Βιολογία Γ λυκειου ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ
Σειρά: Γενικό Λύκειο Θετικές Επιστήμες Νότα Λαζαράκη, Βιολογία Γ Λυκείου Γενικής Παιδείας Υπεύθυνος έκδοσης: Αποστόλης Αντωνόπουλος Θεώρηση κειμένου: Κυριάκος Εμμανουηλίδης Σελιδοποίηση-στοιχειοθεσία, σχεδιασμός εξωφύλλου: Γεωργία Λαμπροπούλου e-mail συγγραφέα: notalaz@otenet.gr Copyright 2012 ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ, Νότα Λαζαράκη για την ελληνική γλώσσα σε όλο τον κόσμο ISBN: 978-960-6881-33-6 Απαγορεύεται η με οποιονδήποτε τρόπο, μέσο και μέθοδο αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, μετάφραση, διασκευή, θέση σε κυκλοφορία, παρουσίαση, διανομή και η εν γένει πάσης φύσεως χρήση και εκμετάλλευση του παρόντος έργου στο σύνολό του ή τμηματικά, καθώς και της ολικής αισθητικής εμφάνισης του βιβλίου (στοιχειοθεσίας, σελιδοποίησης κ.λπ.) και του εξωφύλλου του, σύμφωνα με τις διατάξεις της υπάρχουσας νομοθεσίας περί προστασίας πνευματικής ιδιοκτησίας και των συγγενικών δικαιωμάτων περιλαμβανομένων και των σχετικών διεθνών συμβάσεων. Σωτήρος και Αλκιβιάδου 132, Τ.Κ. 185 35 Πειραιάς τηλ.: 210 4112507, fax: 210 4116752 www.poukamisas.gr, publications@poukamisas.gr
ΝΟΤΑ λαζαρακη Βιολογία Γ λυκειου ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ
Στον Νίκο πρόλογος Το μάθημα της Βιολογίας Γενικής Παιδείας της Γ Λυκείου προσφέρει τη δυνατότητα στους μαθητές να γνωρίσουν ένα μικρό μέρος από τη μαγεία του φυσικού κόσμου και των οργανισμών. Οι μαθητές προέρχονται από όλες τις κατευθύνσεις και οι επαγγελματικοί τους προσανατολισμοί συχνά είναι διαφορετικοί από το γνωστικό αντικείμενο της επιστήμης της Βιολογίας. Για τον λόγο αυτό, η διδασκαλία του συγκεκριμένου μαθήματος αποτελεί πρόκληση για κάθε εκπαιδευτικό Βιολόγο, ο οποίος οφείλει να συνδυάζει διαρκώς την απλοποίηση εννοιών και φαινομένων με τη διατήρηση του επιστημονικού ύφους και την αναζήτηση τακτικών που θα συμβάλλουν στην όξυνση του ενδιαφέροντος των μαθητών του και, κυρίως, στην αποτελεσματικότητά τους στις εξετάσεις. Με την ευχή το βιβλίο αυτό να συμβάλει στην επίτευξη όλων των προηγούμενων στόχων. Η συγγραφέας
Περιεχόμενα Κεφάλαιο 1: Άνθρωπος και υγεία 1.1 Παράγοντες που επηρεάζουν την υγεία του ανθρώπου...σελ. 11 1.2 Μικροοργανισμοί...σελ. 14 1.3 Μηχανισμοί άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού-βασικές αρχές ανοσίας... σελ. 42 Κεφάλαιο 2: Άνθρωπος και περιβάλλον 2.1 Η έννοια του οικοσυστήματος...σελ. 111 2.2 Ροή ενέργειας...σελ. 117 2.3 Βιογεωχημικοί κύκλοι...σελ. 168 2.4 Ο ανθρώπινος πληθυσμός...σελ. 193 Κεφάλαιο 3: Εξέλιξη 3.1 Εισαγωγή...σελ. 255 Απαντήσεις στις ερωτήσεις του βιβλίου...σελ. 293
Κεφάλαιο Άνθρωπος και υγεία
1.1 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΥΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ Ανάλυση θεωρίας Ομοιόσταση Το περιβάλλον στο οποίο ζει ο άνθρωπος μεταβάλλεται διαρκώς. Ο ανθρώπινος οργανισμός διαθέτει μηχανισμούς με τους οποίους διατηρεί σταθερό το εσωτερικό του περιβάλλον. Οι μηχανισμοί αυτοί εξασφαλίζουν την εύρυθμη λειτουργία του οργανισμού και την επιβίωσή του. Ομοιόσταση ονομάζεται η ικανότητα του οργανισμού να διατηρεί σταθερές τις συνθήκες του εσωτερικού του περιβάλλοντος, όπως η θερμοκρασία και η συγκέντρωση διάφορων συστατικών, παρά τις εξωτερικές μεταβολές. Ομοιοστατικοί μηχανισμοί Οι ομοιοστατικοί μηχανισμοί του ανθρώπινου οργανισμού μεταξύ άλλων ρυθμίζουν: τη θερμοκρασία του σώματος (στη ρύθμιση της θερμοκρασίας συμβάλλει σημαντικά το δέρμα), τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα, το ph του αίματος, το οποίο πρέπει να παραμένει σταθερό στην τιμή 7,4, τα επίπεδα του CO2 στο αίμα, το ανοσοβιολογικό σύστημα, που αποτελεί ιδιαίτερο ομοιοστατικό μηχανισμό για την αναγνώριση και την εξουδετέρωση των παθογόνων μικροοργανισμών. Ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος Χαρακτηριστικό παράδειγμα ομοιοστατικού μηχανισμού του ανθρώπινου οργανισμού αποτελεί ο μηχανισμός ρύθμισης της θερμοκρασίας του σώματος στους 36,6 C, όταν το άτομο εκτίθεται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη ή μικρότερη από αυτήν του σώματός του. Ουφ! Κάνει ζέστη! Όταν το άτομο βρίσκεται σε χώρο με θερμοκρασία μεγαλύτερη από τους 36,6 C, η θερμότητα που φτάνει συνεχώς από το περιβάλλον τείνει να αυξήσει τη θερμοκρασία του σώματός του. Όμως, μία σειρά από διαδοχικές αντιδράσεις, στις οποίες κύριο ρόλο παίζει ο εγκέφαλος, αποτρέπουν την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος. ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ 11
ΑΝΘΡωΠΟΣ ΚΑΙ ΥΓΕΙΑ Η διαδοχή αυτών των αντιδράσεων είναι: Οι θερμοϋποδοχείς του δέρματος, που είναι ειδικά νευρικά σωμάτια, ανιχνεύουν τις μεταβολές της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Μέσω των θερμοϋποδοχέων ειδοποιείται ο εγκέφαλος με ειδικά μηνύματα που αποστέλλονται στο κέντρο γενικών αισθήσεων του. Στη συνέχεια, το ειδικό κέντρο ρύθμισης της θερμοκρασίας αποστέλλει μηνύματα: στους ιδρωτοποιούς αδένες, οπότε και προκαλείται έκκριση ιδρώτα. στα αγγεία της επιφάνειας του δέρματος, τα οποία διαστέλλονται. Ο συνδυασμός αυτών των δύο αντιδράσεων συμβάλλει στη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος ως εξής: Τα αγγεία που έχουν διασταλεί φέρουν μεγάλες ποσότητες αίματος προς την επιφάνεια του δέρματος, η οποία ταυτόχρονα ψύχεται λόγω της εξάτμισης του ιδρώτα. Το αίμα που φτάνει στα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος ψύχεται, και καθώς επιστρέφει με την κυκλοφορία στο εσωτερικό του οργανισμού, αποτρέπει την αύξηση της θερμοκρασίας του. 12 ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ
1.1 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΥΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΝΘΡωΠΟΥ Όταν το άτομο βρίσκεται σε ψυχρό περιβάλλον συμβαίνουν μία σειρά από διαδοχικές αντιδράσεις, που αποτρέπουν την πτώση της θερμοκρασίας του σώματος. Μπρρ! Κάνει κρύο! Οι αντιδράσεις που αποτρέπουν τη μείωση της θερμοκρασίας του σώματος είναι: Μέσω των θερμοϋποδοχέων ειδοποιείται ο εγκέφαλος με μηνύματα που αποστέλλονται στο κέντρο γενικών αισθήσεων του. Το ειδικό κέντρο ρύθμισης της θερμοκρασίας αποστέλλει μηνύματα: στους μυς, οι οποίοι συστέλλονται (ρίγος ή τρέμουλο). στα αγγεία της επιφάνειας του δέρματος, τα οποία συστέλλονται. Από τη συστολή των μυών παράγεται θερμότητα και αυξάνεται η θερμοκρασία του σώματος. Η συστολή των αγγείων προς το εσωτερικό του σώματος μειώνει τις απώλειες θερμότητας. Ο συνδυασμός αυτών των δύο αντιδράσεων συμβάλλει στη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος. Η ομοιόσταση διαταράσσεται... Κάθε διαταραχή της ομοιόστασης είναι δυνατό να προκαλέσει την εκδήλωση διάφορων ασθενειών. Οι διαταραχές της ομοιόστασης μπορεί να οφείλονται: σε παθογόνους μικροοργανισμούς, σε ακραίες μεταβολές των περιβαλλοντικών συνθηκών (θερμοκρασία, ακτινοβολίες, διαθεσιμότητα οξυγόνου), στον τρόπο ζωής (κάπνισμα, αλκοόλ κ.λπ.). Όταν διαταράσσεται η ομοιόσταση ο οργανισμός αντιδρά για να την αποκαταστήσει. Η αδυναμία αποκατάστασης της ομοιόστασης μπορεί να οδηγήσει σε ανεπανόρθωτη βλάβη του οργανισμού, ακόμη και στον θάνατο. ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ 13
ΑΝΘΡωΠΟΣ ΚΑΙ ΥΓΕΙΑ 1.2 ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Ποιοι οργανισμοί χαρακτηρίζονται ως μικροοργανισμοί; Μικροοργανισμοί ή μικρόβια ονομάζονται οι οργανισμοί που δεν διακρίνονται με γυμνό μάτι, διότι έχουν μέγεθος μικρότερο από 0,1mm. Οι μικροοργανισμοί ζουν: στο φυσικό περιβάλλον. Παράδειγμα μικροοργανισμών που περνούν όλη τη ζωή τους στο φυσικό περιβάλλον είναι τα νιτροποιητικά βακτήρια. στο εσωτερικό ενός άλλου οργανισμού είτε καθόλη τη διάρκεια της ζωής τους είτε ένα μέρος από αυτήν. Οι μικροοργανισμοί αυτοί ονομάζονται παράσιτα και ο οργανισμός που τους φιλοξενεί λέγεται ξενιστής. Ένας τρόπος διάκρισης των μικροοργανισμών Οι μικροοργανισμοί ανάλογα με το αν προκαλούν ή όχι διαταραχές στην υγεία του ανθρώπου διακρίνονται σε: παθογόνους, μη παθογόνους, δυνητικά παθογόνους. Παθογόνοι είναι οι μικροοργανισμοί που χρησιμοποιούν τον άνθρωπο ως ξενιστή τους και είναι δυνατό να προκαλέσουν διαταραχές στην υγεία του. Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί είναι μη παθογόνοι, δηλαδή δεν είναι βλαβεροί για τον άνθρωπο, ενώ μερικοί είναι χρήσιμοι και απαραίτητοι διότι συμμετέχουν σε σημαντικές διεργασίες, όπως η αποικοδόμηση της νεκρής οργανικής ύλης. Επιπλέον κάποιοι άλλοι χρησιμοποιούνται από τον άνθρωπο για την παραγωγή ουσιών χρήσιμων σε διάφορους τομείς, όπως στην υγεία, στη διατροφή κ.λπ. Οι δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί, όπως το βακτήριο E. coli που ζει στο έντερο, είναι μικροοργανισμοί που συμβιώνουν με τον άνθρωπο. Όταν βρίσκονται σε μικρό αριθμό και δεν μεταναστεύουν σε άλλους ιστούς και όργανα, αποτελούν τη φυσιολογική μικροχλωρίδα του ανθρώπου. Οι μικροοργανισμοί αυτοί είναι ωφέλιμοι είτε διότι παράγουν χρήσιμες χημικές ουσίες, τις οποίες δεν μπορεί να συνθέσει μόνος του ο οργανισμός (π.χ. βιταμίνη Κ από την E. coli) είτε διότι συμβάλλουν στην άμυνα του οργανισμού. Αν όμως για κάποιο λόγο αυξηθούν, όπως συμβαίνει όταν ο ξενιστής παρουσιάζει μειωμένη αντίσταση, ή βρεθούν σε άλλους ιστούς, τότε προκαλούν την εκδήλωση ασθενειών. 14 ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ