1. 1. A biológia tudománya

Ehhez a témakörhöz itt találsz feladatokat.

Rendszertan

• A rendszerezés alapegysége a faj
  • Karl Linné, svéd természettudós vezette be // species, Sp.
  • Mesterséges rendszer: az élőlényeket kiragadott, főleg külséleg megfigyelhető tulajdonságaik alapján rendszerezték
  • Természetes rendszer: közös származású, külső alakjukban és belső felépítésükben csaknem teljesen megegyező, önmagukhoz hasonló termékeny utódokat létrehozó egyedek összessége
• A rendszerezés alapelvei az élőlények csoportositásánál
  • Evolúció: az anyag folyamatos változása
  • Biológiai evolúció: az élővilág állandó változása
  • A biológia a tudományok között:
    • Biosz = élet, logosz = tudomány, görög
    • Az élőlényekkel foglalkozó természettudomány
    • Vizsgálja:            
      • Az élet keletkezésének lehetőségét
      • Az élet megjelenési formáit, működését
      • Feltárja az élő és élettelen közötti különbséget, kapcsolatot
    • Tudományterületek:
      • Botanika
      • Zoológia
      • Antropológia
      • –> később további tudományágak az ismeretek bővülésével:
        • Szisztematika
        • Anatómia
        • Citológia
        • Hisztológia
        • Organológia
        • Fiziológia
        • Okológia
        • Etológia
        • Genetika
        • Ontogenetika
        • Filogenetika
      • –> határtudományok
        • Biokémia
        • Biofizika
        • Biokibernetika
        • Biotechnológia
        • Bionika
        • Biomatematika
        • Biometria
        • Biometeorológia
      • –> alkalmazott biológiai tudományok
        • Orvostudomány
        • Mezőgazdasági tudományok stb.
  • Rendszertani alapfogalmak
    • Arisztotelész: 2 csoport, vörös vérűek és nem vörös vérűek
    • Karl Linné: lásd alább
    • Kitaibel Pál (1757-1817) magyar természettudós
      • Linné rendszerzésének alapjait továbbfejleszette
      • Magyarországi növények csoportosítása
      • Egyes területek élőhelyi viszonyainak figyelembevételével
      • 1015 növényi faj, 44 faj máig Kitaibel nevét viseli
      • Növénytannal, álattannal, földtannal, kémiával is eredményesen foglalkozott
  • Rendszertan (taxonómia): az élőlények csoportosításával, leírásával, elnevezésével foglalkozó tudományág
    • Szisztematika: az élőlények evolúciós rokonsági viszonyainak kutatása
    • Taxonomia: elnevézesekkel és katalogizálásokkal foglalkozik
    • Taxon: egy rendszertani kategória

Jobbra az öt ország szerinti beosztás, balra pedig a három doménre való felosztás ábrája

Itt és itt megoldhatsz egy feladatot a rendszertani kategóriákhoz.

Ide kattintva találsz egy feladatot a biológia résztudományainak elnevezéséhez.

• A rendszerezés alapelvei:
  • Korábban: öt ország (a MOZAIK könyv ezt tanítja)
    • Prokarióták
      • Protiszták
      • Gombák
      • Növények
      • Állatok
    • Korszerű filogenetikus osztályozás –> genetikai eredmények alapján, három domén elmélet
      • Baktériumok doménje
      • Archeák doménje
      • Eukarióták doménje –>
        • Állatok országa
        • Amőbák országa
        • Gombák országa
        • Rhozaria ország
        • Excavata ország
        • Növények országa
        • Chromalveolata ország
    • Taxonok: az élőlények egyazon kategoriába sorolt és közös gyűjtőnévvel ellátott fajcsoportja, adott fajta
    • Rendszertani alapkategóriák:
      • A legtöbb esetben alkategóriák: sub- / super- előtagokkal
      • Ország, törzs, osztály, rend, család, nemzetség, faj

Magyarázó videók németül Linnéhez, Darwinhoz és Lamarckhoz

Feladat a rendszertan atyjaihoz

Ez is egy feladat a rendszertan atyjaihoz

Rendszertani akasztófa

• Természetes rendszer az élővilág fejlődéstörténete alapján
  • A fajokat származásuk, rokonságuk alapján csoportosítja
  • –> evolúcióról, fejlődésről megszerzett ismeretek használata
  • Fajok változnak, új fajok keletkeznek, mások kipusztulnak
  • Lelet:  az élőlény megkövesedett maradványa vagy negatív mintája a földkéregben
  • Lenyomat: az élőlény külső formájának megszilárdult nyoma a földkéregben (üledékes kőzetekben)
  • Közület: az élőlény szilárd szöveteinek, ellenálló részeinek megkövesedett maradványa a földkéregben
  • 1800-as évekig: azt hitték, az élőlények nem változnak
  • –> leletek
  • J.B. Lamarck (1744-1829) vetette el elsőkent a fajok állandóságának elvét
    • A fajok azért változnak, mert az élőlényeket befolyásolja a környezet –> alkalmazkodik a megváltozott viszonyokhoz
    • Egyedi élet során szerzett tulajdonságokat nem képesek örökíteni –> HIBÁS elképzelés
  • Darwin (1809-1882)
    • Evolúcióelmélet
    • A létért való küzdelemben a gyengék elpusztulnak, szelektálódnak, az erősek életben maradnak és továbbszaporodnak –> faj fennmarad, de a tulajdonságok megváltoznak és öröklődnek
    • Új alapokra helyezte a biológiai tudományok egész sorát
  • Itt is a faj a rendszerezés alapegysége:
    • Közös származású, külső alakjukban és belső felépítésükben csaknem teljesen megegyező, önmagukhoz hasonló termékeny utódokat létrehozó egyedek összessége
• Linné rendszertani munkássága
  • 1707-1778, svéd természettudós, botanikus, orvos
  • 1735: Systema naturae –> élőlények csoportosítása
    • MUnkájának alapja:
      • Kettős latin fajtanév, binominális nomenklatúra
      • Rendszertani kategoriák
    • Máig használjuk
    • Több mint 70.000 faj
  • Mesterséges rendszer: az élőlényeket kiragadott, főleg külsőleg megfigyelhető tulajdonságaik alapján rendszerezik
  • Kettős nevezéktan: binominális nomenklatúra
    • Kettős latin név; nemzetközi –> minden biológusnak azonos élőlényt jelent
    • egyben csoportosít is
      • 1. Név: nemzetség / nem –> az a csoport, amelyhez az élőlény tartozik
      • 2. Név: nemzetségen belüli adott faj
    • A magyar megnevezés is használja a kettős nevezéktant de fordított sorrendben
      • Homo heidelbergensis –> heidelbergi ember
  • Rendszertani kategóriák egységei:
    • Ország / regnum: 3 doménre osztjuk, baktériumok, archeák, eukarióták
    • Törzs / phylum (állatoknál), divisio (növényeknél, gombáknál)
    • Osztály / classis
    • Rend / ordo
    • Család / familia
    • Nemzetség / genus
    • Faj / species
      • Alfaj: a természetben létrejött csoport a fajon belül
        • Az elterjedés következtében más hatások, környezeti tényezők befolyásolhatják az egyedek fejlődését –> alkalmazkodás
      • Rassz: földrajzilag jól elkülöníthető csoport a fajon belül, rendszertanilag = alfaj
      • Fajta: az ember által kialakított csoport a fajon belül (pl. Racka juh, jonatán alma)
      • Változat
      • Forma (eltérés)
  • Ma közel 2 millió fajt ismerünk
    • A külső jegyek alapján rendszerező mesterséges rendszerek alkalmatlanok

Feladat a rendszertani kategóriákhoz

Egy tudásellenőrző kérdéssor

És itt egy pár videó a rendszertanról…

Ez is egy feladat a rendszertani kategóriákhoz

A halak rendszertana…

Az ábrához tartozó feladatot itt találod

• Az élőlények csoportjai:
  • Prokarióta: (pro = előtti, karion = mag) olyan sejt vagy élőlény, amelynél a sejt nem tartalmaz elkülönült sejtmagot
    • Baktériumok
  • Eukarióta: (eu = valódi, karion = mag) olyan sejt vagy élőlény, melynél a sejt tartalmaz elkülönült sejtmagot, önálló belső membránrendszere van
    • További alcsoportok: sejtalaktani, biokémiai ismeretek, anyagcsere-folyamatok, genetika, fejlődésbiológia alapján
    • 4 birodalom:
      • Egyszerűbb eukarióták (Protoctiszták): az élővilág eukarióta egysejtűeket és önálló élőlényt alkotó sejtcsoportokat tartalmazó országa (proto = első, ctista = létrehozott)
        • Ostoros, állábas, csillós egysejtűek
        • Egysejtű vagy többsejtű élőlények
        • Moszatsejtek
        • Tengeri moszatok
      • Növények
      • Gombák
      • Állatok
  • Csoportok kialakítása: egyes egysejtű eukarióta élőlények nem választhatók el néhány többsejtűtől, ezeket származásuk alapján azonos törzsbe kell sorolni
    • Lynn Margulis (1938-2011): ötbirodalmas rendszer
    • Vizes közegben élő, nem növények, nem gombák, nem állatok –> protoctiszta
      • Eukarióta egysejtűek
      • Egyszerű szervezettségű többsejtűek
    • Tom Cavalier-Smith: XX. sz. Vége
      • További csoportok –>
        • Zöld és vörösmoszatok –> növényekhez
        • Növényszerűek (Chromista): sárgás és barna moszatok
        • Eukarióta egysejtűek (Protozoa)
        • Őseukarióták (Archeozoa)

• Különbség a mesterséges rendszerek és a fejlődéstörténeti rendszer alapelvei között
  • A mesterséges rendszerek random tulajdonságokat kiemelve szedik csoportokba az élőlényeket (pl. Porzók száma, virágok színe), így egymástól távoli fajok is egy csoportba tartozhatnak
  • A természetes / fejlődéstörténeti rendszerek az élővilág fejlődése alapján sorolják kategóriába az élőlényeket
    • –> a fajok változnak, új fajok jönnek létre, mások elpusztulnak
    • Minden alkategóriába tartozó beletartozik a felette állóba is (minden bogár rovar de nem minden rovar bogár)

A mesterséges és természetes rendszer közti különbségre itt találsz egy feladatot.

• Molekuláris törzsfák értelmezése
  • A molekuláris törzsfa: az egyes élőlénycsoportok evolúciós távolságát és leszármazási viszonyait képezi le
    • A törzsfejlődést a DNS-szekvencia hasonlósága alapján rekonstruálja és szemlélteti
    • Bizonyos szekvenciák egymástol való távolsága ill. különbsége alapján meg lehet határozni, hogy egyes fajok / csoportok mennyire vannak távol egymástól
    • A távolsági adatok birtokában matematikai eljárásokkal készül a törzsfa
  • A törzsfa az élőlények származási kapcsolatainak bemutatására törekszik
    • Az élőlények rokonsági viszonyai, leszármazásuk
    • Közös ősből párhuzamosan fejlődnek: egy élőlénycsoportból két vagy több eltérő csoport alakul ki
    • Oldalág: ha egy csoportból nem fejlődik ki új, az előzőtől elkülönülő típus

Molekuláris törzsfa

• Különbség a feltevés (hipotézis) és az elmélet (teória) között
  • Hipotézis: kísérleti elmélet, ami még nem lett ellenőrizve
    • A tudós kitalál egy hipotézist és kipróbálja helytállóságát a meglévő adatok segítségével
    • Ha a hipotézis kiállta a próbát, elméletté válik
  • Közös tulajdonság: cáfolhatóság à kell lennie olyan kísérletnek vahy felfedezésnek, ami be tudja bizonyítani, hogy az elmélet hamis
• Biológiai kísérletek értelmezése, szempontok ismertetése, kísérleti változó felismerése
  • Értelmezés: mi a kísérlet célja
    • Milyen lehetséges eredmények vannak
    • Egy eredmény mit mond el
  • Szempontok:
    • Milyen körülményeket fontos betartani, hogy a kísérlet sikerüljön
    • Mi a kísérlet dizájnja (qualitatív vagy quantitatív, stb.)
  • Kísérleti változó: olyan dolgok, amik a kísérlet során változnak
    • Ha a változást méred, az információtartalommal szolgál a kísérlet szempontjából
  • A biológiai kutatás:
    • Az élőlény / élőlénycsoport megfigyelése, megfigyelések rögzítése jegyzőkönyvben
    • Kísérletek elvégzése:
      • A vizsgálatnak csek egy tényező megváltoztatására szabad irányulnia
      • Bizonyítani kell az ellenőrzés lehetőségét
    • Modell: olyan eszköz, mely a valóságot leegyszerűsíti, de annak leglényegesebb részleteit tartalmazza
      • szimuláció, a változások előrejelzése
    • a jelenség értékelése, értelmezése, elemzése –> összevetés a szakirodalommal, saját tudományos vélemény megfogalmazása
    • publikáció: az eredmények ismertetése a tudományos világgal
    • a kutatás eszközei:
      • kémiai analízis (mennyiségi és minőségi elemzés): az élőlényeket felépítő molekulák mennyiségét és azok összetételét vizsgálja
      • röntgendiffrakció: a röntgensugaraknak a részecskéken történő szóródása alapján következtethetünk a molekulák felépítésére, szerkezetére
      • ultrahang, röntgensugár: az élőlények belső szerveinek vizsgálata
      • kromatográfiák: az anyagok tökéletes elválasztása
        • az anyagok eg mozdulatlan rendszerben (hordozó – gél / papír) eltérően mozognak
      • elektroforézis: a különböző anyagok elválasztása elektromosság felhasználásával
        • a molekulákat a töltéseiknek megfelelően választja el
      • radioaktivitás: kormeghatározás, anyacsere-folyamatok vizsgálata

Vizsgáló módszerek

• Fénymikroszkóp használata
  • Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723): első mikroszkóp, 300-szoros nagyítás
  • Ma: fénymikroszkóp –> 0,1 um-es felbontás
  • A fénymikroszkóp változatai:
    • Ultramikroszkóp
    • Fáziskontraszt-mikroszkóp
    • Polarizációs mikroszkóp
    • Fluroeszcencia-mikroszkóp
    • Ultraibolya-mikroszkóp
  • A fénymikroszkópos vizsgálatok alapelve: a készítmény egyes részei akkor különböztethetők meg, ha az egyes részletekről eltérő fénysugarak érkezését érzékeljük
    • Oka: fényelnyelés, fénytörés, fényvisszaverődési különbség
  • Számítógép: big data, adatértékelés

Alkalmazhatósága biológiai vizsgálatokban

• A fénymikroszkóp alkalmazhatósága biológiai vizsgálatokban
  • Alkalmazható mikroszkópos mérésre (méret meghatározása)
  • Szövetek, sejtek és metszetek vizsgálata
  • Színezéssel az egyes sejtalkotók vagy sejtfajták megkülönböztetése
  • Sejtalkotók vizsgálata

Kaparék, nyúzat és metszet készítése

• Kaparék
  • Preparátum: vizsgálatra előkészített anyag
  • Szikével kaparékot venni a tárgy felszínéről; kis vágásokat ejteni és így darabkákat kinyerni
    • Kis méretű minta készítése
  • Kaparékot a tárgylemezre helyezni
  • Vizes glicerin oldatot cseppenteni rá
  • A fedőlemezzel lefedni
  • Mikroszkópos vizsgálat
  • Pl. Sárgarépa (karotinkristályok megfigyelése 400x nagyatáson), burgonya (keményítőszemcsék)
• Nyúzat
  • Főleg bőrszövet vizsgálatára
  • Külső bőrszövetet lehúzni a tárgyról
  • Nyúzatot a tárgylemezre helyezni
  • Vizet cseppenteni rá
  • A fedőlemezzel lefedni
  • Mikroszkópos vizsgálat
  • Pl. Vöröshagyma bőrszövete
• Metszet
  • Szikével (borotvapengével) vékony, tiszta vágás a tárgyon
  • A metszetet a tárgylemezre helyezni
  • Vizet cseppenteni rá
  • A fedőlemezzel lefedni
  • Mikroszkópos vizsgálat
  • Pl. Fenyőág vizsgálata
• Mikroszkóp nagyításának kiszámolása
  • Az okulár (szemlencse) nagyításának mértékének és az objektív (tárgylencse) nagyításának mértékének szorzata adja meg

Videók a mikroszkóp felépítéséről, használatáról

Ide kattintva pedig egy kis tesztet találsz a mikroszkóp használatához

• Modellalkotás lényege
  • Modell: olyan eszköz, mely a valóságot leegyszerűsíti, de annak leglényegesebb részleteit tartalmazza
    • szimuláció, a változások előrejelzése
• Élettani állapot leírására használható alapvető eszközök és módszerek gyakorlati alkalmazásának lehetőségei

• EKG
  • Elektrokardiogárfia
  • A szív működésének elektromos jelenségeit vizsgálja a szívizom összehúzódásakor keletkezett elektromos feszültség változásainak regisztrálásával
  • Az EKG-hullám szabályos görbe, melynek egyedi sajátosságai vannak
  • Az elektromos ingerületet a test felszínére helyezett elektródokkal lehet mérni
  • P-hullám: pitvari hullám
  • P-Q-távolság: átvezetési idő a pitvar és a kamra között
  • QRS-Komplexum: kamrai hullám, a kamrák depolarizációóját jelöli
  • ST-Szakasz: a kamrák lassú repolarizációs szakasza
  • T-hullám: a kamrák teljes repolarizációja
  • Q-T távolság: kamraizomzat depolarizációjának és repolarizációjának együttes időtartama
  • U-hullám: eredete bizonytalan

• EEG
  • Elektroenkefalográfia
  • Elektrofiziológiai mérőeszköz, mely a idegsejtek elektromos aktivitásának regisztrálására szolgál valós időben
  • Noninvazív eljárás: hajas fejbőrre kis ellenállású, fémből készült makroelektródákat helyeznek el
    • 31, 63 vagy 123 elektróda
    • Két elektróda közötti potenciálkülönbséget mérik
    • Az analóg görbéket digitális jellő alakítják át à matematikai elemzéssel különböző frekvenciájú komponensekre bonthák
  • Agyhullámok:
    • Delta-hullám: mély NREM alvásban
    • Theta-hullám: éber állapotban rendszertelenül a frontális területeken (koncentráció, érzelmek, mentális feladatok)
    • Mu-hullám: hasonlít az alfa-aktivitásra, de a kontralaterális mozdulatok végrehajtásakor blokkolódik
    • Alfa-hullám: éber állapotban, szemcsukáskor, nyugalmi állapotban
      • Figyelmi folyamatok blokkolják az alfa-aktivitást
    • Béta-hullám: éber állapotban, nyitott szemmel alapaktivitás, kognitív folyamatokat jelképez, motoros viselkedés
    • Gamma-hullám: jelentéssel bíró ingerek feldolgozása, egyes kognitív folyamatok és motoros funkciók végrehajtása

• CT
  • Komputertomográfia
  • Számítógépes tomográfia, tomográfia = szeletelés
  • A tomográfiás felvételeken a vizsgálat tárgya képzeletbeli szeletekre bontva látható
  • Vékony, síkszerű röntgensugárral átvilágítják a vizsgált objektumot
  • A modern CT berendezések egy körülfordulás alatt egyre több szeletet térképeznek fel
  • Alkalmazása
    • Emberi koponyáról készíthető szeletsorozat –> koponya térbeli rekonstrukciója
    • Állattenyésztés
    • Geológia (kőzetminták roncsolásmentes vizsgálata)

• UH
  • Ultraszonográfia
  • Ultrahang (UH) alapú képalkotási technika
  • A test belső felépítése: inak, izmok, ízületek, erek, belső szervek
  • UH: túl magas frekvenciájú hanghullámok, az emberi fül nem érzékeli őket
  • Ultrakép: ultrahang-impulzus a szövetbe –> visszaverődnek a szövetekről és szervekről –> visszhang rögzítése és képpé alakítása számítógép segítségével
  • Hatékonyan vizsgálhatóak a test lágy szövetei

• Röntgen
  • Nagy energiájú elektromágneses sugárzás
  • Ionizáló sugárzás, élettanilag veszélyes
  • Diagnoszika, nagyrendszámú atomok azonosíása

• Elektronmikroszkóp
  • Elektronmikroszkóp (E.A.R.Ruska, 1931)
  • Elektronok segítségével már nanométeres / annál kisebb részleteket is láthatunk
  • Elektronnyalábot használ a megfigyelendő tárgy leképezésére
  • Nagyobb felbontás –> sejten belüli részletek, atomok kontúrjai, szabályok kristályrácsszerkezet
  • Pásztázó /scanning: térbeli képeket készít a tárgyról

Itt egy összefoglaló feladat a különböző vizsgáló módszerekről.