Živé soustavy, vznik a vývoj

Život na zemi vznikl přibližně před 4 miliardami let (prahory). Prvotní živé soustavy se nazývají eobionti (vznikli z koacervátů) a z nich se vyvinuly tři vývojové linie - archebakterie, eubakterie a eukaryota.

Vznik života lze rozdělit na chemický, biochemický a biologický vývoj. Součástí biochemického vývoje je:

• vznik koacervátů = kapičkové útvary, které samovolně vznikají ve vodním roztoku makromolekulárních látek (polymerů); jsou schopné výměny látek s prostředím; oblaněné
• vznik mikrosfér = předchůdci buněk
• koacerváty a mikrosféry spolu tvoří první termodynamicky otevřený systém = metabolon

Oparinova teorie (abiogeneze) = vývoj organických látek z anorganických.

                                                              

Geologická období Země:

• Předgeologické období (hadaikum, 4600 milionů zpátky): chemický vývoj oceánů a atmosféry
• Prahory (archaikum): bakterie, sinice
• Starohory (proteozoikum, prekambrium): členovci, kroužkovci
• Prvohory (paleozoikum): rozšíření života na souš (karbon); rostliny, hmyz, ryby, plazi a obojživelníci
• Druhohory (mezozoikum): dinosauři, ptáci; křída, jura, trias
• Třetihory (terciér, 1 - 65 milionů zpátky): savci
• Čtvrtohory (kvartiér): člověk

                                                              

Ekosystém je složitý systém živých i neživých složek na daném místě (např. savana, deštný prales, korálový útes, louka, listnatý les).

Sukcese = změny ekosystému.

Stádia vývoje ekosystému v čase:

• zmlazení ekosystému
• vyzrávání ekosystému
• vrcholové stádium ekosystému
• zhroucení ekosystému 

                                                              

Evoluce se dá rozdělit na makroevoluci (evoluce vyšší než úroveň druhu; jsou dlouhodobé, neopakovatelné) a mikroevoluci (projevuje se v krátkých časových intervalech, dá se pozorovat).

První ucelenou teorii evoluce podal J. B. Lamarck, ale dnešní vědci vycházejí z teorie, kterou později předložil Ch. Darwin, který pojednával o dvou hlavních faktorech ovlivňujících evoluci - přírodní výběr a boj o život.

Přírodní výběr = hybná síla evoluce; umožňuje přežít jedincům nejlépe adaptovaným.

Speciace = vznik nových druhů = základní jednotka evoluce. Mezidruhovému rozmnožování zabraňují reprodukčně izolační mechanismy.

 

Jedinec je prostorově ohraničenou soustavou, existuje určitou dobu, vyvíjí se (individuální vývoj = ontogenetický) a potom zaniká. Je součástí nějakého druhu, proto má charakteristické druhové vlastnosti.

Druh se vyvíjí fylogeneticky. Druhy se mezi sebou nemůžou reprodukovat, proto jsou reprodukčně izolované (ohraničené).

                                                              

Hierarchie organismů:

• nebuněčné organismy = viry
• jednobuněčné organismy = bakterie, prvoci, některé řasy a houby; soběstačná buňka
• kolonie = soubor sdružených buněk, zůstávají ale soběstačné
• mnohobuněčné organismy = soubor buněk, které tvoří tkáně, orgány...
• individua vyššího řádu (obligátní společenstva) = jedinci téhož druhu, vzájemně na sobě závislí, různě diferenciovaní (mají různé role); mravenci, včely

 

Prokaryota = archebakterie, eubakterie (bakterie, sinice)
Eukaryota = rostliny (nižší a vyšší rostliny), živočichové (prvoci, mnohobuněční), houby

 

Jednobuněčné houby jsou kvasinky (eukaryota, heterotrofní) - jsou prospěšné (kvašení piva, kynutí), ale i neprospěšné (onemocnění kůže).
Mnohobuněčné houby jsou rozkladači (jako bakterie; organické látky na anorganické) - cizopasné, rozkladné, symbiotické.

Jednobuněčné rostliny jsou řasy (mohou být ale i mnohobuněčné), fotosyntetizující >> autotrofní.

Jednobuněční živočichové jsou prvoci (eukaryota; heterotrofní); můžou způsobovat nemoci: malárie, spavá nemoc, toxoplasmóza. Sinice patří mezi bakterie, jsou jednobuněčné, fotosyntéza, prokaryota.

                                                              

Obecné vlastnosti buněčných organismů:

• Autoreprodukce = schopnost vytvářet živé soustavy podobné sami sobě
• Dráždivost = schopnost odpovídat na vnější stimuly
• Společný chemický základ všech živých organismů jsou organické látky, především bílkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy a tuky
• Dědičnost = předávání genetické informace na potomky
• Vývoj (ontogenetický = jedinec; fylogenetický = druh) 

                                                              

Nebuněčné organismy (viry, viroidy, virusoidy) jsou v případě reprodukce závislé na hostitelských buňkách. S buněčnými organismy sdílí společný chemický základ, schopnost autoreprodukce a možnost exprese genů. Nemají schopnost výměny látek a energií, dráždivost, schopnost růstu.

 

Virus = nebuněčná živá soustava, která je v přenosu genetické informace závislá na hostitelské buňce. Viry nejsou prokaryota ani eukaryota, protože to nejsou buňky, jsou to nebuněčné organismy, "schránky" pro infekční nukleovou kyselinu.
Virion = částice viru schopná infikovat buňku. Skládá se z nukleové kyseliny (genom viru, buď DNA, nebo RNA, nikdy ne obě) a proteinového obalu = nukleokapsid. Virion se naváže na povrch, potom pronikne skrz cytoplazmatickou membránu, vypustí nukleovou kyselinu, replikuje ji, potom viriony zrají a nakonec se uvolní z buňky.

Virová infekce = vnuknutí viru do hostitelské buňky

• latentní infekce = virus je v buňce, ale nemnoží se, neškodí
• perzistentní infekce = virus je v buňce, drobně se množí, neškodí
• provirus = genetická informace viru se zařadí do genomu hostitele
• tansformace = virus může změnit buňku (např. nádorová transformace onkoviry)
• lytická infekce = virus se pomnoží a potom buňku při uvolnění virionů zničí
• nelytická infekce = virus se pomnoží, viriony se uvolní a buňka se zahojí

 

Mezi nejznámější virová onemocnění patří: chřipka, nachlazení, opary, spalničky (nejčastěji děti 4-5 let), obrna, příušnice, žloutenka (hepatitida), AIDS (HIV), neštovice, mononukleóza...

 

Bakteriofág je virus, který napadá bakterie.

• Lytický cyklus je pro virulentní bakteriofágy = viriony se hromadí v buňce, zvyšuje se permeabilita (schopnost membrány propouštět tekutiny) a plní se vodou, lysozym na konci "nožiček" narušuje buněčnou stěnu, bakterie se rozpadá (lyzuje) a viriony se uvolní.
• Lyzogenní cyklus je pro mírné bakteriofágy = DNA fága se nereplikuje, ale začlení se do chromozomu bakterie a dělí se s ní, dostává se do všech dceřiných buněk (profág; provirus) a může kdykoliv nastat lytický cyklus; bakteriální buňka infikováná profágem je imunní vůči napadení jiným fágem = je lyzogenní.

                                                              

Živá příroda se od neživé liší hladinou entropie. 

Entropie = neuspořádanost, např. krev - krvinky jsou v plazmě různě rozházené. Entropie živočišného systému je nižší, než maximální možná (je to totiž z pohledu termodynamiky otevřený systém >> neustále dochází k výměně energie i látek s okolním prostředím). Živé systémy jsou schopny regulovat svou entropii, to znamená, že dokážou dynamicky udržovat homeostázu z hlediska strukturního, chemického i energetického prostřednictvím souboru procesů, kterým se říká metabolismus. Po smrti organismu dochází k termodynamické rovnováze (všechny procesy ustály) a entropie dosahuje maxima.

                                                              

Třídění podle metabolismu:

• aerobní (potřebují kyslík) a anaerobní
• autotrofní (hlavní zdroj uhlíku mají v oxidu uhličitém) a heterotrofní (zdroj uhlíku mají v organických látkách - bílkoviny, tuky, sacharidy)
• fototrofní (využívají světelnou energii) a chemotrofní (energii mají z oxidací - rozpadu - živin)

Člověk je aerobní chemoheterotrofní organismus.

                                                              

Bakterie a sinice jsou jednobuněčné organismy a vznikaly už v prahorách (archaikum) - 4 mld let zpátky. Dělí binárním dělením - mateřská buňka replikuje chromozom a rozdělí se na dvě shodné buňky.
Bakterie = parazitické, symbiotické nebo rozkladači; nejvíce v půdě; zásobní látkou je glykogen; spor = klidové stádium
Sinice = ve vodě, kůře stromů, skalách, půdě; zásobní látka je škrob; akineta = klidové stádium