâlnită la bacterii şi ciuperci care absorb substanţele organice dizolvate producând alterarea alimentelor sau descompun resturi vegetale sau animale producând mineralizarea lor. Organismele saprofite concurează pentru hrană de aceea multe produc antibiotice pentru a distruge speciile concurente.
Nutriţia parazită – organismele parazite utilizează substanţe din organisme vii numite gazdă cărora le produc leziuni sau boli datorită eliminării substanţelor toxice specifice. În funcţie de tipul de organism bolile se numesc bacterioze, micoze, zoonoze. Există şi plante parazite care şi-au pierdut clorofila şi parazitează alte plante (ex. cuscuta- torţelul). Unele specii de organisme parazite sunt folosite ca insecticide biologice distrugând insecte dăunătoare culturilor.
Nutriţia mixotrofă – apare la organisme capabile să se hrănească autotrof şi heterotrof:
- euglenoficeele (euglena verde)se hrănesc autotrof la lumină şi heterotrof la întuneric
- plantele semiparazite (vâscul) se hrănesc autotrof dar iau seva brută pe care nu o poate absorbi de la plante gazdă
- plantele carnivore (roua cerului) trăiesc în medii sărace în săruri minerale pe care le obţin din capturarea şi digerarea unor animale mici în capcane confecţionate din frunze modificate
Nutriţia simbiontă – simbioza este relaţia reciproc avantajoasă dintre două organisme în scop de apărare, deplasare sau hrănire.
- lichenii sunt organisme formate dintr-o algă şi o ciupercă – ciuperca absoarbe seva brută pe care o dă la schimb cu substanţe organice algei
- micorizele sunt asociaţii între rădăcinile plantelor şi ciuperci care au o mai mare capacitate de absorbţie a sevei (larice, brad, stejar, orhidee)
- leguminoasele au o relaţie simbiontă cu bacterii fixatoare de azot atmosferic din nodozităţile de pe rădăcini
Nutriţia ingestivă (digestia) – prelucrarea hranei prin transformări mecanice (mărunţire), fizice (dizolvare) şi chimice(hidroliză cu ajutorul enzimelor) până la obţinerea substanţelor organice simple în vederea utilizării lor; - momentul culminant al digestiei este absorbţia
Digestia are 2 variante:
- digestie intracelulară
- digestie extracelulară
Digestia intracelulară – întâlnită la protozoare, spongieri, celenterate – constă în capturarea şi înglobarea în citoplasmă a particulelor nutritive prin fagocitoză cele solide sau pinocitoză cele lichide, cu formarea vacuolei digestive care fuzionează cu un lizozom şi are loc digestia – conţinutul vacuolar nedigerat este expulzat. La animalele superioare remanierile structurale se fac prin acest tip de digestie substanţele rezultate fiind folosite la formarea altor structuri. Leucocitele o folosesc pentru a sigura
imunitatea.
Digestia extracelulară – presupune existenţa unui sistem digestiv în care acţionează enzimele produse de glande digestive. Enzimele împreună cu apă, mucus, ioni minerali formează sucuri digestive.
Există 2 tipuri de sistem digestiv: - sistem închis - la celenterate şi viermi laţi – prevăzut cu un singur orificiu bucoanal şi o cavitate digestivă
- sistem deschis – la restul animalelor începând cu viermii cilindrici– cuprinde tubul digestiv şi glandele anexe ale tubului digestiv
- tubul digestiv cu segmente specializate pentru diferite faze ale digestiei şi diferite tipuri de hrană: orificiu bucal (gură), faringe, esofag, stomac, intestin subţire, intestin gros, anus
- glandele anexe sunt reprezentate de 3 perechi de glande salivare, ficat şi pancreas
Digestia începe în gură prin masticaţie, dizolvare şi hidroliza amidonului, continuă în stomac cu ajutorul sucului gastric bogat în enzime proteolitice activate de acid clorhidric şi se termină în intestinul subţire datorită sucului intestinal, a bilei şi a sucului pancreatic care duc la obţinerea de
glucide simple (glucoză), aminoacizi, acizi graşi şi glicerină care vor fi absorbite prin vilozităţile intestinale care formează marginea „în perie” a intestinului mărind foarte mult suprafaţa de digestie şi absorbţie. Glucidele şi proteinele (aminoacizii) trec în sânge iar acizii graşi şi glicerina ajunge în limfă unde recompun lipide simple.
RESPIRAŢIA
Respiraţia este procesul prin care organismele mobilizează energia stocată în substanţele organice în vederea utilizării acesteia. Eliberarea energiei se produce în interiorul celulelor prin reacţii de oxidoreducere făcute cu ajutorul unor enzime.
În lumea vie există 2 tipuri de respiraţie: respiraţie anaerobă şi aerobă.
Respiraţia anaerobă – constă în oxidarea parţială a unor substanţelor organice cu obţinerea unor compuşi intermediari şi o cantitate mică de energie. Este întâlnită la bacterii, ciuperci şi pe perioade limitate, în absenţa oxigenului la plantele superioare.
La microorganisme acest tip de respiraţie se numeşte fermentaţie. Tipurile de fermentaţie se deosebesc după produsul final obţinut:
- fermentaţia alcoolică - transformarea de către drojdii a glucozei în alcool etilic şi CO2.
- fermentaţia lactică - transformarea glucozei în două molecule de acid lactic - unele bacterii.
- fermentaţia acetică este un proces atipic deoarece constă în transformarea alcoolului etilic în acid acetic în prezenţa oxigenului.
Se mai pot obţine şi alte substanţe prin fermentaţie: alcool butiric, metan etc.
Respiraţia aerobă – constă în oxidarea substanţelor organice, cu consum de oxigen, până la compuşi anorganici: H2O şi CO2.
Ecuaţia respiraţiei este:
substanţe organice + O2 → CO2 + H2O + energie
Energia rezultată este transferată unui compus numit ATP (acid adenozintrifosforic). Desfacerea legăturilor fosfat din ATP eliberează energia acolo unde este nevoie deşi la eucariote, sediul respiraţiei aerobe este mitocondria. Energia degajată din respiraţie este utilizată pentru sinteze
organice, schimburi active cu mediu, transport de substanţe sau se elimină în mediu sub formă de căldură.
La plante respiraţia este procesul invers al fotosintezei, fiind mascată de obicei de aceasta.
La animale respiraţia se face cutanat (prin piele), prin trahei - la insecte, branhial – la animalele acvatice şi pulmonar – la cele terestre.
La mamifere constă în:
- respiraţia pulmonară - schimbul de gaze dintre mediul extern şi mediul intern,
- transportul gazelor respiratorii
- respiraţia celulară - schimbul de gaze dintre mediul intern şi celule şi producerea de energie la nivel celular.
Sistemul respirator la mamifere este format din căi respiratorii extrapulmonare şi plămâni.
Căile respiratorii sunt: cavităţi nazale, faringe, laringe, trahee, bronhii. Au rol de a conduce aerul, de al umezi, încălzi şi purifica.
Plămânii au ca unitate structurală şi funcţională alveola pulmonară la nivelul căreia se face schimbul de gaze dintre mediul extern şi sânge. Alveolele se grupează în acini pulmonari la care aerul este dus de bronhiole ramificate din bronhiile intrapulmonare.
Ventilaţia pulmonară (schimbul de gaze din plămâni) constă în două mişcări respiratorii: inspiraţia şi expiraţia.
Inspiraţia este un proces activ (cu consum energetic) de introducere a aerului în plămâni prin creşterea volumului toracic şi scăderea presiunii intratoracice datorită contracţiei muşchilor intercostali şi a diafragmei.
Expiraţia este pasivă, muşchii relaxându-se şi eliminând aerul din plămâni datorită creşterii presiunii prin scăderea volumului.
Cucerirea uscatului de către vertebrate a necesitat trecerea de la respiraţia branhială la cea pulmonară. Evoluţia respiraţiei pulmonare a urmat 3 direcţii: creşterea suprafeţei de schimb, alungirea şi specializarea căilor respiratorii şi perfecţionarea ventilaţiei pulmonare.
CIRCULAŢIA SUBSTANŢELOR ÎN LUMEA VIE
1. ABSORBŢIA ŞI CONDUCEREA SUBSTANŢELOR LA PLANTE
ABSORBŢIA
- la nivelul rădăcinii – prin perii absorbanţi
- prin hifele miceliene care înconjoară rădăcinile(micorize)
- prin frunze - se face datorită forţei de sucţiune (activ, pasiv )
- se absoarbe sevă brută(apă şi săruri minerale)—trece prin celulele de pasaj în fasciculele conducătoare lemnoase (în cilindrul central)
- se conduce sevă elaborată(substanţe organice)- produsă prin fotosinteză în frunze
– prin fascicule conducătoare liberiene
CONDUCEREA
- seva brută – prin fascicule conducătoare lemnoase (xilem) – de la rădăcină la frunze
- sevă elaborată – prin fascicule conducătoare liberiene (floem) – de la frunze în toată planta
Fascicule conducătoare: - vase conducătoare – celule alungite puse cap - la - cap (tuburi )
- vase lemnoase – celule fără pereţi despărţitori şi conţinut celular
- vase liberiene – celule vii cu pereţi transversali ciuruiţi şi conţinut
celular
- parenchim (celule vii pentru hrănire şi susţinere) – lemnos sau
liberian
- fibre (ţesut mecanic, de susţinere) – lemnoase sau liberiene
- în rădăcină – fascicule conducătoare liberiene şi lemnoase
- în tulpină – fascicule conducătoare liberolemnoase (lemnoase – la interior şi
liberiene – la exterior )
- în frunză – fascicule conducătoare liberolemnoase (nervuri )
2. CIRCULAŢIA SUBSTANŢELOR LA ANIMALE
- creşterea complexităţii structurale şi funcţionale şi intensificarea metabolismului determină apariţia sistemelor specializate pentru transportul substanţelor
- toate substanţele din organism situate în afara celulelor – mediu intern
Mediul intern (substanţele lichide din corp)
- la nevertebrate - hidrolimfă (apă si substanţe organice)
- hemolimfă (plasmă şi pigmenţi respiratori )
- la vertebrate – sânge, limfă, lichid interstiţial (intercelular) sistem circulator
- deschis – la nevertebrate (inima sau vas contractil, vase deschise în lacune,
sinusuri )
- închis – la vertebrate (inima, vase [artere – duc sânge de la inimă în corp, vene – duc sânge din corp la inimă , capilare – realizează schimburile de substanţe la nivelul ţesuturilor] închise )
Sistemul circulator deschis (sângele trece direct prin ţesuturi)
- la unele moluşte, artropode, tunicate
Sistemul circulator închis (sângele nu intră în contact direct cu ţesuturile)
- la anelide, cefalopode, vertebrate
Circulaţia: - în sens unic datorită valvelor de la nivelul inimii şi vaselor
- simplă – sângele trece o singură dată prin inimă (neoxigenat)
- dublă – sângele trece de două ori prin inimă (o dată neoxigenat şi a doua oară oxigenat)
I. Circulaţia la anelide
- primul sistem circulator închis (vase: dorsal, ventral, circulare – 5 vase contractile)
II. Circulaţia la moluşte
- sistem circulator deschis (lacunar) – inima – bi sau tricamerală străbătută de hemolimfă oxigenată
III. Circulaţia la artropode
- sistem circulator deschis – inima tubulară
IV. Circulaţia la ciclostomi şi peşti
- circulaţie simplă, închisă – inima bicamerală (un atriu şi un ventricul) cu sânge neoxigenat
V. Circulaţia la tetrapode (amfibieni, reptile)
- circulaţie dublă incompletă – inima tricamerală (două atrii şi un ventricul) – sângele oxigenat se amestecă cu cel neoxigenat în ventricul
VI. Circulaţia la păsări şi mamifere
- circulaţie dublă completă – inima tetracamerală (două atrii şi două ventricule) sângele nu iese din vase, trece de două ori prin inimă şi nu se amestecă sângele oxigenat cu cel neoxigenat (e complet
separată partea dreaptă a inimii cu sânge cu CO2 de partea stângă în care este sânge oxigenat)
- circulaţia mare – artera aortă duce sânge oxigenat din ventriculul stâng în tot corpul, are loc schimbul de substanţe la nivelul capilarelor,
iar sângele neoxigenat este dus prin venele cave în atriul drept
- circulaţia mică – artera pulmonară duce sânge neoxigenat din ventriculul
drept la plămâni, are loc oxigenarea, iar sângele oxigenat
este dus prin venele pulmonare în atriul stâng
Particularităţile structurale şi funcţionale ale sistemului circulator sunt strâns legate de cele ale sistemului respirator.
Excreţia
Excreţia este procesul de eliminare a unor substanţe în mediul extern. Aceste substanţe sunt:
- substanţe rezultate din dezasimilaţie (degradarea substanţelor proprii din celule) care pot deveni periculoase, fiind toxice în cantităţi mari (ex. uree)
- substanţe netoxice dar care pot fi în exces (ex. apa)
- substanţe străine, pătrunse în mediul intern (ex. medicamente, alcool etc.)
- substanţe cu rol de semnal chimic (ex. nectar, parfumuri)
Excreţia la plante constă în eliminarea apei prin transpiraţie şi prin gutaţie, asigurând astfel o circulaţie normală a substanţelor. Plantele prezintă adaptări prin care controlează pierderile de
apă.
Transpiraţia - procesul de eliminare a vaporilor de apă, în special prin frunze (stomate)
- asigură ascensiunea sevei brute spre frunze
- împiedică supraîncălzirea plantelor
- menţine stomatele deschise asigurând schimbul de gaze cu mediul
Gutaţia – eliminarea apei sub formă de picături, suplineşte transpiraţia când există exces de apă şi temperaturi ridicate
Excreţia la animale menţine compoziţia normală a sângelui. Eliminarea substanţelor reziduale (în special cele pe bază de azot rezultat din metabolizatea proteinelor) se face prin:
- respiraţie (CO2 şi vapori de apă)
- transpiraţie (picături de apă, săruri şi cantităţi mici de substanţe azotate)
- defecaţie (substanţe alimentare nedigerate)
- urină (apă, săruri, uree, amoniac, acid uric etc.)
Pentru a putea filtra conţinutul celular şi al mediului intern a apărut un sistem excretor care s-a dezvoltat în funcţie de cantitatea de substanţe reziduale produse de organism şi de complexitatea structurală a acestuia.
Cel mai simplu sistem excretor este vacuola contractilă de la protozoare, la primele animale pluricelulare există o protonefridie formată dintr-o pâlnie care filterază mediul intern şi un canal de evacuare, acest sistem a evoluat până la sistemul excretor de la mamifere format din rinichi (produc urină)şi căi urinare (2 uretere – conduc urina de la rinichi la vezică, vezică urinară – depozitează urina între 2 micţiuni şi o uretră elimină urina la exterior).
Rinichii – sunt formaţi dintr-un număr mare de unităţi numite nefroni. Un nefron este format din: - capsulă renală cu rol de filtrare a sângelui(produce cantităţi mari de urină primară diluată)
- tub renal cu trei porţiuni (tub contort proximal, ansa Henle şi tub contort distal) în care au loc procese de absorbţie, eliminare şi secreţie care duc la formarea urinei finale, care poate fi uneori foarte concentrată (aproape solidă) în funcţie de specie şi condiţiile de mediu.
- tub colector conduce urina spre calicele renale
- calice renale căi excretoare intrarenale – duc urina spre ureter
TEST
1. Completaţi definiţiile:
Ţesuturile sunt .................... interdependente de celule care au aceeaşi ......................., formă, .......................... şi ........................ .
Nutriţia autotrofă este sinteza substanţelor ................. pornind de la ................. anorganic - CO2 cu ajutorul unei surse..................... de energie.
Nutriţia heterototrofă este .................. cu substanţe .................. produse de ............. organisme.
Respiraţia este procesul prin care organismele mobilizează ................... stocată în substanţele ........................ în
vederea utilizării acesteia.
2. Alegeţi răspunsul corect:
Epiderma este un ţesut:
a) mecanic
b) conducător
c) de apărare
d) de susţinere
În structura neuronului există:
a) fibre de colagen
b) neurofilamente
c) miofibrile contractile
d) cloroplaste
Oxigenul produs de plante rezultă din:
a) CO2
b) H2O
c) clorofilă
d) substanţe organice
Fotosinteza se desfăşoară în:
a) ţesutul secretor
b) cloroplaste
c) rădăcină
d) ţesutul conducător lemnos
Nutriţia heterotrofă:
a) nu se face la animale
b) este specifică algelor
c) se face prin sinteza substanţelor minerale
d) se face prin digerarea substanţelor
Respiraţia pulmonară constă în:
a) schimbul de gaze respiratorii
b) schimbul de substanţe organice cu ţesuturile
c) transportul gazelor respiratorii la celule
d) producerea de energie celulară
Sistemul circulator la om este alcătuit din:
a) artere, vene, capilare
b) inimă, lacune, artere, vene, capilare
c) inimă şi vase de sânge
d) capilare şi inimă
Sistemul excretor:
a) eliminăa substanţele reziduale
b) elimină substanţele nedigerate
c) produce transpiraţia
d) elimină CO2 şi vapori de apă
3. Asociaţi noţiunile:
| a) vezica urinară | 1. formarea urinei |
| b) plasmă | 2. se varsă în vezica urinară |
| c) rinichi | 3. constituent al sângelui din care se formează urina |
| d) ureter | 4. depozitarea urinei |
4. Demonstraţi că o bucată de pâine este o „conservă” de energie solară.
5. Ce rol poate avea digestia intracelulară în vindecarea unei plăgi cu strivire de ţesut?
6. Descrieţi pe scurt respiraţia la om precizând şi rolul circulaţiei în acest proces.
SINTEZA PENTRU BACALAUREAT
BIOLOGIE
CLASA a X a
Semestrul II
FUNCŢII DE RELAŢIE
SENSIBILITATEA ŞI MIŞCAREA
Sensibilitatea este proprietatea organismelor de a reacţiona la informaţiile primite din mediu. Organele responsabile pentru sensibilitatea organismului sunt organele de simţ care transmit informaţiile primite sistemului nervos care le analizează şi elaborează răspunsuri adaptative.
Sensibilitatea şi mişcarea la plante
Plantele sunt sensibile la lumină, variaţii de temperatură, atracţia gravitaţională, mişcări bruşte, substanţe chimice etc.
Răspunsul plantelor la aceşti stimuli se face prin trei tipuri de mişcări:
a) tactisme – mişcări ale celulelor mobile (gameţi bărbăteşti)
b) tropisme – mişcări ale organelor vegetative orientate în funcţie de direcţia
stimulilor (fototropisme – orientări în funcţie de lumină: pozitive ale frunzelor
şi negative ale rădăcinilor, geotropisme – orientarea pozitivă a rădăcinilor spre forţa de atracţie gravitaţională etc.
c) nastii – mişcări neorientate, nu depind de direcţia unui stimul ci de intensitatea lui (deschiderea şi închiderea unor flori seara sau dimineaţa în funcţie de intensitatea luminii şi a temperaturii)
Sensibilitatea la animale
Primirea informaţiilor din mediul extern şi din propriile structuri este o condiţie esenţială a supravieţuirii animalelor, care permite găsirea hranei, evitarea pericolelor, participarea la reproducere etc.
La animale există organe de simţ specializate pentru fiecare tip de stimul. Fiecare organ de simţ conţine un receptor – partea sensibilă, specializată – cu rol de a traduce stimulul recepţionat în influx nervos care va ajunge la centrii nervoşi. Aceştia nu prelucrează sunete, căldură sau lumină ci impulsuri nervoase. Al doilea component este reprezentat de căile nervoase de conducere a impulsului nervos de la receptor la sistemul nervos. A treia
componentă o reprezintă ariile cerebrale specifice unde se prelucrează informaţia.
Organele de simţ se clasifică în funcţie de excitantul pe care îl înţeleg în:
- organe chemoreceptoare – limba, mucoasa olfactivă, chemoreceptorii din
vase etc. Sunt sensibile la energia chimică (ioni sau molecule dizolvate în
fluidele din apropierea receptorului)
- organe mecanoreceptoare – urechea, receptorii tactili şi de presiune din piele, mecanoreceptorii din muşchi, oase şi articulaţii, linia laterală a peştilor etc.
Sunt sensibile la energia mecanică asociată cu schimbări de presiune, de
poziţie, de acceleraţie etc.
- organe fotoreceptoare – ochii – sensibili la energia electromagnetică din
domeniul vizibil şi ultraviolet
- organe termoreceptoare – termoreceptorii din piele sau vasele de sânge
Chemorecepţia – cu ajutorul chemorecepţiei organismele mobile îşi găsesc hrana, evită substanţele toxice, îşi localizează teritoriul sau îşi găsesc partenerul.
Există două tipuri de sensibilitate chimică: - una pentru moleculele din aer –
sensibilitatea olfactivă sau miros şi una pentru substanţele sapide (cu gust), dizolvate în salivă sau în mediul în care trăieşte organismul – sensibilitate gustativă – gust.
Chemoreceptorii sunt celule epiteliale senzoriale sau celule nervoase specializate, prevăzute la polul apical cu cili care la contactul cu substanţele chimice produc impulsuri nervoase.
Sensibilitatea olfactivă – receptorii sensibilităţii olfactive sunt celule nervoase ale căror prelungiri intră în structura mucoasei olfactive fiind singurul loc unde neuronii ajung în contact cu aerul. Nasul cu funcţie respiratorie şi olfactivă este format din două fose nazale a căror suprafaţă este mărită prin apariţia cornetelor nazale. În cornetul nazal superior se găseşte mucoasa olfactivă formată din dendrite şi celule de suport.
În funcţie de sensibilitatea mirosului animalele se pot împărţi în:
- animale hiperosmatice (foarte sensibile) – monotreme, marsupiale, rozătoare
- animale macrosmatice – ierbivore, carnivore
- animale microsmatice – om, primate
- animale anosmatice (cu organe olfactive atrofiate) – cetacee – caşalot, balena Sensibilitatea gustativă – receptorii sunt localizaţi în muguri gustativi (apăruţi la peşti) formaţi din celule senzoriale şi celule de susţinere. La mamifere mugurii gustativi sunt localizaţi în papilele gustative din mucoasa limbii.
Sunt patru tipuri de receptori gustativi – pentru dulce, sărat, acru şi amar. Stimularea unui singur receptor produce o senzaţie gustativă
simplă iar prin stimularea mai multor tipuri de receptori se formează gusturi complexe.
Combinaţia dintre gust şi miros se numeşte aromă şi permite recunoaşterea alimentelor, evitarea substanţelor toxice, stimularea digestiei prin declanşarea secreţiei glandelor tubului digestiv etc.
Mecanorecepţia – implică mai multe tipuri de sensibilitate datorată forţelor mecanice deformante care dau informaţii despre gravitaţie, variaţii de mişcare, de presiune, calitatea suprafeţelor de contact, curenţii de aer sau apă, vibraţiile mediului etc.
Sensibilitatea acustică – receptorii auzului sunt localizaţi în urechea internă la nivelul melcului membranos – sunt celule senzoriale cu cili înconjuraţi la bază de fibrele nervoase ale nervilor auditivi.
Urechea are trei componente: urechea externă formată din pavilion şi conduct auditiv extern – cu rol de captare şi direcţionare a vibraţiilor sonore spre timpan, urechea medie – o cavitate în osul temporal în care există un lanţ de oscioare – ciocanul, nicovala şi scăriţa – care amplifică şi modulează vibraţiile pe care le transmit ferestrei ovale şi se aici endolimfei. În urechea medie există un canal care face legătura cu faringele– trompa lui Eustachio cu ajutorul căruia se menţine o presiune egală pe cele două feţe ale timpanului.
Urechea internă este o cavitate plină cu un lichid numit endolimfa aflată în continuarea urechii medii de care este separată prin două ferestre – ovală şi rotundă prevăzute cu o membrană elastică. În interiorul urechii interne se găsesc mai multe formaţiuni care conţin receptori. Organul Corti situat la nivelul melcului membranos (cohlee) conţine receptori auditivi. Vibraţiile sonore ajunse la acest nivel cu ajutorul endolimfei mişcă membrana
tectoria în care sunt prinşi cilii celulelor acustice şi această mişcare va declanşa impulsul nervos preluat de nervii acustici şi transmis spre creier. La om, în afara furnizării informaţiilor despre zgomotele din mediu, auzul facilitează comunicarea prin limbajul vorbit.
Sensibilitatea vestibulară – recepţionează modificările poziţiei organismului în spaţiu şi asigură menţinerea echilibrului. Receptorii se găsesc în urechea internă în două formaţiuni numite utriculă şi saculă situate deasupra melcului membranos şi la baza a trei canale semicirculare orientate în cele trei direcţii ale spaţiului. Celulele senzoriale sunt prevăzute cu cili care sunt mişcaţi la modificarea poziţiei corpului sau capului de mişcarea unui gel – endolimfa - în care se găsesc nişte cristale de carbonat de calciu numite otolite.
Sensibilitatea tactilă – receptorii sunt terminaţii nervoase libere sau încapsulate (corpusculi) care înregistrează atingeri, presiuni, vibraţii mecanice şi stimuli dureroşi. Dau informaţii despre forma, consistenţa, nivelul de contact la organismului (atingere uşoară sau presiune crescută), efectul potenţial nociv asupra ţesuturilor al diferitelor obiecte din mediu.
Terminaţiile libere se ramifică printre celulele epidermei şi dau o senzaţie slab localizată, pe când terminaţiile încapsulate sunt localizate în dermă, nu se ramifică şi dau senzaţii tactile bine definite şi localizate.
Un tip particular de sensibilitate tactilă este sensibilitatea seismoreceptorie întâlnită la unele animale acvatice (peşti). Receptorii sunt organele liniei laterale reprezentaţi de muguri epiteliali constituiţi din celule senzoriale ciliate şi celule de susţinere dispuse pe părţile laterale ale corpului peştilor de la cap la extremitatea cozii. Recepţionează vibraţii de mică frecvenţă ale apei şi mici potenţiale electrice produse de muşchii lor care permit determinarea vitezei şi
direcţiei curenţilor, mişcările propriului corp, depărtarea fundului apei şi a malurilor, prezenţa unor corpuri străine în apă.
Sensibilitatea proprioceptivă – receptorii sunt fusuri neuromusculare din muşchi şi corpusculi tendinoşi din tendoane. Sunt stimulaţi de schimbarea tonusului muşchilor şi tendoanelor în timpul contracţiei şi al relaxării. Asigură menţinerea posturii, realizarea locomoţiei sau a mişcărilor fine.
Sensibilitatea termică – receptorii sunt terminaţii nervoase încapsulate situate în tegument şi în unele organe interne. Sunt două tipuri de receptori: pentru cald şi pentru rece.
Ei sunt stimulaţi de variaţii ale temperaturii. Au rol în termoreglarea organismului.
Fotorecepţia – sensibilitatea cu ajutorul căreia se pot forma astfel imagini complexe, se
detectează mişcarea, se apreciază distanţele, se identifică plasarea obiectelor în spaţiu etc.
Sensibilitatea vizuală – fotoreceptorii sunt sensibili la radiaţiile luminoase datorită pigmenţilor pe care îi conţin, însă fotorecepţia nu este identică cu vederea fiind necesare structuri nervoase capabile să interpreteze impulsurile nervoase venite de la fotoreceptori.
Fotoreceptorii sunt plasaţi în ochi formaţi din glob ocular şi organe anexe – de protecţie (pleoapele, genele, sprâncenele şi glandele lacrimale) şi de mişcare (6 muşchi externi ai globului ocular).
Globul ocular cuprinde trei tunici concentrice şi aparatul optic. Tunica externă – sclerotica, albă, de natură fibroasă cu rol de protecţie prevăzută în partea anterioară cu o parte transparentă – corneea prin care pătrunde lumina în ochi. Tunica mijlocie – coroida – cu rol de nutriţie şi menţinerea obscurităţii în ochi datorită pigmenţilor melanici. La partea anterioară corpul ciliar care secretă umoarea apoasă şi cu ajutorul muşchilor ciliari reglează dimensiunea
pupilei din iris.
Tunica internă – retina – este de natură nervoasă având mai multe straturi:
celule fotoreceptoare cu conuri pentru vederea colorată, celule cu bastonaş pentru vederea albnegru, şi celule nervoase care vor da naştere nervului optic. Locul de ieşire al nervului optic din retină nu conţine celule fotoreceptoare şi este numit pata oarbă. Retina are o zonă de acuitate vizuală maximă – pata galbenă sau foveea centralis în care se formează imaginea
obiectului privit, reală, mică şi răsturnată. Aici există doar celule cu conuri a căror densitate determină acuitatea vizuală.
Aparatul optic are rolul de a focaliza imaginea pe retină. Este format din cornee, umoare apoasă, cristalin (lentilă biconvexă aşezată în spatele pupilei), umoare vitroasă (substanţă gelatinoasă situată între cristalin şi retină).
Pentru formarea corectă a imaginii pe retină sunt necesare procese de acomodare a vederii la distanţă cu ajutorul cristalinului şi la intensitatea luminii datorită irisului care măreşte sau micşorează pupila.
Celulele fotoreceptoare conţin pigmenţi fotosensibili care sunt formaţi dintr-o
componento proteică şi un derivat al vitaminei A care suferă modificări structurale în prezenţa luminii şi determină apariţia unui influx nervos.
Celulele cu conuri au pigmenţi sensibili la radiaţii corespunzătoare culorilor roşu, albastru şi verde. Prin stimularea în proporţii diferite a celor trei tipuri de celule se generează în centri nervoşi superiori senzaţii vizuale pentru toate
culorile.
Sistemul nervos are rolul de a integra organismele în mediu coordonând activitatea întregului organism prin reacţii diferenţiate cu funcţie adaptativă (stochează, procesează şi integrează informaţii în funcţie de care elaborează comenzi pentru efectori – muşchi sau glande).
Sistemul nervos este format din ţesut nervos alcătuit din celule nervoase – neuroni şi celule de suport – celule gliale.
Un neuron este capabil de a recepţiona informaţii, de a integra informaţiile primite şi de a genera impulsuri nervoase corespunzătoare, de a conduce impulsurile nervoase şi a le transmite altor neuroni şi de a coordona propriile activităţi metabolice.
Neuronul este alcătuit din corp neuronal şi prelungiri (dendrite şi axon).
Corpul celular
formează substanţa cenuşie din sistemul nervos central (SNC) - creier şi măduva spinării şi ganglionii nervoşi din sistemul nervos periferic având rol de analiză a informaţiilor, elaborare a comenzilor sau stocare a informaţiilor primite. Dendritele sunt prelungiri ramificate, scurte care primesc impulsul nervos şi îl conduc spre corpul celular. Axonul este o prelungire unică, neramificată, care conduce impulsul nervos de la corpul celular spre butonii
terminali de unde este transmisă informaţia altui neuron printr-o formaţiune numită sinapsă.
Axonii formează substanţa albă din SNC şi din nervi.
Cea mai simplă formă de activitate nervoasă este actul reflex. Reflexul este răspunsul organismului la un stimul cu ajutorul sistemului nervos. Traseul urmat de informaţie în timpul unui act reflex se numeşte arc reflex şi are cinci componente: receptorul (primeşte informaţia), calea nervoasă senzitivă (conduce informaţia spre centru nervos), centrul nervos (analizează
informaţia şi elaborează răspunsuri adecvate), calea motoare (conduce comanda de la centru nervos la organele efectoare), efectorul (organ care reacţionează prin contracţii musculare sau secreţia unor substanţe la sub comanda centrilor nervoşi).
Sistemul nervos al nevertebratelor
Partea principală a sistemului nervos al nevertebratelor, spre deosebire de cel al vertebratelor, se află situată ventral față de sistemul digestiv.
Cel mai simplu tip de sistem nervos este cel în formă de rețea întâlnit la celenterate. Celulele nervoase sunt egal repartizate la periferia corpului animalului. La acestea se întâlnește primul arc reflex din seria animală, format din: celule receptoare și celule mioepiteliale (efectoare) situate în epiderm și neuroni situați în mezoglee.
Acest tip de sistem nervos este prezent și la alte grupe de animale în structura pereților organelor interne, formând plexuri nervoase, de exemplu în peretele intestinului sau al stomacului mamiferelor sau în structura substanței reticulate.
Viermii lați prezintă un sistem nervos de tip ganglionar. Ganglionii sunt aglomerați de corpi neuronali. În cazul viermilor există doi ganglioni situați la nivelul părții anterioare a corpului. De la aceștia pornesc două cordoane de fibre nervoase care se distribuie în masa corpului. Gruparea neuronilor în structuri ganglionare reprezintă începutul procesului de centralizare nervoasă.
La viermii inelați există câte o pereche de ganglioni în fiecare segment al corpului, acesta fiind sistemul nervos ganglionar scalariform. Ganglionii sunt interconectați prin fibre nervoase de tipul comisurilor și conectivelor.
Planul de bază al sistemului nervos al moluștelor în prezența unor ganglioni diferențiați în fiecare segment a corpului (cap, picior, masă viscerală etc.)
La cefalopode, datorită complexității comportamentelor (de atac sau apărare), ganglionii fuzionează într-un ''creier'' situat la nivelul capului, protejat de o cutie craniană, de consistență cartilaginoasă. Aceasta constituie o etapă a procedeului de cefalizare a substanței nervoase.
Sistemul nervos al artopodelor se aseamănă cu cel al viermilor inelați în sensul că există câte o pereche de ganglioni nervoși în fiecare segment al corpului. Datorită continuării procesului de cefalizare inițiat la viermii ganglionii cefalici (cerebroizi) prezintă o organizare diferită de a celor toracali sau abdominali. Neuronii care-i alcătuiau o morfologie mai complexă, sunt interconectați printr-un număr mai mare de sinapse și se află în strânsă legătură cu organele de simț (situate tot în zona capului). Informațiile venite de la receptori sunt prelucrate de către neuronii și ganglionii cefalici.
Sistemul nervos al insectelor este capabil să coordoneze activități extrem de complexe. Albinele, furnicile, termitele etc. prezintă comportamente sociale extrem de elaborate, eficient coordonate de către sistemele nervos și endocrin.
Totuși, în ciuda complexității acestor activități reflexe.
Construirea fagului, a mușuroiului sau termitierelor sunt comportamente reflexe, inconștiente (instincte), care se bazează pe procese corticale superioare de (exemplu învățarea, transferul de cunoștințe, abstractizarea etc.)
Concluzii
Unitatea de bază a integrării nervoase la toate animalele este neuronul, o celulă înalt specializată pentru generarea autopropagarea impulsurilor nervoase.
Transmiterea impusului nervos de la un neuron la altul se realizează prin intermediul sinapselor.
Sistemul nervos al nevertebratelor este dispus față de sistemul digestiv.
În organizare sistemului nervos al nevertebratelor se constată procese de centralizare cefalizare a neuronilor.
Măduva spinării se află în canalul vertebral, fiind turtită dorso-ventral la pești și cilindrică la celelalte vertebrte.
Dezvoltarea membrelor cu funcții complexe (tactile și motorii) a atras după sine apariția la vertebratele terestre a unor centri nervoși mai dezvoltați (a umflăturilor) în regiunile toracică și lombară. În secțiune transversală, substanța cenușie este localizată la interior, iar substanța albă la exterior.
Măduva spinrii, similar celorlalte structuri nervoase, subcorticale, îndeplinește două funcții: funcția reflexă realizată prin substanța cenușie și funcția de conducere realizată prin substanța albă.
La nivelul măduvei spinării se află centrii reflexelor tonico-posturale, de locomoție, de apărare, ai unor activități vegetative etc.
Centrii medulari se află în legătură cu celelalte etaje ale nevraxului prin căi de conducere ascendente (ale sensibilității) și descendente (ale motilității). De la acest nivel pornesc nervii spinali (31 de perechi la mamifere) care se distribuie în tot corpul. Fiecare nerv spinl prezintă o rădăcină posterioară, senzitivă, care intră în măduvă, și o rădăcină anterioară, motorie, care pleacă de la măduvă.
Trunchiul cerebral este situat în continuarea măduvei spinării. La nivelul său se află bulbul rahidian. La toate vertebratele, în bulb se găsesc centrii reflecși ai respirației, ai activităților cardiovasculare și ai altor funcții vegetive. Tot aici, la pești, se află centrii care controlează activitatea celulelor tegumentare care determină colorația corpului. Distrugerea bulbului rahidian determina moartea animalului, deoarece la acest nivel se închid majoritatea reflexelor cu importanță vitală pentru organism.
Cele 12 perechi de nervi crainieni (la pești și amfibieni, 10 perechi) își au originea la nivelul trunchiului cerebral și, în special, în regiunea bulbului rahidian.
Mezencefalul, la toate vertebratele, cu excepția mamiferelor, conține doi lobi optici care primesc informații de la receptorii optici (retina) și doi nuclei acustici la care ajung mesaje de la urechea internă.
La mamifere, în afara zonelor cu funcții vizuale și acutice, mezencefalul conține originile nervilor cranieni care reglează activitatea mușchilor extrinseci ai globului ocular.
La pești, amfibieni și unele reptile, mezencefalul reprezintă centrul superior de integrare nervoasă a organului. În cursul evoluției, această funcție a fost preluată de telencefal.
Cerebelul s-a dezvolatat din plafonul metencefalului. Structura sa reprezintă o considerabilă varietate la diferite grupe de vertebrate. Cerebelul este cu atât mai dezvoltat, cu cât animalele desfășoară mișcări mai elaborate și cu cât locomoția lor are loc într-un mediu mai puțin dens. Astfel cerebelul peștilor este mai dezvoltat decât cel al animalelelor terestre (reptilelor), dar mai puțin dezvoltat decât păsărilor bune zburătoare, la care atinge un maxim de dezvoltare.
În esență, cerebelul intervine în controlul echilibrului și activităților motorii complexe (posturale sau locomotorii).
Cerebelul nu inițiazî mișcări. El modulează comenzile motorii elaborate de scoarța cerebrală.
Diencefalul este format din talamus, hipotalamus și epitalamus.
Talamusul este o formațiune nervoasă care, în decursul evoluției, dobândește tot mai multe conexiuni senzoriale. Se află în legătură cu telencefalul și cu mezencefalul.
La amfibieni, primește și aferențe optie, iar la păsări, devine zonă de integrare senzorială (funcție preluată de la mezencefal). Informațiile ajunse aici sunt prelucrate și transmise telencefalului. De aceea talamusul, împreună cu nucleii (aflați la baza telencefalului), formează complexul talamostriat, caracteristic păsărilor.
La mamifere, se remarcă prezența a numeroși nuclei care reprezintă stații, pe căile sensibilității corpului, drumul lor spre telencefal.
Hipotalamusul, la toare vertebratele, are funcție de integrare vegetativă superioară, fiind interconectat cu centrii vegetativi medulari și bulbari a căror activitate o coordonează. Centrii hipotalamusului reglează procesele metabolice ale organismului, comportamente legate de actul alimentar, sexual și de apărare. Tot aici (în nucleii anteriori) se află celule neurosecretoare care sintetizează hormoni pe care-i depozitează în hipofiza posterioară. Prin legătura sa directă în hipofiză, controlează activitatea tuturor glandelor endocrine din organism. La vertebratele superioare, activitatea sa este supusă controlului telencefalului.
Epitalamusul, situat dorsal, cuprinde epifiza, ochiul pineal al reptilelor.
Telencefalul este structura nervoasă care a suferit cele mai spectaculoase modificări în evoluția sistemului nervos la vertebrate. Acesta cuprinde emisferele cerebrale și corpi striați (nucleii striați).
Corpii striați (nucleii telencefalului) sunt formațiuni de substanță cenușie aflate la baza telencefalului. Aceștia dețin funcții importante în reglarea mișcărilor automate (stereotipe) comandate de telencefal.
La păsări și la mamifere, el este foarte dezvoltat, cele două emisfere cerebrale acoperind aproape în întregime toate celelalte vezicule nervoase.
Emisferele cerebrale conțin centrii superiori de integrare nervoasă a informațiilor senzoriale și centrii motori superiori ai mișcărilor voluntare de coordonare a organismului. În plus, la mamifere și respectiv la om, dețin un rol cheie în organizarea comportamentului, a psihicului animal sau uman.
Procesele corticale fundamentale (învățarea, memoria etc.), reflexele condiționate și limbajul voirbit (al doilea sistem de semnalizare) sunt prezente în special la om, unde există arii nervoase de asociație.
La pești, telencefalul nu se remarcă printr-o dezvoltare evidentă. La rechini, emisferele sunt bine reprezentate. La toți peștii, în partea anterioară a telencefalului se află doi lobi olfactivi. La amfibieni, telencefalul este format din două emisfere cerebrale alungite, separate prin șanțul interemisferic. Pentru prima dată, în evoluția sistemului nervos la vertebrate, apare tendința de migrare a neuronilor spre periferia emisferelor cerebrale, deci un început de structurare a „scoarței cerebrale”.
La reptile, apare pentru prima dată în seria animală scoarța cerebrală (cortex) cu două straturi de neuroni (unul granulos-superficial cu rol receptor și unul piramidal-profund cu rol motor). Telencefalul păsărilor are, în special, funcții senzoriale olfactive. La mamifere, scoarța cerebrală atinge un maxim de dezvoltare, culminând cu structura complexă a cortexului uman. Acesta conține 6 straturi de celule nervoase și trei tipuri de zone: senzitive (unde ajung informațiile și se elaborează senzațiile specifice), motorii (de unde pornesc comenzi către efectori) și de asociație (unde se integrează ambele tipuri de activități și apar funcțiile psihice).
Concluzii
Sistemul nervos la vertebrate conține sistemul nervos central format din encefal și măduva spinării și cel periferic format din ganglioni nervoși și nervi.
La vertebratele inferioare, etajul superior de integrare nervoasă este mezencefalul.
Cortexul uman conține centri specializați pentru realizarea unor funcții psihice complexe: de vorbit, citit, inteligență, aptitudini etc.
Mişcarea – majoritatea răspunsurilor organismului la stimuli presupun mişcarea întregului corp sau a unei părţi a lui. Mişcările se produc prin activarea, contracţia şi relaxarea celulelor musculare. Muşchii nu pot produce singuri mişcarea. Ei au nevoie de un mediu sau de elemente structurale asupra cărora să fie aplicată forţa lor de contracţie.
Există trei tipuri principale de deplasare: amiboidală, flagelată sau ciliată şi musculară.
Deplasarea amiboidală – este caracteristică rizopodelor (amibe) şi globulelor albe din sânge. Aceste celule îşi modifică forma datorită elasticităţii membranei celulare care permite deplasarea masei citoplasmatice şi formarea pseudopodelor (picioare false) care trag întreg corpul în direcţia dorită.
Deplasarea ciliată sau flagelată– este caracteristică protozoarelor ciliate sau flagelate şi unor celule specializate (spermatozoid) care înoată cu ajutorul acestor organite de mişcare.
La spongieri şi celenterate flagelii sau cilii au rolul de a antrena mişcarea apei din corp sau ajută la apropierea hranei de celulele digestive.
Deplasarea musculară – este specifică animalelor tridermice (începând cu viermii) şi omului. Este realizată cu ajutorul fibrelor musculare striate şi netede. Contracţia şi relaxarea musculară se fac cu ajutorul unor proteine specifice: actina şi miozina.
Modalităţile de locomoţie întâlnite la animale sunt în funcţie de mediul în care trăiesc acestea: înot – în mediul acvatic, zbor – în mediul aerian şi mers, salturi, alergat – în mediul terestru.
Musculatura se inserează de tegument sau de exoschelet la nevertebrate formând o pătură continuă sau muşchi individualizaţi la nivelul diferitelor segmente ale corpului.
La vertebrate, datorită apariţiei scheletului intern, locomoţia este realizată de către sistemul locomotor, alcătuit dintr-o componentă pasivă (sistemul osos) şi o componentă activă (sistemul muscular). Muşchii prinşi de oase - musculatura scheletică cuprinde muşchi striaţi cu un timp de reacţie mai rapid şi o forţă de contracţie mai mare faţă de musculatura netedă din structura organelor interne care are o plasticitate mai mare şi un timp de reacţie mai
lung. Legătura dintre muşchi şi oase se face prin intermediul tendoanelor iar oasele sunt legate între ele prin articulaţii şi ligamente.
Scheletul intern poate fi cartilaginos ca şi la rechini, însă la majoritatea vertebratelor este osos, format din trei componente: scheletul capului – cutia craniană (protejează creierul), scheletul trunchiului – coloana vertebrală, coastele şi sternul (protejează măduva spinării şi organele interne şi asigură poziţia corpului împreună cu membrele) şi scheletul membrelor –
format din oasele centurilor care prind membrul de corp şi din scheletul membrului propriuzis. Centura scapulară ce leagă membrul superior de corp este formată din clavicula, omoplat şi coracoid. Membrul liber este format din humerus, radius, ulna, oasele carpiene, metacarpiene şi falange. Centura pelviană este formată din ilion, ischion şi pubis, iar membrul conţine următoarele oase: femur, tibie, fibula, tarsiene, metatarsiene şi falange.
Aceste oase sunt puse în mişcare de muşchi capabili să efectueze contracţii cu o forţă extraordinară sau, dacă este cazul, să facă mişcări foarte fine şi exacte. Grupele musculare s-au dezvoltat în funcţie de modalităţile de locomoţie utilizate de animale şi de mediul lor de viaţă.
Locomoţia prin înot se face prin mişcări laterale ale muşchilor înotătoarelor codale sau ale musculaturii din jumătatea inferioară a corpului. Pentru a uşura locomoţia animalele acvatice au o formă a corpului cât mai hidrodinamică.
Locomoţia prin zbor a determinat adaptări ale membrelor superioare ale păsărilor transformându-le în aripi. Modificări au mai suferit şi alte părţi ale corpului pentru a deveni aerodinamice şi a avea o greutate cât mai mică (corp acoperit cu pene, oase pneumatice, saci aerieni în completarea plămânilor etc.). Există două modalităţi de zbor:
- zbor planat – număr mic de bătăi de aripi şi utilizarea curenţilor de aer pentru a pluti
- zbor ramat – număr mare de bătăi de aripi şi consum energetic mai mare
Locomoţia în mediul terestru se poate face prin mers, târâre, salturi sau alergare.
Majoritatea animalelor terestre (cu excepţia şerpilor) se deplasează cu ajutorul picioarelor.
Şerpii se deplasează prin mişcări ondulatorii ale corpului realizate prin contracţii succesive ale muşchilor din peretele corpului şi cu ajutorul unor solzi bine dezvoltaţi dispuşi pe partea ventrală a corpului. Celelalte reptile (şopârle, crocodili şi broaşte ţestoase) au membre scurte dispuse lateral, care nu susţin corpul şi gheare cu care se prind de asperităţile solului ridicând
alternativ membrele de pe o parte a corpului şi având, în general o viteză redusă de deplasare.
Deplasarea prin salturi a determinat dezvoltarea membrelor posterioare care au devenit capabile de a acţiona ca nişte resorturi şi a ridica corpul de pe sol. De obicei direcţia se menţine cu ajutorul cozii. Unele animale şi omul folosesc mai multe tipuri de locomoţie putându-se deplasa prin mers, salturi, alergare, înot în funcţie de necesităţi.
La unele mamifere - arici, urs şi la om mersul este lent aplicând pe sol întreaga suprafaţă a labei piciorului (zona plantară) – se numesc plantigrade. Carnivorele, în general se sprijină pe sol doar cu degetele – se numesc digitigrade şi au o viteză de deplasare mai mare.
Cele mai rapide sunt unguligradele (calul, antilopa, mistreţul) care calcă doar pe vârful degetelor (pe unghii) protejate de un înveliş cornos – copite. Ca adaptare la alergare unele animale au un număr redus de degete – calul calcă pe un singur deget.
FUNCŢIA DE REPRODUCERE
REPRODUCEREA
Reproducerea este funcţia organismului prin care se asigură perpetuarea speciei. Atunci când procesul de reproducere se finalizează cu sporirea numărului de indivizi putem spune că reproducerea asigură înmulţirea organismelor.
În lumea vie există o mare varietate a formelor de reproducere ca rezultat al
perfecţionării acestui proces şi al adecvării la condiţiile variate de viaţă. Uneori acelaşi organism se poate reproduce în mai multe moduri în condiţii de viaţă diferite.
În general, reproducerea are loc atunci când organismele au atins stadiul de maturitate.
În natură există două tipuri fundamentale de reproducere: asexuată şi sexuată.
Reproducerea asexuată se realizează fără participarea celulelor sexuale prin diviziune directă – separarea unei celule în două părţi aproximativ identice (la bacterii, protozoare, celule tumorale), prin înmugurire – formarea de muguri de celule pe suprafaţa corpului care au capacitatea de a forma un nou individ liber sau pot forma colonii, atunci când mugurii nu se desprind de suport (la drojdii, spongieri, celenterate), prin fragmentare – împărţirea organismelor în segmente capabile să formeze un nou organism (la alge, unele ciuperci, licheni, unele plante superioare şi unele animale inferioare), prin spori – structuri unicelulare specializate, provenite de la un singur individ, care, prin diviziuni succesive dă naştere unui nou organism (la unele alge, ciuperci, muşchi, ferigi), prin regenerare –animalul al cărui corp a fost fragmentat are posibilitatea să-şi regenereze partea distrusă şi să-şi refacă organismul (la unele nevertebrate), prin parte ogeneză – dezvoltarea unui individ dintr-un ou nefecundat (la păduchii plantelor, căpuşe, molii), prin înmulţire vegetativă la plante utilizându-se structuri nespecializate: butaşi, rizomi, tuberculi, bulbi,drajoni etc.
Reproducerea sexuată presupune contopirea a doi gameţi de sex opus în procesul de fecundaţie, rezultând zigotul (celula – ou sau ovulul fecundat) care continuă ciclul de dezvoltare a noului organism. Fecundaţia se desfăşoară în două etape: plasmogamia, în care se contopesc citoplasmele celor doi gameţi (celule reproducătoare) şi cariogamia, în care se
contopesc cele două nuclee.
Reproducerea sexuată a reprezentat o soluţie biologica superioară faţă de cea asexuată, deoarece asigură variabilitatea indivizilor.
Reproducerea la animale - la animalele inferioare reproducerea este asexuată şi sexuată. Unele animale sunt hermafrodite - un individ poate produce, în organe (ţesuturi) diferite, atât spermatozoizi, cât şi ovule. Atunci când sexele sunt separate apare fenomenul de dimorfism sexual, femela fiind mai mare decât masculul sau există diferenţe de colorit şi morfologie.
Sistemul reproducător al cordatelor cuprinde: gonadele, conductele genitale, organele genitale externe şi glandele anexe acestor structuri. Gonadele (ovarele şi testiculele) sunt în general pereche, simetrice, dispuse în cavitatea abdominală. Există şi cazuri de gonade impare: ciclostomi, rechini, şerpi şi păsări. La unele mamifere şi la om, testiculele coboară în pungi scrotale.
Ovarul are structură şi funcţii complexe. El produce ovulele si hormonii sexuali feminini.
Testiculul are ca funcţie principală producerea de spermatozoizi, dar sintetizează şi hormonii sexuali masculini.
Conductele feminine sunt reprezentate de oviducte. Acestea se diferenţiază în mai multe segmente: trompe, uter şi vagin la formele la care se realizează copulaţie şi gestaţie intrauterină. La speciile care depun ouă, pereţii oviductelor secreta învelişurile acestora.
Conductele masculine - spermiductele - sunt reprezentate de epididim, de canalul deferent si de canalul ejaculator continuate cu uretra. Glandele anexe sunt: glandele bulbouretrale, veziculele seminale şi prostata.
In general, se poate vorbi despre un sistem urogenital, deoarece conductele urinare se unesc cu cele genitale, la nivelul cavităţii cloacale, sau în uretră, la masculii vertebratelor fără cloacă.
Reproducerea la plante – la plantele inferioare înmulţirea se face asexuat prin spori, care parcurg un ciclu de viaţă complicat pentru a da naştere unei noi plante.
La plantele superioare apar organe de înmulţire: floarea, fructul şi sămânţa. Florile apar la gimnosperme sub formă de conuri în care se vor forma după fecundaţie seminţe care nu vor fi protejate de fructe. La angiosperme seminţele sunt protejate de fructe formate din componente ale florii (ovar şi uneori receptacul). Fructele participă la unele specii şi la răspândirea seminţelor în natură.
Florile pot fi bisexuate (hermafrodite), cele care au atât adroceu (stamine) cât și gineceu (carpele), și unisexuate. Antenele cu flori unisexuate care conțin, pe același individ, flori bărbătești cât și femeiești,
poartă denumirea de monoice (porumb, stejar, nuc), iar cele la care florile unisexuate sunt dispuse pe indivizi diferiți se numesc plante dioice (cânepa, urzica). Sunt rare cazurile în care tulpina se termină cu o singură floare (lalea, anemonă). De cele mai multe ori, florile sunt grupate în inflorescențe.
Clasificarea inflorescențelor are la bază modul de ramnificație a tulpinilor și pot fi simple sau compuse. Polenul din anterele unei flori poate ajunge pe stigmatul aceleiași flori sau al atei flori de pe același individ, proces numit autopolenizare (polenizare directă), care presupune alăturarea în aceeași perioadă a staminelor și a carpelelor.
Mai avantajoasă, din punct de vedere biologic, decât aceasta este alopolenizarea (polenizare indirectă).
Polenizarea este realizată cu ajutorul vântului, animalelor, apei sau prin intervenția omului.
Procesele de formare a gameților, dubla fecundație caracteristică angiospermelor, precum și transformările florii în procesul de reproducere se pot observa în imaginea Reproducerea la angiosperme
Alcătuirea florii la angiosperme
Procesele ulterioare prin care zigotul se diferențiază în embrion constituie embriogeneza.
După fecundație, zigotul propriu-zis formează embrionul, iar zigotul accesoriu, endospermul secundar (albumen). Embrionul, componenta principală a seminței, este alcătuit din: radiculă (rădăcinuță), hipocotil (tulpiniță) și gemulă (muguraș).
Germinația reprezintă totalitatea proceselor morfologice și fiziologice prin care embrionul trece de la starea de repaus la starea activă, la creștere.
Procesele de germinație sunt influențate de factori externi (apă, temperatura, lumina, oxigenul) și intern (hidratarea embrionului, compoziția chimică, starea fiziologică etc.).
În timpul germinației, sărurile minerale din cotiledoane trec în radiculă și muguraș, iar substanțele de rezervă devin solubile în apă și sunt utilizate de embrion în procesele de creștere. Inițial embrionul are o nutriție heterotrofă (el nu are frunze, deci nu-și poate sintetiza substanțe organice), ulterior dobândește capacitate de sinteză.
În urma hidratării seminței are loc ieșirea radiculei în exterior și orientarea ei în sol. După puțin timp apar și perișorii absorbați și astfel ia naștere rădăcina principală cu roș de fixare a plantei și de absorbție a apei cu sărurile minerale. Urmează creșterea tulpinei și a frunzișoarelor.
Trecerea embrionului în stadiul de plantulă și apoi de plantă se realizează prin creșterea și diferențierea celulelor finalizată cu formarea organelor vegetative (rădăcina, tulpina și frunzele).
Planta matură, nou formată, este capabilă să formeze organele generative (florile, fructele și semințele) și astfel să se reproducă.
Ciclul de dezvoltare a unei plante superioare se poate realiza într-un an, la plantele anuale (porumb, fasole), în doi ani la plantele perene (arbori, plante ierboase).
Concluzii
Reproducerea sexuată este mult mai des întâlnită în lumea vie decât cea asexuată.
Principalul avantaj al reproducerii sexuate îl reprezintă posibilitatea de amplificare a diversității genetice, factor esențial în evoluția viețuitoarelor.
În evoluție se constată o continuă perfecționare structurală și funcțională a organelor reproducătoare.
TEST 1
1. Tropismele sunt:
a) mişcări de orientare înspre excitant sau în sens opus acestuia
b) mişcări neorientate provocate de intensităţi diferite ale excitanţilor
c) deplasări sub acţiunea unor excitanţi
d) mişcări pasive
2. Fotoreceptorii vertebratelor sunt:
a) celulele bipolare
b) celulele multipolare
c) celulele cu conuri si bastonaşe
d) celulele mitrale
3. Chemoreceptorii:
a) încep sa se diferenţieze la celenterate
b) deservesc sensibilităţile chimică generală, olfactivă şi gustativă
c) cei specializaţi pentru gust şi miros apar la vertebrate
d) la vertebrate, mugurii gustativi sunt situaţi în mucoasa olfactivă
4. Organul receptor Corti este localizat în:
a) canalele semicirculare
b) canalul cohlear
c) sacula
d) utricula
5. Neuronii:
a) au ca organite specifice miofibrilele
b) au rol în nutriţia celulelor gliale (nevrogliilor)
c) sunt mai numeroşi decât celulele gliale
d) sunt constituiţi din corp celular si prelungiri
6. Substanţa cenuşie:
a) realizează funcţia de conducere a trunchiului cerebral
b) formează scoarţa cerebrală a emisferelor cerebrale
c) este alcătuită din prelungirile neuronilor
d) înconjoară substanţa albă a măduvei spinării
7. Care dintre modurile de locomoţie de mai jos nu este caracteristic mamiferelor?
a) târâtul
b) alergatul
c) mersul
d) saltul
TEST 2
1. Receptorii analizatorilor gustativ şi olfactiv sunt:
a) chemoreceptori
b) termoreceptori
c) mecanoreceptori
d) receptori tonici
2. Nu aparţine urechii medii:
a) labirintul osos
b) trompa lui Eustachio
c) scăriţa
d) nicovala
3. Nastiile sunt:
a) mişcări de orientare înspre excitant sau în sens opus acestuia
b) mişcări neorientate provocate de intensităţi diferite ale excitanţilor
c) deplasări sub acţiunea unor excitanţi
d) mişcări pasive
4. Care dintre structurile de mai jos nu este caracteristică neuronului?
a) corp celular
b) cili
c) dendrite
d) axon
5. Mezencefalul face parte din structura:
a) trunchiului cerebral
b) măduvei spinării
c) cerebelului
d) emisferelor cerebrale
6. Identificaţi eroarea privind insectele:
a) au 8-10 picioare
b) sunt artropode
c) au exoschelet chitinos
d) sunt singurele nevertebrate capabile de zbor
7. Care dintre structurile de mai jos nu au rol în înmulţirea vegetativă a plantelor?
a) rădăcina
b) tulpina
c) frunza
d) fructul
