Biologi A
Genomgånget på lektioner


Läran om livet.


Vad är liv?
Det är inte helt enkelt att definiera vad liv är. Ändå finns det några kriterier som gäller för allt levande. Först och främst kan man utgå ifrån att levande varelser består av materia, som kan vägas. I all levande materia ingår dessutom grundämnet kol. Först oh främst kan man dock säga att: Det levande måste på något sätt vara avskiljd ifrån sin omgivning, som bland annat är icke levande materia. Detta förutsätter att den levande organismen då har en inneslutning, som till exempel en cellmembran. Boken skriver att levande varelser består av celler. Jag instämmer i detta, men väljer ändå – för egen del – ovanstående definition, av två skäl. Först och främst, om man följer bokens definition, kommer man ofrånkomligen till följdfrågan; hur definieras en cell? Vidare så utgår vi i den definitionen ifrån ”jordliga” definitioner sprungna ur jordliga iakttagelser, inte ur ett filosofiskt resonemang om vad som är teoretiskt möjligt. För vad är det som säger, att alla celler i universum måste ha samma grundkonstruktion?
Ett annat kriterium man kan ställa upp för liv är att: De olika processer som fortgår i en levande organism kräver energi. Den här energin måste fixeras inom cellen. Detta sker antingen genom att organismen aktivt fixerar ”ren” energi – som växterna gör – eller att de bryter ner organisk materia för att frigöra den energi som är bunden i bindningarna mellan atomerna i organismens otaliga molekyler.
Ytterligare ett kriterium för liv är att: Sammansättningen av ämnen inuti och utanför cellen är olika. Eftersom naturen har en strävan efter att utjämna skillnader och levande organismers avgränsning mot omvärlden – cellmembranet – är semipermeabelt, måste levande organismer ha en förmåga att reglera sin inre miljö. Detta för att de inre processerna i cellen skall kunna fungera optimalt – och att organismen i förlängningen kan överleva.
Ännu ett viktigt kriterium för levande organismer är att ha: Påverkan eller förändring i en organisms omgivning har positiv eller negativ inverkan på organismens inre processer. För att organismen antingen skall kunna utnyttja, eller skydda sig mot de förändringar som har skett i omgivningen, måste den ha en förmåga att kunna ”känna av” omgivningen och justera de inre processerna utifrån vad som är gynnsamt eller ogynnsamt i den yttre miljön.
Det kanske vitigaste kriteriet för en levande organism är kanske ändå att: Detta är det centrala hos allt levande. Organismens hela liv syftar till att den skall föra sina arvsanlag vidare. Nu skall man hålla i minnet att detta inte gäller ALLA organismer, utan alla arter. Alla organismer inom en och samma art kan av olika skäl inte föra sina arvsanlag vidare till nästa generation. Den vanligaste orsaken är att många individer dör innan de ens har uppnått könsmogen ålder då de kan para sig. Många råkar ut för sterilitet av en eller anan orsak.

Något om livets kemi.

Celler består av molekyler, där grundämnet kol ingår. Eftersom vissa kolföreningar ingår i levande organismer, kom man att kalla dem för organiska ämnen.
I början av 1800 – talet delade man in materia i levande och icke levande materia. Man antog också att det skulle finnas ett livsämne, något som skulle göra död materia levande. Den materia som ingick i ”död materia” betecknades som oorganisk och det som ingick i ”levande materia” kallades organisk. Den här indelningen lever kvar delvis än i dag. Man ansåg också att dessa två grupper var väl avskiljda, man kunde inte tillverka organiska ämnen ur oorganiska.

Den här uppfattningen kom att kullkastas på 1820 – talet, när en forskare framställde urinämne (urea) på syntetiskt väg.

De organiska ämnen som ingår i levande organismer är kolhydrater, fetter, proteiner och nukleinsyror.

Kolhydraterna är av olika sort. I grund och botten består dessa molekyler av tre grundämnen; kol, syre och väte. Antingen består kolhydrat av kedjeformade eller ringformade molekyler. Dessa molekyler innehåller antingen fem eller sex kolatomer. En sådan molekylring kallas en monosackarid. Två sådana ringformade molekyler hopkopplade bildar en disackarid och flera monosackarider hopkopplade i en kedja kallas polysackarid.
Polysackarider är bland annat cellulosa och stärkelse. Cellulosa ingår i stödjande vävnadsstrukturer och stärkelse i energilagrande.

Fetterna är sammansatta molekyler som består av en glycerolmolekyl (en trevärt alkohol) och tre långa kedjor av fettsyror.
Fettmolekyler är mycket energirika. De innehåller dubbelt så mycket energi som kolhydrat eller proteinmolekyler.

Proteiner är väldigt stora molekyler som består av aminosyror. Aminosyrorna är en molekyl, där en aminogrupp och en karboxylgrupp är bunden till en kolatom i mitten. Kolatomen bunder föruttom dessa grupper även en väteatom och en grupp som kan vara lite olika saker. Vad den sista gruppen består av avgör vilken aminosyra det blir. Det finns 22 olika aminosyror. Dessa är hopkopplade till långa kedjor och minst 50 st aminosyror lång molekyl är en protein. Vilka egenskaper molekylen kommer att ha bestäms av hur många och i vilken ordning aminosyrorna ingår i kedjan.

Nukleinsyror är molekylerna DNA består av och de styr cellernas tillverkning av protein. Protein är byggstrukturen i cellens olika delar.

Fotosyntes och cellandning.

Livet på jorden drivs med solenergi. I de gröna växternas klorofyller fångas solenergin och driver fotosyntesen, där vatten och koldioxid omvandlas till socker och syrgas:

6CO2 + 6H2O + ljusenergi → C6H12O6 + 6O2


Genom att tillverka socker (6H12O6), tillverkar de gröna växterna biomassa. Det de inte kan använda är syret.

Däremot kan andra organismer inte använda solljus och koldioxid måste utvinna energi och kol på annat sätt. Cellandningen kom att bli en lösning på detta problem. I den här reaktionen omvandlas socker (6H12O6) och syrgas (O2) till koldioxid (CO2), vatten (H2O) och energi. När energin (den bundna solenergin) är utvunnet, kan koldioxid och vatten återföras till växterna, som åter bildar om dessa till socker via fotosyntesen.
Autotrofa och heterotrofa organismer.

De levande organismerna utvinner sin energi och bygger upp sin biomassa på olika sätt. Autotrofa organismer utvinner sin energi från oorganisk materia. Denna grupp delas vidare in i fotoautotrofa och kemoautotrofa organismer. De fotoautotrofa utvinner sin energi direkt ur solenergi och bygger upp sin biommassa ur vatten och koldioxid. Sådana är de gröna växterna och vattenlevande växtplankton. De kemoautotrofa organismerna utvinner sin energi direkt ur organiska kemikalier, såsom svavel och kväveföreningar. Sådana är de svalel och kvävefixerande bakterierna.
De heterotrofa organismerna utvinner sin energi genom att bryta ned organisk materia.
Organismer som bryter ner död organisk materia kallas för saprofyter. Dessa är oftast svampar.

Cellens struktur

Cellen, livets minsta enhet har en viss schablonmässig struktur. Detta innebär att cellens grundkonstruktion är densamma hos alla. Den grundläggande strukturen hos en djurcell respektive växtcell ser du på bild 1.
Bild 1.Eukaryota celler. En djurcell och en växtcell. Notera skillnaderna mellan de två

Passiv transport

Eftersom naturen ”strävar” efter jämvikt, kommer det att finnas ett strävan efter utjämning av koncentrationer på membranets två sidor. Därför går vatten i diffusion från hög koncentrationer till låg. Molekyler större än vatten kan inte penetrera membranet måste de transporteras därigenom via kanalproteiner. Även här går transporten från hög koncentration till låg. Kanalproteinerna är formade som rör. De bildar ett hål som tränger rakt igenom cellmembranet. Kanalproteiner tillåter bara rörelse med koncentrationsgradienten genom diffusion. Vissa kanaler är alltid öppna, medan andra har portar som kan öppnas eller stängas. Om portarna är öppna eller inte beror av tillståndet inne i cellen eller av miljön utanför den. Cellen stänger portarna när salthalten utanför ökar och förhindrar på så sätt att jonkoncentrationen i cellen ökar.

Transportproteiner kan liknas vid slussar. De öppnas bara mot ena sidan av membranet. När rätt jon eller molekyl fastnar i öppningen, ändras transportproteinets form. Den ändrade formen leder till att proteinet istället öppnar sig mot membranets andra sida, där jonen eller molekylen släpps fri.

Aktiv transport

Passiv transport för materia över en membran utan energiinvestering från hög koncentration till låg. För att transport skall ske från låg koncentration till hög, måste energi tillföras för att driva processen. Energin tillförs i form av ATP.

Endocytos och exocytos

Bara joner och mindre molekyler kan passera genom aktiv eller passiv transport genom cellmembranet. Eukaryota organismer kan dock ta in större molekyler och partiklar i cellen genom att omsluta dem med cellmembranet (endocytos) (se bild 2). Först bildar cellmembranet en ficka runt partikeln. Sedan lämnar fickan cellmembranet så att en membranomsluten blåsa bildas. Detta sätt att inta partiklar kallas endocytos.
Bild 2. Exocytos och endocytos

I regel smälter den bildade blåsan samman med andra blåsor inne i cellen som är fulla av nerbrytande enzymer lysosomer. På så sätt bryts innehållet ner till mindre molekyler, som cellen kan utnyttja som energikälla eller byggstenar.

När en cell istället utsöndrar ett ämne kallas processen exocytos. Cellen omsluter ämnet med en membranblåsa som sedan transporteras till cellmembranet där innehållet töms ut ur cellen.

Fortplantning.

Varje levande organism har en förmåga att fortplanta sig och på detta sätt föra sina arvsanlag vidare. I grund och botten finns det två olika sätt att fortplanta sig; på könlös väg eller på könlig väg
Könlös fortplantning innebär att föräldraindividen ensamt ”ger upphov till” en avkomma. Avkomman kommer då vara en exakt genetisk kopia – en klon – av föräldern. Likt föräldern har denna avkomma en dubbel kromosom uppsättning (diploid).
Könlös fortplantning kan antingen vara vanlig celldelning (mitos, se längre fram) – vilket innebär att en encellig organism delar sig i två identiskt lika delar, eller avknoppning, där den flercelliga föräldraindividen bygger upp och knoppar av en avkomma. Det senare förekommer bland annat hos hydror och maneter.
Även revbildande växter har en liknande fortplantningssätt; de skjuter sidoskott, vilket sedan slår rot och växer upp till en identiskt lik planta. Men eftersom kontakten mellan de två plantorna fortfarande bibehålls, kan man ifrågasätta om det är riktigt att tala om två individer.

Könlig fortplantning innebär att det finns två olika kön inom arten, en honlig och en hanlig. För att fortplantning skall vara möjlig inom en sådan art, måste både honan och hanen ge var sin könscell. Dessa könsceller har en enkel kromosomuppsättning (haploida), vilket är ju en förutsättning för att den könliga fortplantningen skall fungera; hade de haft en dubbel kromosomuppsättning, skulle avkomman ha för många kromosomer.
Könscellerna från honan och hanen smälter samman till att bilda avkomman.

Man kan naturligtvis undra vad som kan vara nyttan med könlig fortplantning. Att bara dela sig på könlöst sätt gör att organismen inte behöver ödsla tid och energi på partnersök, parning osv. Däremot kommer avkomman att vara en identisk kopia av föräldraorganismen.
Ur ett evolutionärt hänseende är detta ofördelaktigt. Om alla är lika och det inträffar en förändring i miljön som dödar föräldraorganismen, dör samtliga individer, eftersom de är ju genetiskt lika och påverkas av miljöförändringen på samma sätt.
Om det däremot finns en genetisk variation individerna emellan så kommer kanske bara en del av individerna inom arten att dö. Resten överlever. Det är den könliga förökningens stora fördel.

Livets organisationsnivåer

Alla levande organismer är uppbyggd enligt i princip samma modell.

Laborationslänkar

Framställning av DNA
Genetisk räknestuga

Övriga länkar

Tillbaka till huvudsidan
Naturkunskap B
Biologi A
Biologi B

Email: laszlo.pongo@spray.se