Bios Biologi 1 by Cappelen Damm

BM-Bios-Biologi1-omsl.qxp:Layout 1

. . . . . . . .

09:28

. . . . . . . .

Side 1

. . . . . . . .

BIOS

. . . . . . . .

22-06-10

Biologi 1

BIOS Biologi 1 dekker læreplanen i biologi for studiespesialiserende utdanningsprogram på Vg2.

Sletbakk • Gjærevoll Håpnes • Hessen • Heskestad

Læreverket består av: • Bok som inneholder både grunndel og studiedel • Gratis nettsted

BOKMÅL

ISBN 978-82-02-26404-8

9 788202 264048 www.cappelen.no

. . . . . . . .

Marianne Sletbakk • Inger Gjærevoll • Arnodd Håpnes • Dag O. Hessen • Per Audun Heskestad

BIOS Biologi 1 BOKMÅL

. . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 2

© J.W. Cappelens Forlag AS, Oslo 2007 Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med J.W. Cappelens Forlag AS er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Grafisk formgiver: Kristine Steen, PDC Tangen Omslagsdesign: Kristine Steen, PDC Tangen Omslagsbilder: GV-Press/SPL, Getty Images/Ryan McVay og Samfoto/Ove Bergersen og Steinar Myhr Tegninger: Bjørn Norheim og Keops/Terje Sundby (kapittel 2) Forlagsredaktører: Anne Muniz og Eva Irgens Bilderedaktører: Anne Muniz og Eva Irgens Trykk: Livonia Print SIA, Latvia 2010 Utgave nr. 2 Opplag nr. 6 ISBN 978-82-02-26404-8 www.cappelendamm.no www.bios.cappelendamm.no

. . .2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 3

INNHOLD

Forord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1: Biologi som vitenskap . . . . . . . . . . . 7 1.1 1.2 1.3 1.4

Biologi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Biologiske arbeidsmetoder . . . . . . . . . . . 11 Systematikk og navngiving . . . . . . . . . . . . 13 Biologi i mediesamfunnet . . . . . . . . . . . . 19 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4: Hormonsystem og nervesystem hos mennesket 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8

2: Celler 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Eukaryote og prokaryote organismer . . 26 Eukaryote celler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Prokaryote celler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Bakterier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Arkebakterier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Virus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Prioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Fra prokaryot til eukaryot organisme . . . 51 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

5: Transport og bevegelse hos mennesket . . . . . . . . . . . . . . . . 117 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

3: Transport gjennom cellemembranen . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.1 Cellemembranen kontrollerer transport ut og inn av celler . . . . . . . . . . 60 3.2 Hvordan cellemembranen er bygd opp 60 3.3 Transport gjennom cellemembranen . . . 64 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

. . 75 Vev, organer og organsystemer . . . . . . . 76 Kommunikasjonen i kroppen skjer gjennom hormoner og/eller nerver . . . . 79 Hormonsystemet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Stoffer som påvirker hormonsystemet . 83 Nerveceller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Stoffer som påvirker nervesystemet . . . 91 Det sentrale og det perifere nervesystemet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Sansene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

Sirkulasjonssystemet . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Gassutvekslingssystemet . . . . . . . . . . . . 124 Fordøyelsessystemet . . . . . . . . . . . . . . . 128 Ekskresjonssystemet . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Bevegelsessystemet . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

6: Menneskets immunforsvar 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7

. . . 153 Infeksjonsforsvaret . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Det uspesifikke forsvaret . . . . . . . . . . . . 155 Det spesifikke forsvaret – immunforsvaret . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Beinmargen og lymfesystemet . . . . . . . 161 Vaksine og serum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Hiv og aids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Organdonasjon og medisinske kriterier for død . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Innhold

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 4

Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

7: Formering hos planter 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8

. . . . . . . . 179 Utviklingen av plantelivet . . . . . . . . . . . . 180 Formering hos planter . . . . . . . . . . . . . . 183 Generasjonsveksling hos planter . . . . . 183 Alger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Moser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Karsporeplanter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Frøplanter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Sporeplanten dominerer hos landplantene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

8: Planter: transport, vekst og utvikling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9

Bygningstrekk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Rota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Stengelen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Bladet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Transport av vann . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Transport av fotosynteseprodukter . . . . 213 Vekst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Utvikling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Plantenes reaksjon på ytre stimuli . . . . 219 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

Organsystemer hos ulike dyregrupper . . . . . . . . . . . . 231

9.1 9.1 9.1 9.1

Dyr i protistriket og dyreriket . . . . . . . 232 Sirkulasjonssystemet . . . . . . . . . . . . . . 233 Gassutvekslingssystemet . . . . . . . . . . 240 Utskilling – ekskresjon og osmoregulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

10: Formering hos dyr . . . . . . . . . . 259 10.1 Utviklingen av dyrelivet . . . . . . . . . . . . 260 10.2 Ukjønnet formering og generasjonsveksling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 10.3 Kjønnet formering . . . . . . . . . . . . . . . . 263 10.4 Eksempler på dyr med ukjønnet formering eller generasjonsveksling . . 266 10.5 Eksempler på dyr med bare kjønnet formering . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

11: Formering hos mennesket 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5

. . 283 Formeringssystemet . . . . . . . . . . . . . . 284 Mannen produserer sædceller . . . . . 288 Kvinnen produserer eggceller . . . . . . 290 Befruktning og svangerskap . . . . . . . 293 Seksuelt overførbare sykdommer og livsstil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

. . .4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 5

12: Variasjon og tilpasning

14: Evolusjon og atferd

13: Biologisk mangfold

Stikkordliste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Fotoleverandører . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 Systematisk oversikt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

. . . . . 303 12.1 Hva er en art? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 12.2 Biologisk mangfold er et resultat av evolusjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 12.3 Habitater og nisjer . . . . . . . . . . . . . . . . 313 12.4 Populasjoner varierer over tid . . . . . . 317 12.5 Spredning og utbredelse . . . . . . . . . . 322 12.6 Habitatendringer – fragmentering av landskapet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 13.10

. . . . . . . . . 337 Myldrende mangfold . . . . . . . . . . . . . . 338 Tre nivåer av biologisk mangfold . . . 340 Mønstre i mangfold . . . . . . . . . . . . . . . 345 Naturen i forandring . . . . . . . . . . . . . . 348 Monokulturer og fremmede arter . . . 350 Internasjonalt bevaringsarbeid . . . . . 353 Fordeling av miljøansvaret i Norge . . 354 Vern og bevaring av biologisk mangfold i norsk natur . . . . . . . . . . . . 356 Bevaring og etikk . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Miljøvernorganisasjonene er viktige i miljødebatten . . . . . . . . . . . . . 361 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

. . . . . . . . . 369 14.1 Atferd – et resultat av evolusjon . . . . 370 14.2 Stimulering, motivering og pregning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 14.3 Orientering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 14.4 Kommunikasjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 14.5 Paringsatferd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 14.6 Læring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Innhold

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 6

Forord Kunnskapsløftet har gitt oss et nytt programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram: biologi 1 på 5 uketimer. Formålet med programfaget er at det skal være et allmenndannende fag og gi grunnlag for å kunne bruke biologisk fagkunnskap i ulike sammenhenger i teoretiske og praktiske situasjoner: når du arbeider med forskjellige miljøutfordringer, når du forsøker å forstå problemer knyttet til livsstil, kropp og helse, og når du vurderer etiske sider ved biologisk informasjon. Programfaget skal også forberede til videre studier i biologi og biologirelaterte fag som sykepleie, medisin, odontologi, fysioterapi og idrettsfag. Naturen er en flott læringsarena. Der kan du oppleve glede og undring over naturens mangfold og skjønnhet, og du kan erfare naturens sårbarhet. Først de siste årene har vi tatt inn over oss at ansvaret for kloden angår oss alle, og forstått at enkeltmennesket må ta ansvar. Vi har ønsket å lage et læreverk som skaper interesse for biologifaget og som gir deg biologikunnskap, innsikt og forståelse. Det gir deg et godt grunnlag for å vurdere kvaliteten på all informasjon som strømmer inn over deg, slik at du kan ta stilling til biologiske problemstillinger.

Bios biologi 1 er en alt-i-ett-bok med teori, oppgaver og øvinger. Grunndelen inneholder teoristoff med margtekster som forklarer vanskelige ord eller utdyper grunnteksten, rammer som oppsummerer sentralt stoff, fordypningsstoff med utdypende stoff i forlengelsen av læreplanen, og sammendrag – en punktvis oppsummering av hele kapittelet. Hvert kapittel begynner med kompetansemålene som er omtalt i det påfølgende kapittelet. Du bør se på læreplanens kompetansemål mens du arbeider med faget. Etter hvert kapittel finner du en studiedel med oppgaver som varierer fra lette repetisjonsoppgaver til vanskeligere oppgaver, der du kanskje må søke i oppslagsbøker og på Internett. Disse oppgavene er merket med . Sist i studiedelen finner du både raske og mer tidkrevende øvinger. Takk til konsulenter, tegnere og andre som har gitt råd og innspill til arbeidet med boka. Vi er takknemlige for alle tilbakemeldinger som kan gjøre læreboka bedre.

(...) Å nei, er jorda så grøn og herleg! Og strålar himlen så blå og klår! Vi står og stirer. Det er utroleg At denne verda kan vere vår … (...) HALLDIS MOREN VESAAS, FRÅ «FANGAR», 1929

Lykke til med biologifaget! Oslo, april 2007

Marianne Sletbakk, Inger Gjærevoll, Arnodd Håpnes, Dag O. Hessen og Per Audun Heskestad

. . .6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 7

DU SKAL KUNNE

• planlegge og gjennomføre undersøkelser i laboratorium fra alle hovedområdene, rapportere fra arbeidet med og uten digitale verktøy og peke på feilkilder i undersøkelsene • gjennomføre et større feltarbeid og bruke biologiske metoder til å samle inn, kartlegge og utforske ulike typer organismer og legge fram resultatene fra undersøkelsene • observere og navngi noen vanlige arter fra ulike biotoper og sammenlikne dem med hensyn til fellestrekk og variasjon ved å bruke kunnskaper fra systematikk • trekke ut informasjon fra biologiske tekster, brosjyrer, aviser, bøker og fra Internett, og vurdere hvordan informasjonen er underbygd

. . . .

1: Biologi som vitenskap

. . . .

Biologi er læren om alle levende organismer på jorda. Kloden vår er sannsynligvis 4,5 milliarder år gammel, og vi regner med at de første levende organismene oppstod for mer enn 3,5 milliarder år siden. Når du nå skal lære om organismene på jorda og området de lever i, må du både tilegne deg biologisk kunnskap og gjøre aktive observasjoner på laboratoriet og ute i naturen. Da får du et godt grunnlag for å forstå og ta stilling til biologiske problemstillinger. I samfunnet vårt i dag er de mer aktuelle enn noen gang, f.eks. i avisene. Biologene har systematisert alle kjente levende organismer etter oppbygning og utseende. Når du nå får kunnskap om hva som kjennetegner de forskjellige organismene og lærer å bruke bestemmelseslitteratur, kan du etter hvert klare å finne ut hvilken art en organisme tilhører.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

. . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 8

1.1 Biologi Hva er biologi? Bios = liv, logos = lære Miljø: de forholdene og betingelsene organismen lever under. Milieu (fransk) = midt i

Hva er biologi? Det korte svaret er at biologi er læren om alt levende, eller litt mer presist at biologi er studiet av levende organismer og hvordan de forholder seg til hverandre og sitt miljø. Det lange svaret vil omfatte resten av denne boka, selv om også den må sies å være en kortversjon. Læren om livet omfatter svært mye, og biologi overlapper med fag som medisin og kjemi.

Biologi er studiet av levende organismer og hvordan de forholder seg til hverandre og sitt miljø.

Levende eller ikke-levende Det er faktisk ikke så helt enkelt å trekke et skarpt skille mellom liv og ikke-liv som man kanskje skulle tro. Alle organismer er satt sammen av forskjellige byggesteiner som i og for seg ikke er levende, men hvor summen er levende. Et • • • • • •

felles kjennetegn for alle levende organismer er at de er bygd opp av celler reproduserer seg selv ved hjelp av arvestoffet DNA vokser og utvikler seg tar til seg energi fra omgivelsene sanser omgivelsene rundt seg og reagerer på forandringer i omgivelsene har en høy grad av organisering inne i celler og vev

a) Virus (ebolavirus).

b) Bakterie (Heliobacter pylori). Hva er levende?

. . .8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 9

Hvis vi skal peke på ett karaktertrekk som forener alt levende, er det nettopp at arvestoff er bygd opp på samme måte. Dersom vi fant rester av DNA på Mars, ville vi med stor sannsynlighet kunne fastslå at det er eller har vært liv her. Denne felles oppskriften på liv forteller også noe om slektskapet mellom alt levende. Vi kan «vekke» gamle DNA-biter til live slik at de blir aktive igjen. Likevel vil vi ikke kalle DNA-biter levende. Hva da med virus? Virus består bare av korte DNA-fragmenter med noen få gener i et proteinskall, og de er helt avhengige av andre organismers cellemaskineri for å formere seg. Dermed er virus ikke levende organismer, men parasittiske DNA-biter.

Fagfelt innenfor biologien Protister er en variert gruppe av organismer. Eksempler på encellete protister er amøber og planktonalger. Eksempler på flercellete protister er tang og tare.

I løpet av ett døgn må døgnflua finne en partner og formere seg.

Biologi omfatter alt fra molekyler i celler til de store økosystemene på jorda. Cellebiologene eller molekylærbiologene studerer de komplekse prosessene som foregår inne i cellene. Mikrobiologene studerer bakterier, encellete protister og virus, og cellebiologien, studiet av cellene, begynte nettopp her. Botanikeren, mykologen og zoologen studerer henholdsvis planter, sopp og dyr. For å forstå hvordan en organisme forholder seg til miljøet både på utsiden og på innsiden, er det nødvendig å vite hvordan den er bygd og fungerer – organismens anatomi og fysiologi. Økologen ser lenger enn til organismenes indre og studerer nettverkene av forbindelser mellom artene, og hver art påvirker omgivelsene – og påvirkes av dem. Selv en døgnflues liv er ikke så enkelt som vi kanskje skulle tro. Med sin anatomi, sin fysiologi og sin atferd skal den klare seg gjennom en utfordrende barndom på elvebunnen. Den skal overleve tørke eller flom, spise uten selv å bli spist i et kappløp med konkurrenter og fisk på vei mot den endelige eksamen i livet: det ene døgnet da den som voksen skal sverme og finne seg en partner. Den kompliserte veven av liv og livsprosesser som enhver art tar del i, er også en del av en kontinuerlig utviklingsprosess, og evolusjonsbiologen studerer hvordan arter tilpasser seg og endres, og hvordan nye arter kan oppstå. Noen biologer studerer spesielle prosesser, noen studerer spesielle arter, noen studerer samspillet mellom dem, og i noen tilfeller får fagfeltet navn etter hvor man studerer dette. En marinbiolog studerer livet i havet enten det er snakk om mikroskopiske planktonalger eller hval. De fleste biologer bruker kunnskap fra flere ulike felter innenfor biologien. Dette gjelder ikke minst i økologi, der de studerer både samspillet mellom organismer i et økosystem og betydningen av miljøer rundt – klima, vær og vind, lys, vann, næringsstoffer osv. Samtidig er de fleste biologer på en eller annen måte opptatt av hvordan arv og gener påvirker de organismene eller prosessene de studerer.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 10

Yrker

Kriminalteknikere kan identifisere personer ut fra ørsmå DNA-spor.

Det finnes altså svært mange arbeidsområder for biologer, og som de fleste andre fagfelter er biologi blitt svært spesialisert. La oss ta en cellebiolog og en økolog som eksempler på de mange yrkene man kan velge som biolog. Om man har tatt en utdannelse i biologi og spesialisert seg på genetiske metoder, blir man genetiker eller molekylærbiolog, og med det som utgangspunkt kan man arbeide med for eksempel forskning på en eller annen spesiell prosess eller organisme. Man kan være forsker ved en høyskole eller et universitet, eller man kan være ansatt som forsker i for eksempel næringsmiddelindustrien eller legemiddelindustrien. Som genetiker kan man også arbeide som kriminaltekniker og studere DNA-spor, en metode som har revolusjonert etterforskningsarbeidet i kriminalsaker (og farskapssaker), og som ut fra en mikroskopisk blodflekk eller et hårstrå med nær 100 % sannsynlighet kan identifisere gjerningspersonen. Som økolog kan du også arbeide som forsker, enten for rett og slett å finne ut mer om naturen og forstå sammenhengene, eller for å studere effekten av en eller annen menneskelig påvirkning. Noen økologer forsker i dag på virkningen av klimaendringer, og da arbeider de gjerne i store forskningsprogrammer med deltakere fra flere nasjoner og forskjellige fagfelter. Økologer forsker også på hva som skaper forandringer i populasjoner av arter, f.eks. hva som styrer de store svingningene vi ser hos en del fiskearter. Dette gir ikke bare en bedre forståelse av om det for eksempel er mengden av mat eller fiender, om det er havtemperatur eller fiskerier som skaper svingningene, men det er også et viktig verktøy slik at vi kan forvalte populasjonene bedre. Derfor arbeider mange marinbiologer med slike økologiske studier både ved universiteter og ved institutter som Norges havforskningsinstitutt eller Norsk institutt for naturforskning. Det er også en del økologer som er ansatt i kommuner eller i staten (f.eks. i Miljøverndepartementet) for å arbeide med kartlegging, forvaltning og vern av norsk natur. Dessuten er det mange økologer som arbeider med undervisning.

. . . 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 11

1.2 Biologiske arbeidsmetoder endrete teorier

observasjon, ideer, eksisterende teorier hypoteser

I læreplanen står det: «For å utvikle kunnskap om metoder og tenkemåter i biologi er det nødvendig å arbeide både praktisk og teoretisk med programfaget. Vekselvirkningen mellom teoretiske kunnskaper og praktiske ferdigheter og opplevelser fra laboratoriet og feltarbeid er grunnleggende for biologisk forståelse.» Det vi si at du lærer biologi gjennom å lese teori, men at det du lærer ved å observere og undersøke selv, er like viktig.

forsøk

bekreftet

ikke bekreftet

Figuren viser leddene i den naturvitenskapelige arbeidsmetoden.

Svarte svaner (Cygnus atratus) lever naturlig i Australia og på New Zealand.

Den naturvitenskapelige arbeidsmetoden For å finne ut av hvordan levende organismer oppstår, hvordan de fungerer og har utviklet seg, og hvordan de forholder seg til hverandre og miljøer omkring, bruker biologer den naturvitenskapelige arbeidsmetoden. Den naturvitenskapelige arbeidsmetoden begynner ofte med en observasjon. Ut fra observasjonen forsøker biologen å finne en eller flere mulige forklaringer, hypoteser. For å teste gyldigheten av en hypotese gjør vi ofte forskjellige forsøk for å bekrefte eller avkrefte den. Dersom hypotesen ikke stemmer, kan vi begynne på nytt med en ny hypotese eller nye forsøk. Denne måten å arbeide på med logiske slutninger steg for steg kalles deduksjon eller den hypotetisk-deduktive metoden. Det er også mange studier som ikke er basert på forsøk, f.eks. undersøkelser av biologisk mangfold i et økosystem eller genetiske studier for å påvise graden av slektskap mellom arter. Grunnlaget for den viktigste biologiske teorien, Darwins evolusjonsteori, ble for eksempel lagt gjennom langvarig observasjon av mangfold, av variasjon innenfor og mellom arter, studium av økologiske tilpasninger og andre studier som til sammen utgjorde brikker i et puslespill. Biologiske metoder bygger som regel på forskjellige former for analyser – alt fra telling, måling og veiing til avanserte instrumentanalyser og matematiske analyser og modeller. Ofte er det slik at man på grunnlag av et visst antall forsøk eller et visst antall observasjoner trekker generelle slutninger. Induksjon kalles det. Slike induktive slutninger kan brukes til å sette opp teorier, men ikke noe bevis. For eksempel vil det for en europeer være naturlig å trekke den slutning av vanlige observasjoner at alle svaner er hvite, for vi ser jo aldri svarte svaner. I dette tilfellet blir teorien feil, for det finnes faktisk svarte svaner.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:08

Side 12

Det er allikevel ofte slik at forskning først og fremst er motivert av ønsket om å vite mer, uten at det ligger noen bestemt hypotese bak. Mange biologiske spørsmål har ikke entydige svar, og mye biologisk forskning gir ikke endelige svar med to streker under. Biologiske problemstillinger er ofte sammensatte, og det er mange faktorer som spiller inn. Ofte må vi akseptere at det er en større eller mindre grad av usikkerhet, selv om vi stadig vet mer.

Feltarbeid

En biotop (fra gresk bios = liv og topos = sted) er levestedet til dyr og/eller planter som naturlig lever sammen. Eksempler er bjørkeskog, myr og eng.

En enkel insektfelle lager du ved å grave ned en melkekartong eller en plastflaske med avskåret topp. Ha i litt kullsyreholdig vann (f.eks. Farris). Det bedøver dyrene. Hvis det er fare for mye regn, lager du et tak over fella.

Feltarbeid vil si praktisk arbeid ute i naturen. Gjennom feltarbeid skal du øve opp evnen til å undersøke og registrere det du observerer. Du får også øving i å bruke håndbøker, utstyr og metoder for å hente inn de opplysningene du er ute etter. Når du skal undersøke planter, kan du se på hvor mange forskjellige arter det er, og hvordan de er tilpasset miljøet de lever i. Du kan sammenlikne biotoper som for eksempel løvskog og barskog. Nyttige arbeidsmetoder i feltarbeid er ruteanalyse og linjeanalyse. Ruteanalyse vil si at du måler opp et areal på for eksempel 1 x 1 meter. Der registrerer du det du finner av arter, og hvor mange det er av hver art. Når vi registrerer planter eller sopp, teller vi som regel ikke nøyaktig hvor mange individer det er av en plante, men vi finner plantens dekningsgrad. Dekningsgraden til en art vil si hvor mange prosent arten dekker av det arealet vi undersøker. Linjeanalyse går ut på å trekke en linje gjennom forskjellige biotoper, f.eks. fra et vann, gjennom ei myr og inn i en skog – eller opp en dalside. Ved linjeanalyse er det viktig å få fram gradienter langs linja, f.eks. fra vått til tørt eller fra lyst til skyggefullt. På forskjellige steder langs linja gjør du ruteanalyser slik at du kan danne deg et bilde av hvordan artene er tilpasset de varierende naturtypene langs linja. I tillegg til rute- og linjeanalyser kan du lete etter spor og rester av dyr i et område. Du kan sette opp insektfeller og registrere antall arter og antall individer av hver art.

Laboratoriearbeid I faget biologi skal du lære deg å observere og eksperimentere både ute i felt og inne på laboratoriet. Mye biologisk forskning foregår på laboratoriet. Små organismer, celler eller detaljer kan vi undersøke ved hjelp av stereolupe eller mikroskop. Større organismer kan undersøkes ved f.eks. disseksjon.

. . . 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:09

Side 13

Biotopanalyse – menneskelig påvirkning Det er spennende å undersøke menneskelig påvirkning i naturen. Velg ut en biotop som du kartlegger. Velg ut et større eller mindre område og se etter både planter, dyr og menneskelig påvirkning. Få med veier, bebyggelse, gårdsdrift, planting, hogst, menneskelig avfall og forskjellige typer fritidsutnytting. Du kan kartlegge området, og du kan intervjue myndigheter og/eller grunneiere for å finne ut hva området blir brukt til eller planlegges brukt til.

1.3 Systematikk og navngiving Taksonomi: vitenskapen om beskrivelse, klassifisering og navnsetting av alle levende organismer.

Systematikk handler om å rydde og finne den rette skuffen i kommoden. Du har kanskje et system der du legger langbukser i en skuff, T-trøyer i en annen og undertøy i en tredje. Vi trenger et system for å holde orden på klærne våre. Om du har et annet system enn for eksempel naboen din, spiller ingen rolle så lenge du selv finner fram til det klesplagget du skal ha. På samme måte som du har et system i klesskapet ditt, har også biologer et system for de levende organismene, men her er det behov for å ha et system som flest mulig er enige i organiseringen av. Dette systemet heter klassifikasjonssystemet.

Systematikk vil si at vi grupperer, identifiserer og navnsetter alle levende organismer som vi kjenner til, i et klassifikasjonssystem.

Latinske slekts- og artsnavn Kanskje finnes det 10–15 millioner forskjellige arter på jorda. 1,8 millioner ulike organismer har fått et vitenskapelige artsnavn, mange av dem med latinsk opphav. Klassifikasjonssystemet er internasjonalt og blir brukt over hele verden. Det vitenskapelige navnet på en organisme er bygd opp som «Slekt art», og slektsnavnet skrives med stor bokstav. Den som fant opp dette systemet, var den kjente svenske biologen Carl von Linné (1707–1778). Linnés kanskje viktigste bidrag var at han kom fram til et enhetlig og logisk system for navnsetting av organismer. Tidligere ble artene beskrevet med et utall forskjellige navn på forskjelli-

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

Noen artsnavn har gresk avstamning.

Løvetann har mange dialektnavn på norsk. Eksempler er saueblom, skabbeblom, gullbørste og kaffikopp. På svensk heter den maskros, på dansk fandens melkebøtte, og på engelsk heter den dandelion. Derfor er det en stor fordel med bare ett navn, et vitenskapelig navn som alle kan forstå. Løvetann heter Taraxacum officinale på latin. Blåveis heter Hepatica nobilis på latin.

14:09

Side 14

ge språk, og trolig også på forskjellige dialekter, og det var i realiteten ofte umulig å avgjøre om man snakket om samme art. Den toleddete navnsettingen (den binære nomenklaturen) som Linné innførte, bidrog definitivt til å få «orden på naturen». De latinske slekts- og artsnavnene skrives i kursiv. Hvis Kari Hansen var en blomst, ville den vitenskapelige skrivemåten ha vært «Hansen kari». Latin er et «dødt» språk på den måten at det i dag ikke er i bruk som et vanlig skrift- eller talespråk. Dermed forandrer ikke dette språket seg, og latin passer derfor godt til entydig navnsetting. Det er en stor fordel at alle arter har et felles internasjonalt vitenskapelig navn. Latinske navn betyr ofte noe som er ganske greit å forstå. I flora- og faunabøker kan latinske ord stå forklart i en ordliste. Blåveisen er et godt eksempel. Den heter på latin Hepatica nobilis. Hepatica kommer fra det greske hepar, som betyr lever, og det sikter til både form og farge på bladene. Nobilis er latin og betyr flott og staselig, og det er den jo! Ellers kan du finne navn som montana, maritima, arctica, nigra, millefolium og aquatica. Du kan finne ut hva ordene betyr, og om de stemmer med voksested og utseende.

Alle navnsatte arter har et latinsk arts- og slektsnavn som skrives som «Slekt art».

. . . 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:09

Side 15

Mer om navngiving De latinske navnene trenger ikke alltid bety noe som beskriver arten. En del arter har fått navn for eksempel etter det stedet der arten først ble funnet, eller etter forskeren som oppdaget den. Svært få nordmenn har fått en slekt i den biologiske systematikken kalt opp etter seg. Marinbiologen Karl Tangen ved Sintef i Trondheim har satt spor etter seg i marinbiologisk forskning både i Norge og i resten av verden fordi hans navn er brukt til å navngi en slekt av planktonalger. Han har nemlig arbeidet med noen arter av planktonalger som produserer giftstoffer. En del av disse artene tilhører en slekt som har fått navnet Karlodinium, og den er kalt opp etter Karl Tangen.

Planktonalger er mikroskopiske små organismer som driver fotosyntese, og de er viktige produsenter i havet og som mat for blant annet noen arter av skjell. Giftstoffene som karlodiniumartene inneholder, gir store skadevirkninger. Skjellindustrien taper store inntekter fordi skjell som har spist slike alger, blir giftige og er livsfarlige å spise for mennesker. Algene skaper også problemer for fiskeoppdrettsnæringen, fordi algegiften påfører fisken skader blant annet på gjellene slik at den dør.

Klassifikasjonsnivåer Domener Bakterier Arkebakterier Eukaryoter

I tillegg til å gi artene et navn må biologene finne den mest hensiktsmessige inndelingen for å plassere alle artene i grupArkebakterier per, der det høyeste klassifikasjonsnivået er domenet, og det Protister nest høyeste er riket. De fleste biologer er enige om at vi skal Planter plassere alle organismer innenfor tre domener og seks riker. Sopp Organismene er plassert i de tre domenene bakterier, arkeDyr bakterier og eukaryoter. Domenet bakterier inneholder ett rike: bakterier eller Bacteria. Dette riket oppstod først. Domenet arkebakterier har også ett rike: arkebakterier, Archaea. Bakterier og arkebakterier er prokaryoter – de har ingen membran som omgir DNA-et, arvestoffet. Domenet eukaryoter, Eucaryota, har fire riker som oppstod i denne rekkefølgen: protister, planter, sopp og dyr. Alle eukaryote organismer har en kjernemembran som beskytter DNA-et i alle celler. I tillegg til domenene og rikene er det seks andre nivåer: rekke (hos dyr) eller divisjon (hos planter), klasse, orden, familie, slekt og art. Riker

Bakterier

Vår alminnelige huskatt har denne rekkefølgen i det taksonomiske systemet: rike: dyr (Animalia), rekke: ryggstrengdyr (Chordata), klasse: pattedyr (Mammalia), orden: kjøttetere (Carnivora), familie: kattedyr (Felidae), slekt: Felis, art: huskatt (Felis sylvestris).

For mennesket ser klassifikasjonsnivåene slik ut: 1. Domene: eukaryoter 2. Rike: dyr (Animalia) 3. Rekke: ryggstrengdyr (Chordata) 4. Klasse: pattedyr (Mammalia) 5. Orden: primater (Primates) 6. Familie: mennesker (Hominidae) 7. Slekt: homo (Homo) 8. Art: menneske (Homo sapiens)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

En systematisk oversikt over alle de seks rikene og de fleste rekkene/ divisjonene finner du sist i boka.

21-06-10

14:09

Side 16

Alle levende organismer tilhører ett av tre domener og ett av seks riker. Alle levende organismer er inndelt i åtte klassifikasjonsnivåer. Domene er det høyeste nivået, deretter kommer rike, rekke/divisjon, klasse, orden, familie, slekt og art.

De seks rikene

Bakterier Bakteriene består av bare én celle og er så små at vi bare kan se dem i mikroskop. Mange bakterier har en flagell, dvs. en hale som gjør at de kan svømme. I økosystemene er bakterier produsenter, konsumenter og nedbrytere. Noen bakterier skaper sykdom og ødelegger andre organismer, mens andre får brød og melkeprodukter til å gjære, og andre igjen produserer antibiotika.

Protister Artene som finnes i dette riket, er svært forskjellige, og ingen av de andre rikene har så store variasjoner mellom artene. Det finnes både encellete og flercellete organismer blant protistene. Noen av dem likner planter, andre likner dyr, mens en del har likhetstrekk med sopp. F.eks. alger, amøber og sporedyr regnes som protister.

Planter Det er mer enn 300 000 plantearter på jorda. De aller fleste har klorofyll slik at de kan drive fotosyntese. Sammen med algene spiller plantene en avgjørende rolle som produsenter.

Sopp Sopp finnes over hele verden. De mangler klorofyll, og de fleste soppene er flercellete. Over 100 000 arter er beskrevet. Sammen med bakterier spiller sopp en viktig rolle som nedbrytere. De kan også framkalle sykdommer både hos dyr og planter.

Dyr Felles for alle dyr er at de er flercellete, ellers er variasjonen stor. Alle er forbrukere eller nedbrytere.

Arkebakterier Arkebakterie-artene består av bare én celle, og noen av dem kan leve i varme kilder med temperaturer over 100 ºC, der de omdanner hydrogensulfid til svovelsyre. De finnes også i Dødehavet i en saltkonsentrasjon på 25 %. De siste årene er arkebakterier funnet nesten overalt, bl.a. som metanprodusenter i tarmen hos mennesker.

. . . 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:09

Side 17

Artsbegrepet Definisjonen av en art er her veldig forenklet. Du kan lese mer om arter i kapittel 12.

En enkel definisjon av en art er denne: En art er der hvor individer av motsatt kjønn kan gi fruktbart avkom. For eksempel kan to populasjoner med reinsdyr som har vært geografisk isolert i lang tid, når de blir plassert sammen fremdeles få forplantningsdyktig avkom. De er med andre ord én art. Hest og esel kan få avkom, men avkommet, kalt mulesel eller muldyr, er sterilt. Hest og esel er derfor to arter, og de vil neppe pare seg i naturen.

Systematikken endres over tid Systematikerne prøver å rekonstruere «livets tre» der de ytterste greinspissen er artene. Livets tre viser også hvilke arter som levde til hvilke tider, og hvilke arter som var opphav til nye arter. Systematikken er blitt forandret flere ganger opp gjennom årene. Blant annet er noen av artene flyttet fra ett sted i systemet til et annet. Årsaken kan være at biologene mener at de har større likhetstrekk med andre arter enn med dem som de opprinnelig var plassert sammen med, eller noen oppdager at disse artene stammer fra andre arter enn forskerne først trodde. Fordi utviklingen, evolusjonen, går så langsomt, må biologene bygge sine teorier på mange ulike vitenskapsgreiner innenfor biologien: anatomi, fosterutvikling (embryologi), fossiler (paleontologi) og plante- og dyregeografi. Vi får stadig ny kunnskap fra DNA-analyser, og derfor blir det sikkert en del forandringer i systematikken i årene framover. Etter hvert som artenes DNA-baserekkefølge blir kjent, må arter flyttes fordi de ikke hører til i for eksempel den slekten eller familien der de er plassert i dag.

Systematikken er i stadig endring fordi vi hele tiden får ny kunnskap om slektskap mellom arter, bl.a. fra DNA-analyser.

Bestemmelse av arter ved hjelp av nøkler Med litt øvelse kan vi plassere en art i riktig rike. Men hva gjør vi så dersom vi finner eller ser noe vi ikke vet hva er? Det finnes en rekke bøker med foto og tegninger av de fleste levende arter, men det vil ta altfor mye tid å bla igjennom alle disse for å finne svar på hva det er vi ser. Det er derfor en fordel å kunne begynne med et av rikene. Dersom vi har en plante, tar vi fram en flora. Er det en sopp vi ønsker å vite navnet på, tar vi en soppbok. Blant dyr må vi skille litt mer før vi tar riktig faunabok: f.eks. en fuglebok, en insektbok eller en pattedyrbok. Det finnes også spesialbøker om livet i fjæra eller livet i skogen. Her finner du informasjon om ulike arter. Til slutt må du kanskje bruke en bestemmelsesnøkkel for å finne navnet på arten.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:09

Side 18

En bestemmelsesnøkkel er bygd på prinsippet om et enten–eller. Hos en plante kan nøkkelen for eksempel inneholde spørsmål om blomstene er gule eller blå, om bladene er håret eller snaue, eller om bladene er 3 eller 6 cm lange. Hos fugler kan en slik nøkkel inneholde spørsmål om fargen på halefjærene er grå eller svarte, om beina er røde eller gule, eller om nebbet er spisst eller krumt. Det er ofte mange spørsmål i en nøkkel, og du må svare rett på alle før du har «vunnet», slik at nøkkelen gir deg navnet på arten. Det er ikke alltid så lett å bruke en nøkkel. Noen arter er ganske like og innen en art er det variasjoner både i farge og form. Kanskje du må begynne forfra igjen, men med trening vil du lettere se etter de riktige kjennetegnene. Av og til kan det være lurt å ha en liten lupe slik at du kan se detaljene bedre. La oss si at du går i fjæra og ser en fugl du tror er en måke. Da kan du for eksempel bruke følgende bestemmelsesnøkkel:

I Grå rygg

a. Svarte og hvite vingespisser

1. Gulgrønne bein

Fiskemåke (Larus canus)

2. Gråaktige bein med

Gråmåke

svakt rødskjær

II Svart rygg

(Larus argentatus)

b. Svarte vingespisser, svarte bein

Krykkje (Rissa tridactyla)

a. Gule bein

Sildemåke (Larus fuscus)

b. Gråaktige, kjøttfargete bein

Svartbak (Larus marinus)

Kan du artsbestemme disse måkene?

. . . 18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:09

Side 19

1.4 Biologi i mediesamfunnet

Dødsvirus kommer til Norge Gårdsdrifta trues av vern Svartreven fra helvete

Det er en selvfølge at det er en jurist og ikke en flypilot som uttaler seg om juridiske problemstillinger omkring nedlasting av musikk fra Internett. Like selvfølgelig er det at det er biologer som bør få uttale seg når biologiske problemstillinger tas opp i mediene. Hver dag presenteres du for biologi-relaterte problemstillinger gjennom tidsskrifter, bøker, aviser, fjernsyn og Internett. Klimaendringer, fiskekvoter, fattigdom, biologisk mangfold, forurensning og kosthold – alt dette er temaer som er knyttet til biologifaget. I alle presentasjoner og diskusjoner av viktige samfunnsspørsmål trenger vi den kunnskapen som objektive fagpersoner kan sitte med. I praksis er det ikke alltid slik det foregår. Det finnes mange gode fagtidsskrifter og nettsteder med solid og spennende biologisk fagstoff i Norge. Eksempler på slike kan du se på Bios-nettsidene. Samtidig hender det ikke så sjelden at biologiske fenomener blir framstilt på en noe sensasjonspreget og upresis måte i aviser og andre ikkefaglige medier. Ofte har verken journalisten eller intervjuobjektet biologisk kompetanse, og altfor sjelden blir fageksperter bedt om å kommentere fenomener. Dette kan både føre til en forvrenging av fakta i viktige miljøspørsmål og til en feilaktig framstilling av biologisk interessante fakta.

Når du har gode biologikunnskaper, kan du selv trekke ut og vurdere innholdet i biologiske tekster.

Tabloidisert biologi «Svartreven fra helvete» var den dramatiske overskriften i en avisartikkel i 2003. Artikkelen skapte frykt. Denne svartreven skulle visstnok være en spesielt stor og aggressiv rev som angrep sauer og var lite folkesky. Den ble beskrevet som en art som ikke hører hjemme i vår fauna. «Spredningen av disse dyrene er en situasjon vi definitivt ikke liker,» sa Fylkesmannen i Sogn og Fjordane om saken. Vanlig rødrev kan også ta sau og lam, men siden dette ikke var en normalt utseende rev, ble dyret tillagt andre egenskaper, nærmest som et overnaturlig dyr. Noen mente at «udyret» snarest måtte utryddes, mens avisene framstilte saken som et dramatisk, uforklarlig naturfenomen. Ingen med biologiske fagkunnskaper ble kontaktet for å forklare fenomenet med saklig genetisk og økologisk kunnskap. Hva var egentlig dette? En farlig mutant? En ny art? Eller bare en rødrev med en litt uvanlig pelsfarge? Det enkle biologiske svaret er at dette er en meget sjelden fargevariant av rødrev, et fascinerende eksempel på hva som finnes i vår fantastiske og

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:09

Side 20

varierte natur. Blant rødrev er det individuelle fargeforskjeller. Variasjon i pelsfarge er genetisk betinget. Vanlig rødrev har rødbrun pels med svarte og hvite detaljer. Svartrev er en fargevariant med svart pels. Det finnes gamle nedtegnelser som beskriver svartrev, men siden denne varianten er meget sjelden, vekker den desto mer oppsikt når den blir oppdaget ute i naturen. Saken ble i avisene framstilt på en spekulativ måte, der sensasjonen kombinert med frykt for det ukjente var sentrale elementer. Med biologisk kunnskap kunne journalisten ha brukt saken positivt for nettopp å formidle at det finnes både rød og svart rødrev og slik vise hvor store variasjonene kan være innenfor en enkelt art.

Fugleinfluensa – panikk og realiteter

Opprydding på en kyllingfarm i Japan i januar 2007. 750 kyllinger døde, antakelig på grunn av et utbrudd av H5N1-viruset.

I 2005 og 2006 hadde norske medier mange oppslag om fugleinfluensaens inntog i Europa. Fugleinfluensa kommer av et virus som opptrer i flere varianter. Den farligste typen kalles H5N1. Viruset smitter lett mellom fugler. Viruset kan smitte fra fugl til mennesker, men hvis viruset muterer slik at det også smitter mellom mennesker, kan det oppstå en verdensomspennende epidemi (pandemi). I årene 2003–2006 døde 154 av 256 smittede personer. I en periode ble hvert eneste dødsfall også meldt i norske medier, mens tragedier som sultkatastrofer og krig der antall dødsofre var mye høyere, knapt ble nevnt. Smittefaren for mennesker er meget liten siden mange millioner trolig har vært eksponert for smitte uten å få sykdommen. Til sammenlikning døde ca. 20 millioner mennesker i 1918–19 av den influensapandemien

. . . 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

Nye utbrudd av fugleinfuensa i Ungarn, Russland og England vinteren 2007 førte til at det i Norge ble innført forbud mot å ha frittgående fjærfe som kunne komme i kontakt med villfugler.

14:09

Side 21

som fikk navnet «spanskesyken». Dette viruset hadde 11 ganger så høy dødelighet som et normalt influensavirus. Årlig dør omkring 1100 mennesker i Norge på grunn av influensa. De fleste er gamle og svake. H5N1-viruset sprer seg ved hjelp av trekkfugler eller gjennom handel og transport med ville og tamme fugler. Det er funnet fugler både i Sverige og Danmark som er døde av fugleinfluensa. Norske fugleforskere tror at ville trekkfugler i Norge kan ha hatt viruset i flere år, selv om det ikke er påvist. Avisoppslag som «dødsviruset kommer til Norge», «lege hamstrer fugleinfluensamedisin» og «byduer må drepes for å hindre smitte» førte debatten på villspor. Direktøren i Nasjonalt folkehelseinstitutt uttalte at «det er ikke lenger et spørsmål om en pandemi vil bryte ut – spørsmålet er heller når». Snart ble det meldt om døde fugler fra hele Norge, men det viste seg at ingen av dem hadde H5N1-viruset. Det ble kjøpt inn 1,4 millioner vaksinasjonsdoser til Norge. Det er langt fra nok til å dekke det reelle behovet ved en pandemi. Kunnskapene om fugleinfluensa blant fagfolk varierte også betydelig. De som hørte til sentrale fagmiljøer, hadde god tilgang til kunnskap, mens det i den kommunale helsetjenesten kunne mangle faglig oppdatering. Å spre oppdatert kunnskap og rutiner til alle ansvarlige personer har vært en stor utfordring og har tatt lang tid.

Faglig styrke og kritisk vurdering Begge disse sakene minner oss om at det er viktig og nødvendig å ha en sunn, faglig og kritisk tilnærming når mediene tar opp biologiske problemstillinger. Det er mange økologiske faktorer som gjør seg gjeldende i naturen, og det kan være mange årsaker til at det skjer endringer i miljøet, eller til at det gjøres spesielle observasjoner som omtales i mediene. Gjennom biologifaget skal du opparbeide gode kunnskaper så du kan diskutere biologisk fagstoff med andre, og du skal på et kritisk og selvstendig grunnlag vurdere den biologiske informasjonen som presenteres. Du skal lære å skille mellom presise og mindre presise framstillinger av biologiske forhold. Gjennom biologifaget skal du få en basiskunnskap som gjør deg i stand til selv å kunne bidra med gode og saklige faginnspill i samfunnsdebatten. Dermed kan du forklare leserne at en svartrev er en uvanlig genetisk fargevariant av rødrev, og de som er så heldige å få se en slik rev, er vitne til et av naturens mange og fascinerende fenomener.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:09

Side 22

SAMMENDRAG SAMMENDRAG

• • • • •

Biologi er studiet av levende organismer og hvordan de forholder seg til hverandre og sitt miljø. Systematikk vil si at vi grupperer, identifiserer og navnsetter alle levende organismer som vi kjenner til. Alle navnsatte arter har et latinsk arts- og slektsnavn som skrives som «Slekt art». Alle levende organismer tilhører ett av tre domener og ett av seks riker. Alle levende organismer er inndelt i åtte klassifikasjonsnivåer. Domene er det høyeste nivået, deretter kommer rike, rekke/divisjon, klasse, orden, familie, slekt og art.

• • •

Systematikken er i stadig endring fordi vi hele tiden får ny kunnskap om slektskap mellom arter, bl.a. fra DNA-analyser. Vi kan artsbestemme organismer ved å bruke bestemmelsesnøkler som beskriver forskjeller i ytre trekk hos artene. Når du har gode biologikunnskaper, kan du selv trekke ut det vesentlige og vurdere innholdet i biologiske tekster.

OPPGAVER

1.1 Biologi 1.1.1 1.1.2 1.1.3

1.1.4

1.1.5 1.1.6

Hva betyr ordet biologi? Hva kjennetegner alle organismer? Virus blir i mange bøker definert som ikke-levende. Kan du tenke deg noen grunner til det? Fortell kort hva henholdsvis botanikere, mykologer, zoologer og økologer arbeider med. Hva betyr ordene anatomi og fysiologi? a) Finn ut hvilken utdanning som kreves eller anbefales for følgende yrker: marinbiologisk forsker, legemiddelkonsulent, kriminolog.

b) Ta kontakt med en person som arbeider i et biologisk yrke, gjerne i et av de yrkene som er nevnt i den foregående oppgaven. Intervju denne personen og legg fram en muntlig eller skriftlig rapport om det du lærte om dette yrket.

1.2 Biologiske arbeidsmetoder 1.2.1

a) Forklar kort den naturvitenskapelige arbeidsmetoden. b) Hva er hensikten med å bruke den naturvitenskapelige arbeidsmetoden?

. . . 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

1.2.2

1.2.3

1.2.4

1.2.5

21-06-10

14:09

Side 23

a) Hva er forskjellen på en hypotese og en teori? b) Hva er forskjellen på deduksjon og induksjon? Ørreten er en fisk som har stor tilpasningsevne. Fargen kan for eksempel variere mye. En tenkelig forklaring på det er at fargen varierer med bunnforholdene i innsjøen der ørreten lever. Hvordan vil du gå fram for å sjekke om denne hypotesen stemmer eller ikke? a) Hva slags arbeid kan være feltarbeid i biologi, og hvorfor er feltarbeid så nyttig i biologifaget? b) Nevn og forklar eksempler på arbeidsmetoder i biologisk feltarbeid. Hva er forskjellen på en stereolupe og et mikroskop?

1.3.5

a) Hva er felles for alle eukaryoter? b) Hva er forskjellen på eukaryoter og prokaryoter? 1.3.6 Hvilke klassifikasjonsnivåer bruker vi innenfor systematikk? 1.3.7 Forklar enkelt hva en art er. 1.3.8 Gi eksempler på at det ikke alltid er så lett å avgjøre hvilke organismer som tilhører samme art. 1.3.9 a) Hva er en bestemmelsesnøkkel? Hvordan brukes den? b) Kan vi alltid stole på resultatet vi får ved å bruke en bestemmelsesnøkkel? 1.3.10 Lag en bestemmelsesnøkkel for klærne du og tre klassekamerater har på dere. Ut fra bestemmelsesnøkkelen skal andre elever kunne finne ut hvem som er deg.

1.4 Biologi i mediesamfunnet 1.3 Systematikk og navngiving 1.3.1

1.3.2

1.3.3

1.3.4

a) Hva mener vi med systematikk i biologien? b) Hva vil det si å klassifisere organismer? c) Hvordan vil du forklare at det er klassifisert 1,8 millioner arter, mens det kanskje finnes 10–15 millioner arter? a) I 1992 ble det beskrevet en ny storfeart, Vu Quang-oksen. Finn mer informasjon om dette dyret. Synes du det er helt rett å kalle dette en «ny» art? Begrunn svaret ditt. b) Det er ikke så ofte det rapporteres om nye pattedyr. Finn ut om det er beskrevet andre nye pattedyrarter enn Vu Quang-oksen de siste årene. a) Forklar hvordan det vitenskapelige navnet på en organisme er bygd opp. b) Hvilke fordeler er det ved å bruke latinske arts- og slektsnavn? a) Hva er et domene i biologien? b) Hvilke domener har vi? c) Hvilke riker deles de domenene vi har, inn i?

1.4.1

1.4.2

1.4.3 1.4.4

Kikk gjennom en eller flere aviser en uke. Finn innlegg og artikler som handler om biologi. Vurder om forfatteren har greie på temaet eller ikke. Nevn eksempler på at det er viktig med biologisk kunnskap for å kunne følge med i mediesamfunnet. Finn ut mer om fugleinfluensa og situasjonen i Norge. Hver uke skal en av elevene i klassen holde foredrag. Sett opp en ansvarsliste med alle elevene i klassen. Hver elev skal ha ansvar for å kunne holde et fem minutters foredrag om en sak som har vært biologisk aktuell siste uke.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 • Biologi som vitenskap

01-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:09

Side 24

ØVINGER

Ø 1.1 Å bruke en bestemmelsesnøkkel

UTSTYR Blad fra forskjellige løvtrær

Ta deg en tur ut og finn blad fra forskjellige trær. Bruk nøkkelen nedenfor til å finne ut hvilken art bladene tilhører. NB! Nøkkelen gjelder bare for opprinnelig norske trær, ikke for innførte arter og hagearter.

Teori og framgangsmåte

Oppgaver

En bestemmelsesnøkkel er et hjelpemiddel der du på en enkel og sikker måte kan finne ut hvilken art eller gruppe en organisme tilhører. Når du bruker denne nøkkelen, får du spørsmål som du skal besvare med ja eller nei. Ut fra svaret du kommer fram til, går du videre til et nytt nummer i nøkkelen, eller til ett eller flere forslag til arter.

• Sjekk om du har fått samme svar som de andre elevene. • Dersom ikke, finn ut hva som er gjort feil. • Å bruke en bestemmelsesnøkkel er en måte å bestemme en art på. Kan du foreslå andre måter?

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10

11 12

BESKRIVELSE

GÅ TIL

Blad oppdelt i finner Hele blad Små blad, ca.10 cm med ca.15 finner som står vinkelrett på stilken Store blad, ca. 30 cm med 9–13 finner som står skjevt på stilken Håndnervet. Store blad med 5 fingrer og spisse tupper Fjærnervet Bølgetannete eller jevne bladkanter Sagtannete bladkanter Sterkt bølgetannete bladkanter, innskjæringer halvveis til midtnerven Jevnt eller svakt bølgekantete blad Omvendt eggeformete, læraktige blad med rette sidenerver Ovale blad, ikke læraktige, med buete sidenerver Nesten runde blad med butte uregelmessige tenner Rund eller innovervendt tupp Spiss tupp Hjerteformete blad Ikke hjerteformete blad Tydelig hjerteformet. Glatt og fint sagtannete blad. Markert spiss Hjerteformet basis. Håret, ujevnt tannet og noe bølget Ikke-symmetrisk bladbasis. Uregelmessig tannet. Oftest over 30 sidenerver Symmetrisk bladbasis Små blad, vanligvis under 5 cm. Ca. 10 sidenerver Større blad med over 15 sidenerver Ovale til nesten runde blad med grågrønn underside Ovale til lansettformete, litt læraktige blad med inntrykte nerver

2 3 Rogn Ask Lønn 4 5 7 Eik 6 Bøk Selje Osp Svartor 8 9 10 Lind Hassel Alm 11 Bjørk 12 Gråor Hegg

helt blad

finnet blad

sagtannet blad

bølgetannet blad

håndnervet blad

fjærnervet blad

. . .24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 25

DU SKAL KUNNE

• gjøre greie for oppbygging av eukaryote celler og forklare hvilke funksjoner ulike deler i cellene har • gjøre greie for oppbygging og formering til bakterier og virus, og relatere det til prosesser i natur, industri og helsefaglig sammenheng Bakterien Escherichia coli.

. . . .

2: Celler

. . . .

Alle levende organismer består av en eller flere celler. Både bakterier og mennesker er bygd av celler, men de to celletypene er ulike. Likevel har disse to celletypene flere likhetstrekk enn ulikheter. Begge celletypene har arvestoffet DNA, de kan ta inn næringsstoffer og forbrenne det til energi og skaffe byggesteiner til nye celler, og de er omgitt av og beskyttet av en cellemembran. Alle menneskeceller har en cellekjerne der arvestoffet er beskyttet av en kjernemembran. Bakterier, derimot, har ingen slik membran som beskytter arvestoffet. Vi kan se på celler i mikroskop og lære mye om hvordan de er bygd og fungerer.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 26

2.1 Eukaryote og prokaryote organismer DNA er deoksyribonukleinsyre.

Størrelsen på atomer, molekyler, organeller, celler og organismer. Skalaen er logaritmisk. 10 m høyden på et menneske 1m lengden til noen nerveceller

Synlig med øyet

0,1 m

De fleste biologer er enige om å plassere organismene på jorda innenfor seks riker: bakterier, arkebakterier, protister, planter, sopp og dyr. Bakterier og arkebakterier er encellete prokaryote organismer. Det vil si at de består av prokaryote celler. Slike celler har ikke noen membran rundt arvestoffet DNA. Vi antar at de prokaryote cellene oppstod først. De har altså ingen cellekjerne, og DNA-et flyter fritt inni cellens cytoplasma. Organismene i de fire andre rikene – protister, planter, sopp og dyr – er encellete eller flercellete eukaryote organismer. De har eukaryote celler, dvs. celler med kjernemembran rundt DNA-et. Dermed har de en cellekjerne. De eukaryote cellene er større enn de prokaryote cellene. De eukaryote cellene har også flere indre strukturer og organeller inne i cellene enn de prokaryote cellene.

hønseegg

1 cm froskeegg

Prokaryote organismer har celler uten cellekjerne. Eukaryote organismer har celler med cellekjerne. Alle levende organismer er enten encellete prokaryote organismer, eller de er encellete eller flercellete eukaryote organismer.

100 µm

10 µm

synlig med lysmikroskop

1 mm

prokaryot celle dyre- og planteceller

1 nm

synlig med elektronmikroskop

10 nm

cytoplasma

cellekjerne de fleste bakterier mitokondrie

1 µm

100 nm

DNA

eukaryot celle

kjernemembran cellekjerne med DNA cellemembran

cellevegg

cytoplasma

de minste bakteriene virus ribosom proteiner lipider vannmolekyler

Atomet er den minste partikkelen vi regner som byggestein for alt levende og alt ikke-levende. Atomene danner små og store molekyler og ioner, og de kan settes sammen til celledeler, organeller, med forskjellige oppgaver. Figuren i margen viser nivåene fra atom til organisme. Når vi måler atomer og molekyler, bruker vi enheten nanometer. 1 nm = 10–9 m.

atomer 0,1 nm 1 cm = 1/100 m = 10–2 m

Celledeling: mitose og meiose

1 mm = 1/10 cm = 10–3 m 1 µm = 10 –3 mm =10 –6 m

Celledeling er en forutsetning for at både prokaryote og eukaryote organismer skal kunne formere seg, og for at flercellete organismer skal kunne vokse.

1 nm = 10 –3 µm = 10–9 m

. . . 26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 27

Det er to typer celledeling: • Mitose, vanlig celledeling • Meiose, kjønnscelledeling Eu- betyr ekte, og karyon betyr kjerne.

Kjønnsceller er eggceller og sædceller.

Prokaryote organismer har bare vanlig celledeling, mitose. Eukaryote organismer har begge formene for celledeling: mitose og meiose. Disse delingene er ulike – og de har likheter. Den største forskjellen mellom mitose og meiose er at dattercellene etter en mitose har like mange kromosomer som morcellen. De er diploide, og kromosomene er parvise. Dattercellene som blir dannet etter en meiose, har bare halvparten så mange kromosomer som morcellen, de er haploide. En halvering av kromosomtallet i eggcellene og sædcellene, dvs. kjønnscellene, er nødvendig for å unngå en dobling av kromosomtallet for hver generasjon. Likheten mellom mitose og meiose består blant annet i måten DNA blir kopiert på. Denne figuren viser noen av forskjellene og likhetene. kromosomer i midten

I mitosen får vi datterceller som har like mange DNAmolekyler som morcellen. Cellene er diploide (skrives ofte slik: 2n).

2n datterceller, 2 kroppsceller

mitose

2n kromosom kopiert diploid, 2n n kromosom kopiert

kromosomer i midten n

I meiosen får vi datterceller som har halvparten så mange DNA-molekyler som morcellen. Cellene er haploide (skrives ofte slik: n).

meiose

haploid, n n

n datterceller, 4 kjønnsceller

Det er to typer celledeling: mitose, vanlig celledeling, og meiose, kjønnscelledeling.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 28

2.2 Eukaryote celler cyto = celle; cytologi = cellelære

Eukaryote celler med tydelige cellekjerner. Cellene på bildet er hudceller fra et menneske.

Alle eukaryote organismer har eukaryote celler med en cellekjerne. Eukaryote organismer kan være ganske forskjellige. Tenk bare på hvor ulike et tøffeldyr, en hvitveis, en kantarell og en elefant er! Allikevel har alle disse organismene noe felles: DNA-et er innpakket i en membran. Dermed er DNA-et bedre beskyttet enn om det lå fritt i cellen slik det gjør hos de prokaryote organismene. Området mellom cellekjernen og cellemembranen kaller vi cytoplasma. Cytoplasmaet består av cytosol, cellevæske, og alle organellene. Cytosol fyller ut cellen og kan bestå av opptil 90 % vann. Organellene er små celledeler med en spesiell funksjon. De blir holdt på plass av et indre nettverk, cytoskjelettet, som også gjør at cellen kan holde på fasongen. Tabellen på neste side forteller om organeller i eukaryote celler. Tabellen viser også hvilke organeller som finnes inne i en typisk plantecelle og i en typisk dyrecelle, og organellenes funksjon. Organellene har sitt eget sett av karakteristiske enzymer og andre spesialiserte molekyler. Enzymene styrer biokjemiske reaksjoner. I de ulike organellene foregår det forskjellige biokjemiske reaksjoner. Siden alle organellene er omgitt av en membran, med unntak av ribosomene, vil reaksjonene i én organell ikke bli forstyrret av de reaksjonene som foregår i en annen organell.

plantecelle

dyrecelle cellekjerne: kjernemembran porter DNA

cellekjerne: kjernemembran porter DNA cytoplasma: ER

cytoplasma: ER cytosol ribosom cytoskjelett lysosom blære golgiapparat

ribosom cytosol cytoskjelett golgiapparat mitokondrie kloroplast vakuole

mitokondrie

cellemembran

cellevegg cellemembran

Dyreceller og planteceller har mange organeller felles.

. . . 28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 29

Membranen som omgir hele cellen, cellemembranen, er selektivt permeabel. Det vil si at den er en delvis gjennomtrengelig hinne rundt cellen som slipper igjennom noen molekyler og ioner, men stopper andre. Det foregår også biokjemiske reaksjoner på membranoverflatene til organellene, som oppbygging og nedbrytning av stoffer. Alle disse membranene utgjør til sammen et stort overflateareal der det kan foregå biokjemiske reaksjoner. I neste kapittel tar vi for oss hvordan cellemembranen er bygd og fungerer.

Organeller hos eukaryote celler – en oversikt Organell

Funksjon

Cellekjernen

• kontrollsenter • beskytter DNA-et • DNA-kopiering (celledeling) • RNA-produksjon (proteinsyntese)

Ribosomer

• produksjonssted for polypeptider

Endomembransystemet

• transportsystem

Endoplasmatisk nettverk eller

• produksjon av proteiner, enzymer, fett

endoplasmatisk retikulum (ER)

• danner transportblærer • avgiftning i leverceller, bryter ned giftstoffer

Golgiapparatet

• sorterer og videresender proteiner • omdanner organiske forbindelser

Mitokondrier

• kraftverket i cellen • spalter næringsstoffer til byggesteiner og energi, bl.a. ATP (celleånding)

Cytoskjelettet

• stiver opp cellen • holder organellene på plass • viktig i forbindelse med celledelingen

Peroksisomer

• bryter ned organiske forbindelser, f.eks. fettsyrer

Cellemembranen

• omgir hele cellen

Lysosomer (bare i dyreceller)

• bryter ned næringsstoffer, bakterier og ødelagte

• kontrollerer transport inn og ut av cellen

organeller • bryter ned bestemte celler i fosterutviklingen; celledød Vakuoler (bare i planteceller)

• lagrer forskjellige kjemiske forbindelser • regulerer cellevolumet • regulerer vannbalansen i cellen

Kloroplaster (bare i planteceller)

• binder lysenergi til kjemisk energi (fotosyntese)

Celleveggen (hos planter,

• støtte

sopp og noen protister)

• beskyttelse • hindrer stort vannopptak

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 30

Proteiner og enzymer Proteiner er bygd opp av rekker av aminosyrer som er koplet sammen ved hjelp av peptidbindinger. Slike rekker av aminosyrer kaller vi polypeptider. Polypeptidene er kveilet sammen ved hjelp av bindinger på kryss og tvers. Slike bindinger gir en tredimensjonal struktur, og denne strukturen er avgjørende for proteinets funksjon. Noen proteiner består av lange trådliknende molekyler, fiberproteiner. Det er for eksempel slike proteiner som danner håret vårt. Andre proteiner kan ha en fasong som mer likner en kule. De er globulære proteiner (av globus = kule). Et eksempel på et globulært protein er det oksygenbindende hemoglobinet i de røde blodcellene våre. Hemoglobin står det mer om i kapittelet om sirkulasjonssystemet i kroppen vår. Enzymene er viktige proteiner i levende organismer. De fleste enzymene har en kofaktor, f.eks. et vitamin eller et metallion, koplet til polypeptidkjeden. Det gjør at polypeptid-

kjeden får riktig fasong når den kveiles til et tredimensjonalt protein. En kofaktor er nødvendig for at et enzym skal virke. Enzymer er en slags biologiske katalysatorer. En katalysator får en kjemisk reaksjon til å gå raskere uten selv å bli brukt opp. En katalysator gjør også at reaksjonen går uten at det trengs mye energi, dvs. at aktiveringsenergien er lavere. I en menneskecelle er det tusenvis av forskjellige enzymer, og hvert enzym katalyserer en – og bare en – spesiell reaksjon. Enzymer er helt nødvendige for at reaksjonene skal kunne foregå ved relativt lav temperatur. Enzymer har stor økonomisk betydning, og mange av dem blir nå produsert ved hjelp av bakterier og sopp som har fått satt inn nye gener. Dermed har disse bakteriene og soppene fått en ny oppskrift som gjør dem i stand til å lage ønskete enzymer.

substrater ikke festet til enzym energi

kofaktor

aktiveringsenergi uten enzym

polypeptid

aktiveringsenergi med enzym

reaksjon

Et enzym er en rekke av aminosyrer som er koplet sammen med peptidbindinger til en polypeptidkjede. På figuren er peptidbindingene røde. Polypeptidkjeden er kveilet og får en tredimensjonal struktur. Mange proteiner har en eller flere kofaktorer. Ko betyr «sammen med».

substrater

substrater festet til enzym

produkt

Enzymene virker som katalysatorer slik at reaksjonen går fortere og krever mindre aktiveringsenergi. Kurven viser forskjellen i aktiveringsenergi med og uten enzym. De fleste biologiske reaksjoner foregår ved temperaturer i området 0–45 °C. Enzymene øker reaksjonsfarten med opptil en milliard ganger, og reaksjonen går uten at det trengs mye energi.

. . . 30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 31

Cellekjernen kromosom

DNA-tråd

ett gen

Hvert DNA-molekyl består av mange gener, og et gen er den delen av DNA-et som inneholder informasjonen om én egenskap.

Cellekjernen er kontrollsenteret i cellen. Kjernen har en dobbelt membran, kjernemembranen. Den har mange porter der det materialet som skal inn i og ut av kjernen, blir kontrollert.Verken den ytre eller den indre membranen er foldet, og de to membranene ligger tett inntil hverandre. Kjernen inneholder arvestoffet DNA, og DNA-et ligger beskyttet innenfor kjernemembranen. Et DNA-molekyl som er pakket inn i proteiner, utgjør et kromosom. Når cellen trenger noe av den informasjonen som ligger i DNA-et, blir det laget en kopi av DNA-et i form av et RNA-molekyl. Kopieringen kaller vi en transkripsjon. RNA-molekylet er en kopi av bare ett gen. Det er derfor mye kortere enn DNA-molekylet. RNA finnes i tre former. Det er rRNA, ribosom-RNA, som utgjør en del av ribosomet, videre er det tRNA, som er transport-RNA, og mRNA, budbærer-RNA. Alle tre deltar i produksjonen av proteiner, proteinsyntesen. DNA-molekylene er for store til at de kan slippe ut gjennom kjernemembranen, men RNA-et er lite nok, så det slipper ut av kjernen. Selve informasjonen kommer altså ut i cytoplasmaet, mens «originalen» – DNA-et – ligger trygt lagret inne i cellekjernen.

Cellekjernen inneholder arvestoffet DNA. Den har en dobbelt membran som kontrollerer hva som slipper inn i og ut av kjernen. DNA porter kjernemembran Cellekjernen.

Ribosomene

Ribosomene er synlige som små svarte korn festet til utsiden av ER. Til venstre på bildet ser du deler av cellekjernen. De runde blærene i området rundt ER er tranportblærer med stoffer som skal fraktes til andre deler av eller ut av cellen.

Ribosomene er små organeller som består av RNA og proteiner. Et ribosom består av 2/3 RNA og 1/3 proteiner. Ribosomet er satt sammen av to kuleformete proteinmolekyler som er festet til hverandre. Inni hver av kulene ligger det rRNA. De to kulene har ulik størrelse – én er liten, den andre er noe større. Ribosomene flyter enten fritt i cytosol, eller de er festet til det endoplasmatiske nettverket (ER). Hos alle eukaryote organismer er ribosomene ganske like, og evolusjonsbiologene mener det tyder på en felles opprinnelse. Når kopien av DNA, mRNA-et, kommer ut av cellekjernen, kopler det seg til et fritt ribosom. Ribosomet – sammen med mRNA-et – beveger seg til det endoplasmatiske nettverket, ER, (se neste side) og setter seg fast på det. I proteinsyntesen er ribosomer og RNA med når aminosyrene blir koplet sammen til polypeptider. Polypeptidene slippes inn i ER. Der inne foldes polypeptidene og blir til proteiner. Når polypeptider blir foldet til et protein, får proteinet en tredimensjonal fasong og struktur som er avgjørende for egenskapene.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 32

Ribosomene er små organeller som enten flyter fritt i cytoplasma eller er festet til det endoplasmatiske nettverket. Ribosomene deltar i proteinsyntesen.

Endomembransystemet Membranen rundt kjernen henger sammen med mange av de andre membranene som omgir organellene. Disse organellene danner et sammenhengende system av blærer som er pakket inn i membraner, endomembransystemet. Dette er cellens transportsystem, og det består av kjernemembranen, det endoplasmatiske nettverket, golgiapparatet og lysosomer. De samarbeider om biokjemiske prosesser, og blærer blir overført fra en organell til en annen.

Endoplasmatisk nettverk (ER) Retikulum betyr nettverk (latin).

Fra membranen rundt kjernen går det ut et nettverk av membraner som slipper fra seg blærer. Det kan du se på figuren. Membranene utgjør det endoplasmatiske nettverket. Det blir ofte kalt ER (endoplasmatiske retikulum). Noen av membranene er dekket av ribosomer, og dem kaller vi ru ER. Innenfor disse membranene blir det laget proteiner av de polypeptidene som ribosomene lager. Resten av membranene er ikke dekket med ribosomer, dem kaller vi glatt ER. Her blir det blant annet produsert fettsyrer, fosfolipider og hormoner. Blærer avsnøres fra ER og blir transportert til andre organeller som trenger de organiske molekylene som er dannet i membranene. Slike blærer kaller vi transportblærer. Andre blærer blir til golgiapparatet og lysosomer. Noen av de organiske molekylene blir også lagret i cellene. ER er altså både et produksjonssted og et transportsystem.

kjernemembran ribosomer

ER er et nettverk av membraner.

blære

. . . 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 33

Det endoplasmatiske nettverket (ER) er et membransystem der stoffer blir laget, fraktet videre eller lagret.

Golgiapparatet

organisk molekyl transportblære fra ER

blære med omdannete molekyler

- til cytoplasma - til nye organeller - ut av cellen

Golgiapparatet er dannet av blærer avsnørt fra ER.

Golgiapparatet er en del av transportsystemet i cellene, endomembransystemet. Golgiapparatet ser ut som en bunke med blærer og avlange sekker som er lagt oppå hverandre. Blærene som blir avsnørt fra ER, plasserer seg over den øvre delen av golgiapparatet. Flere blærer smelter sammen samtidig som væske går inn i dem. De øker i størrelse og får en avlang fasong som minner om en full sekk. Dette gjentar seg: Nye blærer fra ER legger seg over sekken, og flere blærer smelter sammen og danner enda en sekk. Sekkene inneholder organiske molekyler som blir bygd om til andre organiske molekyler. Den øverste sekken i bunken slipper fra seg blærer ned til den sekken som ligger under, og slik fortsetter det fra sekk til sekk i bunken, ned til den nederste. Alt dette er et slags samlebånd der molekyler blir sortert, omdannet og sendt til et bestemmelsessted. Den underste sekken løser seg opp til nye blærer som enten blir transportert ut av cellen, tømt i cytoplasmaet eller omdannet til nye organeller. Golgiapparatet fungerer også som et lager for forbindelser som ligger «på vent».

Golgiapparatet er stabler med væskefylte sekker som er dannet av blærer avsnørt fra ER. Organiske molekyler sorteres, omdannes og transporteres i golgiapparatet.

Mitokondriene Noen celletyper kan ha svært mange mitokondrier, f.eks. kan muskelceller ha opptil 10 000 mitokondrier per celle. Mitokondriene har en dobbelt membran, en ytre og en indre. Den ytre membranen er glatt og jevn. Den indre membranen er foldet og har mange innbuktninger slik at den får en svært stor overflate. Mitokondriene er cellenes energiverk. Der blir organiske molekyler brutt ned, og energien i disse forbindelsene lagret i form av ATP, adenosintrifosfat. Karbohydrater, fett og proteiner fra maten blir spaltet i den prosessen som vi kaller celleånding. Den kjemiske energien som frigjøres i denne prosessen, blir lagret i bindinger i ATP. Celleånding kan være uten oksygen (anaerob) eller med oksygen (aerob), men i mitokondriene er det bare celleånding med oksygen (aerob). Her blir det brukt oksygen, og da blir det produsert karbondioksid.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

ytre membran indre membran vann, CO2, ATP

glukose, oksygen

Mitokondriene er energiverket i cellene. De er dekket av en dobbelt membran. Den indre membranen er foldet.

14:10

Side 34

ATP er hovedkilden for energi når cellen skal utføre arbeid, f.eks. transportere ioner og molekyler mellom organeller og mellom celler. Produksjonen av ATP foregår på den indre membranen i mitokondriene, og foldingene gir en stor overflate og rom for produksjon av mye ATP. I aerob celleånding skjer følgende: glukose + oksygen 씮 karbondioksid + vann + energi 6O2 씮 6CO2 + 6H2O + energi (ATP) C6H12O6 +

Mitokondriene er energiverket i cellene. Her foregår celleåndingen. De har en dobbelt membran. Den indre membranen er foldet.

Cytoskjelettet

cytoskjelettet Cytoskjelettet stiver opp cellen og holder organellene på plass så de ikke flyter rundt.

Inni cellene hos eukaryote organismer er det et nettverk av proteinfiber, et cytoskjelett. Proteinfibrene går på kryss og tvers. Mellom disse fibrene og delvis festet til dem ligger de forskjellige organellene. Cytoskjelettet stiver opp cellen så den holder fasongen og ikke faller sammen. Organellene blir dermed holdt på plass og flyter ikke rundt. Cytoskjelettet har sannsynligvis også betydning for den biokjemiske aktiviteten i cellen, for det deltar når det blir overført signaler fra omgivelsene utenfor cellen og inn til bestemte organeller. Når en celle skal dele seg, blir DNA-et kopiert og kjernemembranen oppløst. Proteinfibrer i cytoskjelettet drar DNA-et til hver sin halvdel av cellen, og delingen kan bli fullført. Sædceller har mye cytoskjelett i halen, og det sørger for den bølgende bevegelsen når sædcellene svømmer for å komme seg til eggcellen.

Peroksisomer Peroksisomer er blærer som er omgitt av en enkeltmembran. De inneholder enzymer som bryter ned fettsyrer til mindre molekyler. Samtidig blir det dannet giftig hydrogenperoksid (H2O2). Det er hydrogenperoksidet disse organellene har fått navnet fra. Hydrogenperoksid blir fort fjernet av enzymet katalase. De delvis nedbrutte fettsyrene blir overført til mitokondriene og brytes ned i celleåndingen. De biokjemiske prosessene som foregår i kjernen (DNA-kopiering) og i cytoplasmaet (proteinsyntesen), i mitokondriene (celleåndingen) og i kloroplastene (fotosyntesen), lærer du mer om i faget biologi 2. Noen av de organellene som vi nå skal se på, finnes bare hos dyr, mens andre bare finnes hos planter.

. . . 34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 35

Lysosomer

Heterotrofe organismer er organismer som trenger tilførsel av organisk materiale fordi de selv ikke er produsenter.

Lysosomer er organeller i dyreceller og i celler hos en del protister som likner dyr. Lysosomer er blærer som blir avsnørt fra det endoplasmatiske nettverket, i likhet med blærer som avsnøres for å bli til golgiapparatet. De regnes som en del av endomembransystemet. Det som skiller disse blærene fra dem som blir til golgiapparatet, er at lysosomene inneholder spesielle enzymer, lysozymer, som kan bryte ned celler. Lysosomene blir kalt «renholdsverket» fordi uønsket avfall blir brutt ned, eller «selvmordsorganeller» fordi enzymene i dem blir sluppet løs i cytoplasmaet når cellen er gammel og skal dø. Våre hvite blodceller har mange lysosomer som kan delta når de hvite blodcellene spiser bakterier. Celler må stadig brytes ned under fosterutviklingen hos dyr, og det sørger lysosomene for. På et visst stadium i fosterutviklingen har vi mennesker hud mellom det som skal bli de enkelte fingrene. Lysosomene i cellene i denne huden danner lysozymer som oppløser og fjerner denne huden. Protistene kan ha lysosomer i cellene. Når slike heterotrofe protister spiser, lager de en blære der maten blir fordøyd, en næringsvakuole med lysozymer.

Vakuoler Planteceller har vakuoler, og det er en eller flere i hver celle. Vakuoler er store væskefylte rom i cytoplasmaet hos planteceller. Vakuoler blir også kalt cellesaftrom, og inne i vakuolen lagrer plantecellen mange forskjellige forbindelser som er løst i saften. Vakuoler kan ha innhold som cellen selv ikke direkte trenger. I blomstens kronbladceller finnes det for eksempel fargestoffer, og i bladceller kan det være gift som beskytter mot planteetende insekter og andre dyr ved at giften smaker vondt eller sterkt for et dyr som forsøker å spise plantecellen. Stoffer i vakuolene blir ikke sluppet ut i cytoplasmaet, og de har ingen videre funksjon i biokjemiske prosesser inne i cellen. Når celler er unge, er vanligvis ikke vakuolene store, men de øker i omfang hos eldre celler og hjelper til så cellene kan bli mye større. I noen modne frukter kan vakuolene være store og fylt med søt saft, f.eks. hos pærer. vakuole

kloroplast

v v væskefylt rom

Kloroplaster ytre membran indre membran

glukose oksygen vann, CO2, energi Kloroplast i plantecelle.

Inne i cytoplasmaet i de grønne plantecellene finnes det opptil flere hundre kloroplaster per celle. I et lysmikroskop kan du se kloroplastene som grønne organeller med oval fasong. Kloroplastene har en dobbelt membran rundt et væskefylt rom. I dette rommet ligger stabler av blæreformete sekker. En sekk består av væske som er pakket inn i en membran. Denne membranen har fargestoffer, pigmenter, som deltar i fotosyntesen. Inne i selve membranen foregår fotosyntesen. Det viktigste pigmentet er klorofyll, et fargestoff som kan fange opp energi fra lys og bruke denne energien til å lage

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 36

molekylet glukose. Fotosyntesen er den biokjemiske prosessen der solenergi blir bygd om til kjemisk energi. Karbondioksid blir brukt, og oksygen og glukose blir produsert: vann + karbondioksid + energi 씮 glukose + oksygen 6CO2 + solenergi 씮 C6H12O6 + 6O2 6H2O + Celler hos rødløk har en tydelig cellevegg som omgir cytoplasmaet. Vi kan også se de rødfargete vakuolene som fyller omtrent hele cellen.

I planteceller finnes kloroplaster. I kloroplastene er klorofyllet, og der foregår fotosyntesen.

Celleveggen Planter, sopp, bakterier og noen protister har en beskyttende cellevegg utenpå cellemembranen. Celleveggen gir støtte og holder cellestrukturen fast. I tillegg vil celleveggen hindre cellen i å ta opp så mye vann at den sprekker. Celleveggen kan bestå av forskjellige organiske molekyler. Hos planter består celleveggen av mye cellulose. Cellulose er et karbohydrat bygd av glukoseenheter.

Hvorfor dør celler? Det kan være to årsaker til at celler dør: De blir drept av skadelige stoffer eller av andre celler, eller de dør ved en kontrollert celledød, apoptose. De mekanismene som cellene bruker for å klare å drepe seg selv, er at de først krymper, og så bryter de ned mitokondriene og kjernen. Cellemembranen er da intakt, men den får endrete egenskaper som gjør at cellen raskt blir spist av naboceller eller hvite blodceller, fagocytter. Det skjer ingen lekkasje av celleinnhold, og det blir derfor ingen betennelsesreaksjon. Men hvorfor foretar en celle en slik kontrollert død?

Noen celler må dø fordi de representerer en trussel mot organismen: • celler som deler seg ukontrollert, kreftceller. (Strålebehandling og cellegift får kreftcellene til å begå selvmord.) • celler som er infisert med virus • celler som har feil i DNA-et etter celledeling

Noen celler må dø for at andre skal utvikle seg normalt. Eksempler på celler som dør ved apoptose: • Når et rumpetroll skal utvikle seg til frosk, må halecellene dø og halen falle av. • Når fingrer og tær blir dannet hos et foster, må cellene mellom tærne og cellene mellom fingrene dø slik at ikke hånden eller foten blir en hel plate. • Når trærne kaster bladene om høsten, dør celler i bladstilken, og bladet faller av.

Halen hos rumpetroll faller av når halecellene dør.

. . . 36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 37

2.3 Prokaryote celler Pro betyr før, og karyon betyr kjerne.

Diffusjon er en tilfeldig bevegelse av stoffer fra et sted med høy konsentrasjon til et sted med lav konsentrasjon. Osmose er diffusjon av vann gjennom en membran.

Alle bakterier og arkebakterier er encellete prokaryote organismer. De prokaryote organismene har ingen kjerne med en membran som beskytter arvestoffet. DNA-et flyter fritt i cytoplasmaet, eller det kan delvis være festet til cellemembranen. Festet til denne cellemembranen kan det også finnes klorofyll som deltar i fotosyntesen, og enzymer som deltar i celleåndingen. I cytoplasmaet hos prokaryote organismer er det bare én type organeller: ribosomene. Siden ribosomer ikke er dekket av noen membran, og det inne i prokaryote celler verken finnes noe endoplasmatisk nettverk eller noe golgiapparat, verken kloroplaster, mitokondrier eller andre membrandekte organeller, må alle enzymer som deltar i stoffskiftet, enten flyte fritt i cytoplasmaet eller være festet til innsiden av cellemembranen. Nesten alle bakterier som er undersøkt, har en cellevegg utenpå cellemembranen. En cellevegg hindrer at bakterien sprekker. Prokaryote organismer lever på steder der konsentrasjonen av stoffer er lavere utenfor cellen enn inni den, og derfor kan diffusjon av vann få cellen til å svulme opp. Celleveggen hindrer da at bakterien svulmer til den sprekker. Det er ikke funnet mange arkebakterier som har cellevegg, men noen av dem som er undersøkt, har en cellevegg av proteiner eller polysakkarider. Siden arkebakterier først ble funnet for ca. 30 år siden, er det nok mye vi ikke vet om dem.

De prokaryote organismene, dvs. bakteriene og arkebakteriene, er encellete organismer. De har ribosomer, cellemembran og som regel en cellevegg, men mangler cellekjerne og andre membrandekte organeller.

Strukturer hos prokaryote organismer – en oversikt Struktur

Funksjon

DNA

•

DNA-kopiering (celledeling)

•

RNA-produksjon (proteinsyntese)

Plasmid (bare hos bakterier)

•

DNA-biter med ekstra egenskaper, f.eks antibiotika-resistensgener

Ribosomer

•

produksjonssted for polypeptider

Cytoplasma

•

produksjon av proteiner, enzymer

Klorofyll (bare hos blågrønnbakterier)

•

lysenergi blir bundet til kjemisk energi

Cellemembranen

•

omgir hele cellen og gir beskyttelse

•

kontrollerer transporten

•

enzymer driver celleånding der kjemisk energi i maten blir omdannet til kjemisk energi som ATP

Celleveggen (bare hos bakterier)

•

gir støtte og beskyttelse

•

hindrer så stort vannopptak at cellen sprekker

Slimlag

•

gir beskyttelse

Flageller eller cilier

•

bevegelse

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 38

Bakterier kan ha en beskyttende slimkapsel Mange prokaryote organismer har en slimkapsel utenpå celleveggen eller cellemembranen. Slimkapselen beskytter cellene mot for eksempel de hvite blodcellene i menneskets immunforsvar. Bakterien Streptococcus pneumonia, som finnes både med og uten slimkapsel, kan forårsake lungebe-

tennelse hvis den er av varianten med slim, men den er mindre farlig hvis den ikke har slim. Slimet gjør den motstandsdyktig mot fagocytter, mens de bakteriene som ikke har slimkapsel, blir spist og gir derfor ikke lungebetennelse. Slimet hindrer også at bakteriene tørker ut.

2.4 Bakterier

µm står for mikrometer. 1 µm = 10–6 m.

Symbiose betyr «å leve sammen». Mutual betyr gjensidig.

Denne prokaryote organismen er en bakterie med cilier og tre flageller. Bakterier har et sirkulært DNA-molekyl og plasmider som flyter i cytoplasmaet.

cytoplasma plasmid ribosomer DNA

I økosystemene kan bakteriene være produsenter, konsumenter og nedbrytere. Mange av dem spiller en stor rolle økonomisk for oss mennesker. Noen bakterier skaper sykdom og skader andre organismer. Noen er svært nyttige for oss, både helsemessig og industrielt. Noen produserer antibiotika, noen bryter ned oljesøl, andre får brød og melkeprodukter til å gjære. Vi bruker bakterier til å lage medisin, og vi kan sette nye gener inn i bakterienes opprinnelige arvestoff. For eksempel kan vi sette inn gener for insulinproduksjon, og etterpå dyrker vi bakteriene fordi de kan gi insulin som medisin til diabetikere. Mange bakterier lever i symbiose med andre arter. I et menneskes tarm kan det finnes en milliard bakterier per gram avføring. Disse bakteriene lever sammen med oss til felles beste både for oss og bakteriene, en symbioseform som vi kaller mutualisme. Bakteriene består av bare én celle og er så små at vi bare kan se dem i mikroskop. Mange bakterier har en flagell, dvs. en hale som gjør at de kan svømme. En bakterie som er 1 µm lang, kan svømme med en fart på 30 µm per sekund, altså 30 ganger sin egen lengde. Et menneske på 1,70 m ville ha svømt med en fart på 50 m per sekund hvis vi hadde det samme forholdet mellom kroppslengde og svømmefart. Andre bakterier kan ha kortere, hårliknende strukturer, cilier, som dekker mer eller mindre hele flagell overflaten av cellen. Ciliene gir bakterien mulighet til å bevege seg. Bakterier har ett sirkulært DNAmolekyl som ligger løst i cytoplasmaet. I tillegg har de DNA i plasmider, små ringformete DNA-molekyler cilier som ligger for seg selv i cytoplasmaet. cellevegg Dersom en bakterie er motstandsdykcellemembran

. . . 38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

Med sirkulært DNAmolekyl mener vi at DNA-molekylet utgjør en sammenhengende tråd uten start og slutt.

14:10

Side 39

tig mot en eller flere typer antibiotika, ligger ofte slike antibiotika-resistensgener på plasmidene. Gener for antibiotikaresistens kan også ligge på det sirkulære DNA-et. Plasmidene er ikke nødvendige for at bakteriene skal kunne leve, men plasmidgenene gjør dem mer motstandsdyktige og inneholder også gener som gjør at bakteriene skaper sykdom.

Bakterier er encellete prokaryote organismer med et sirkulært DNA-molekyl og plasmider i cytoplasmaet.

Grupper av bakterier Forskjellige bakterieformer. Bakterier kan være spiralformete, kuleformete eller ha form som staver. 0,002 mm

spiriller

kokker

Bakterier formerer seg raskt. Veksten er eksponensiell. Tallet på bakterier kan øke fra 1 til 32 000 på fem timer.

Vi kan gruppere bakterier på mange måter. En vanlig inndelingsmåte er å gruppere dem i heterotrofe og autotrofe bakterier. Autotrofe organismer er produsenter; de produserer organiske forbindelser av uorganiske. Heterotrofe organismer er konsumenter; de produserer ikke organiske forbindelser selv og må spise de autotrofe. Vår 0,002 mm vanlige tarmbakterie, E. coli, er f.eks. heterotrof. Blågrønnbakterier er autotrofe bakterier. Bakterier blir også gruppert etter form: spiralformete spiriller, kuleformete kokker, avlange staver (basiller) osv. På tegningene ser du forskjellige staver (basiller) typer.

antall 32 000 24 000 16 000 8000

timer

Formering hos bakterier Bakterier formerer seg bare ukjønnet – ved vanlig celledeling, mitose. En bakterie kopierer sitt DNA, og deretter skjer en todeling av hele cytoplasmaet. Dette er en kloning, og dattercellene blir nøyaktig like morcellen. Så vokser begge cellene til den opprinnelige størrelsen.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

cellembran DNA cellevegg

Side 40

Bakterier kan formere seg skremmende fort. Delinger kan for noen bakteriearter skje hvert 20. minutt. Hvis en bakterie deler seg i to hvert 20. minutt, vil en bakterie som blir med på leverposteibrødskiva i en matpakke du pakker om morgenen og spiser på skolen fem timer etterpå, ha gjennomført 15 delinger. Etter fem timer kan den ene bakterien teoretisk ha blitt til mer enn 32 000 individer. Tegningen viser hvordan delingen foregår.

Bakterier formerer seg bare ukjønnet – ved vanlig celledeling, mitose.

Bakterier formerer seg ved mitose.

Sporer

Dersom bakteriene ikke har tilgang på mat, og omgivelsene der de lever, tørker ut, kan bakteriene etablere en slags hviletilstand som spore. Som spore er en bakterie praktisk talt fri for vann og kan overleve svært tøffe forhold. Slike sporer kan leve tørt og uten mat i flere tiår. Når omgivelsene blir mer gunstige for

konjugere = binde sammen transformere = omskape transdusere = overføre

dem, kan de sprekke og begynne å formere seg. Evnen til å danne hvilesporer som etter en tid utvikler seg til virksomme bakterier, gjør at det kan virke som om mange sykdomsframkallende bakterier plutselig dukker opp – nærmest fra ingenting.

Den genetiske variasjonen hos bakteriene blir sørget for på andre måter enn ved kjønnet formering. Arvestoff blir hele tiden overført mellom bakterier i naturen. Det blir overført mellom individer av samme art og mellom individer av ulike arter. Arvestoffet kan bli overført på tre forskjellige måter: ved konjugasjon, ved transformasjon og ved transduksjon.

Konjugasjon Når to bakterier ligger ved siden av hverandre, lager den ene bakterien en tråd som vokser mot den andre bakterien, fester seg i den og trekker den mot seg. Deretter kan den tråddannende bakterien overføre arvemateriale, både deler av det trådformete kromosomet og plasmider, til den andre. Overføring av gener, bl.a. gener for antibiotikaresistens, er derfor både mulig og vanlig mellom bakterieindivider og mellom bakteriearter. Ved konjugasjon vil en bakterie som ligger nær en annen bakterie, overføre DNA. Fotografiet viser Salmonella enteritidis.

. . . 40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 41

Transformasjon Dersom en bakterie ligger i en løsning med DNA fra andre bakterier, vil det løse DNA-et kunne passere gjennom cellemembranen og inn i bakterien. Slik har forskere overført sykdomsframkallende gener som ligger løst i en løsning, til bakterier som ellers er ufarlige. På den måten har de gjort ufarlige bakterier om til farlige og sykdomsframkallende organismer. Når for eksempel E. coli ligger i en løsning med DNA, vil noe av DNA-et gå inn i bakterien.

bakterie bakteriofag

bit av DNA fra en annen bakterie Transduksjon.

Transduksjon Bakteriofager er virus som angriper bakterier. Bakteriofager kan overføre DNA fra en bakterie til en annen. Dersom en bakteriofag først går inn i og oppholder seg i en bakteriecelle, kan den formere seg inne i den. Når bakteriofagen formerer seg i en bakterie, bruker den av bakteriens DNA til å kopiere sitt eget arvestoff for å formere seg selv. Samtidig kan noen av bakteriens gener bli kopiert. De nydannete virusene tar noen av bakteriegenene med seg når de går ut av den første bakterien og inn i en annen bakterie. Dermed kan bakteriofager overføre arvestoff fra den første bakterien til den andre.

Overføring av DNA skjer ved konjugasjon, transformasjon og transduksjon og kan føre til at bakterier får nytt DNA.

Bakterier i mat Mikroorganismer kan ødelegge maten som vi skal spise. Teknikker har til alle tider vært benyttet for å konservere maten: gjæring, tørking, røyking, sylting, salting, frysing, krydring og oppbevaring ved lav temperatur. I dag blir mat konservert industrielt. Ved mange av konserveringsmetodene blir de fleste bakteriene drept slik at vi unngår at maten blir infisert. Melk blir tilsatt sunne bakterier og gjærer til surmelksprodukter og oster. Vi tørker korn, bønner og kjøtt for å unngå at de råtner opp av forråtnelsesbakterier. Vi fryser ferske matvarer og dreper ikke bakteriene – men vi hemmer celledelingen deres. I land der lufttemperaturen er høy, tilsettes større mengder krydder enn vi er vant til, og bakterieveksten hemmes. Hermetisering ved 100 oC dreper mange mikroorganismer, men noen overlever temperaturer opp til omtrent 120 oC. Oppvarmingen steriliserer ikke alltid maten, men bakteriene blir inaktive og kan ikke dele seg. Hvis de senere kommer til et mer gjestmildt miljø, kan de begynne å dele seg igjen. Noen mikroorganismer ødelegger maten ved at de skiller ut gifter eller illeluktende stoffer som gjør at vi kan lukte når maten er bedervet og derfor ikke

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

웂-stråler (gamma) er elektromagnetisk stråling.

14:10

Side 42

bør spises. Muligens skyldes vår evne til å smake bitre stoffer at bitre stoffer ofte er giftige, og at det derfor er viktig at vi kan kjenne dem. Gjennom mediene får vi informasjon om mange bakteriearter. Mediene omtaler ofte bakterier som er sykdomsframkallende og svært farlige for oss. Disse bakteriene skiller ut gifter som kan drepe celler og ødelegge tarmene og de indre organene våre. Noen bakteriearter som vanligvis er harmløse, f.eks. den vanlige tarmbakterien Escherichia coli, kan endre arvestoffet sitt, mutere, og bli svært farlig for oss. Både i Norge og i andre land kjenner vi til at urenslighet og manglende oppvarming i forbindelse med kjøttproduksjon har gjort at mutanter av E. coli er blitt overført fra dyr til mennesker. En variant av E. coli, kalt O 157: H7 ble klassifisert i USA i 1982. Siden den tid er rundt 75 000 amerikanere blitt syke av denne bakterien hvert år, og et hundretall personer dør av den. Bakterien gir blodig diaré og er spesielt farlig for barn og svekkete eldre mennesker. Også i Norge har giftproduserende bakterier fra spekemat og farseprodukter ført til sykdom og død. Våren 2006 ble norske barn svært syke fordi de hadde fått i seg E. coli O 103. Flere av sykdomstilfellene skyldtes at sau fra Trøndelag var smittebærere selv om sauene selv ikke var syke. Krydder som svart pepper kan være bakteriedrepende, men i noen tilfeller av matforgiftning har det vært krydderet som har inneholdt bakteriene. I mange land blir krydderet bestrålt med radioaktive 웂-stråler for å sterilisere krydderet.

Bakterier og sykdom De fleste bakterier lever i en symbiose med mennesker og andre organismer. Bakterier har mange livsviktige oppgaver i og på kroppen vår. Likevel er det mange mennesker som forbinder bakterier først og fremst med sykdom. Som nevnt i innledningen til dette avsnittet er det ganske riktig mange bakterier som fører til sykdom hos oss mennesker, og ordet infeksjonssykdom bruker vi om sykdom som kommer av bakterier, virus eller andre mikroorganismer. En infeksjon vil si at sykdomsframkallende organismer trenger inn i kroppen og formerer seg der. Blant de mest kjente infeksjonssykdommene som vanligvis er forårsaket av bakterier her i den vestlige verden, har vi luftveisinfeksjoner som halsbetennelse og lungebetennelse og andre sykdommer som ørebetennelse og øyebetennelse. En infeksjon som kanskje alle har opplevd, er å få betennelse i sår. Slike sårinfeksjoner kommer ofte av streptokokker eller stafylokokker. Kokker er bakterier med kuleform. Streptokokker som Streptococcus pneumonia danner perlekjedeformete kolonier. Stafylokokker har drueklaseformete kolonier.

Sykehusinfeksjoner I mediene hører vi ofte om sykehusinfeksjoner. Som navnet forteller, er dette sykdommer som mange får når de er innlagt på sykehus. Blant de vanligste sykehusinfeksjonene har vi urinveisinfeksjon, luftveisinfeksjoner som bron-

. . . 42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

Vanligvis er det vanskelig å skille virusinfeksjoner fra bakterieinfeksjoner uten at det blir tatt en blodprøve.

14:10

Side 43

kitt og lungebetennelse og sårinfeksjoner etter operasjoner. Stafylokokkene hører til de vanligste bakterietypene på sykehus. Vi kjenner til omkring 30 ulike arter av stafylokokker. Mange av dem er normalt ufarlige. De finnes på hud og slimhinner hos mennesker og dyr. Enkelte arter kan forårsake sykdom, f.eks. sårinfeksjon, brennkopper, verkebyller og matforgiftning. Årsakene til sykehusinfeksjoner er sammensatte. Høyt forbruk av antibiotika kan føre til utvikling av multiresistens. Det betyr at en bakteriart blir resistent (motstandsdyktig) mot flere typer antibiotika. På sykehusene kommer mange mennesker i kontakt med hverandre, og smitte kan lett bli overført. Medvirkende årsaker til sykehusinfeksjoner kan være at folk ikke vasker hendene ordentlig, og at mange pasienter fra før av har svekket immunforsvar. Immunforsvaret kan du lese mer om i kapittel. 6.

Ved en bakterieinfeksjon vil bakterier formere seg i kroppen vår. Stafylokokker og streptokokker fører til mange av de vanlige infeksjonssykdommene.

«Kjøttetende» bakterier

En bakterieinfeksjon i huden og vevet under kan bli smertefull og livstruende.

Streptokokk A er en spesielt hissig streptokokktype. Den kalles kjøttetende. Streptokokk A hører til den normale bakteriefloraen hos alle mennesker. Selv om alle har den, er det bare noen få som blir svært syke. I Norge blir det årlig registrert rundt 200 tilfeller av sykdom forårsaket av streptokokk A. Bakterien finnes overalt på mennesket, men trives best der det er fuktig, bl.a. på slimhinner. Streptokokk A smitter ikke fra person til person. Det som gjør at enkelte mennesker blir alvorlig syke tross behandling med antibiotika, er at denne hissige bakterietypen formerer seg svært raskt. I noen tilfeller har streptokokk A også tatt menneskeliv. Angrep av kjøttetende bakterier skjer i underhuden. Utgangspunktet er gjerne infeksjon i et sår på overflaten, en brannskade eller et operasjonssår. Men slike infiserte sår kan også være så små at de kan være vanskelige å se. Infeksjonen utvikler seg som sagt svært raskt, og dersom den sprer seg oppover mot overhuden, ser vi hevelse og misfarging av huden. Den syke har da sterke smerter og har kanskje problemer med å holde seg bevisst. I tillegg til behandling med antibiotika må det infiserte vevet også ofte fjernes ved operasjon.

Bakteriesmitte Bakterier omtales som bakterieflora selv om de verken er planter eller dyr.

For å kunne beskytte seg best mulig mot sykdommer som kommer av bakterier, er det viktig å vite hvordan bakteriene sprer seg. Mange av de sykdommene som rammer luftveiene våre – svelg, hals og lunger – smitter gjennom lufta. Når vi hoster eller nyser, spruter vi millioner av små vann-

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

Vi bruker ordet epidemi når en smittsom sykdom rammer mange mennesker i samme område. Å bli infisert betyr å få smittestoff inn i kroppen.

14:10

Side 44

dråper ut i lufta. I disse vanndråpene og på støvpartikler i lufta er det bakterier og/eller sporer fra bakterier. Mange bakterier kan leve svært lenge i lufta på denne måten, og slik kan vi bli smittet eller smitte andre. Disse smittemåtene kalles dråpesmitte og støvsmitte. En annen smittevei er kontaktsmitte. Kontaktsmitten kan skje direkte, ved kroppskontakt med den som er smittebærer, eller indirekte, ved at vi bruker klær, brusflasker eller andre gjenstander som smittebæreren har brukt. For å redusere faren for kontaktsmitte er god personlig hygiene viktig, så som håndvask og klesvask. For mange infeksjonssykdommer er det slik at bare noen få av de mange som blir infisert, blir synlig syke. Også de friske smittebærerne kan overføre sykdommer. Derfor kan det være vanskelig å finne kilden til epidemier. Smitte kan også komme gjennom vann og matvarer. Mage- og tarmsykdommer kommer ofte på den måten. I Norge har vi stort sett god kontroll både med offentlig vannforsyning og med matvarer som selges i forretninger og på spisesteder. Men når vi er turister i andre land, kan faren for slik smitte være atskillig større. Dette kommer ikke bare av dårligere hygieniske forhold, men like gjerne av at vi der blir utsatt for nye bakteriearter som kroppen vår ikke har erfaring med, og som vi dermed ikke har utviklet beskyttelse (immunitet) mot.

Bakterier smitter på forskjellige måter: gjennom luft (dråpe- og støvsmitte), gjennom kontakt med smittebærere (mennesker eller dyr) og gjennom vann og mat.

Antibiotika

anti = mot; biotika = liv, levende

Både på slimhinnene våre, på huden og i deler av kroppsvevet kan vi finne sykdomsframkallende bakterier. Noen av de alvorlige infeksjonene bør behandles med antibiotika. Antibiotika er navnet på en gruppe organiske forbindelser som opprinnelig ble produsert av for eksempel sopparter. Sopparten Penicillium notatum, som lager antibiotikumet penicillin, ble oppdaget i 1928 av den skotske vitenskapsmannen Alexander Fleming. Fra slutten av 1940-årene ble antibiotika alminnelig brukt som medisin. I 1950 ble antibiotika til og med tilsatt i leppestift, og i reklamen sto det at antibiotikaen garanterte «sikker og smittefri kyssing»! Antibiotika virker bare på prokaryote celler, ikke på eukaryote celler. Noen sorter antibiotika gjør at bakterien ikke klarer å kopiere DNA-et sitt når den skal formere seg. Andre sorter antibiotika gjør at bakterien ikke klarer å lage seg en cellevegg etter at DNA-et er kopiert. Noen sorter antibiotika dreper noen få bakteriearter, andre dreper mange arter. Den første typen sier vi er smalspektret, den andre bredspektret.

. . . 44 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

Sopparter i slekten Penicillium produserer bakteriedrepende antibiotika. Bildet viser Penicillium chrysogenum.

14:10

Side 45

I løpet av 1950-årene antok leger at alle infeksjonssykdommer ville være utryddet i løpet av noen tiår. Optimismen skyldtes utviklingen av ulike typer antibiotika. Så feil de tok! Selv om vi nå kan lage store mengder kunstig framstilte antibiotika som virker på svært mange bakteriearter, er infeksjonssykdommer som skyldes bakterier, mer utbredt nå enn de var for 50 år siden. En av årsakene er at enkelte motstandsdyktige bakterier kan overleve antibiotika som er gitt som medisin til et sykt menneske. Jo flere bakterier som overlever en antibiotikabehandling, desto vanskeligere blir det å utrydde selve sykdommen, fordi det etter hvert finnes stadig færre typer antibiotika som virker på de forskjellige sykdommene. Et annet problem er at antibiotika er blitt tilsatt fôret til kjøttproduserende dyr. Det blir gjort for å hindre sykdom hos dyrene og øke kjøttproduksjonen. I kjøttet vil det da være rester av antibiotika som vi får i oss gjennom maten, og den dreper de naturlige bakteriene vi lever i mutualistisk symbiose med, mens de resistente bakteriene kan overleve.

En gruppe organiske forbindelser, antibiotika, blir brukt til å drepe bakterier.

Har du en bakterieinfeksjon – eller har du det ikke? Er du syk, men vet ikke om det kommer av en bakterieinfeksjon eller et virus? Hvis du har vært syk en tid, er det nok tryggest å gå til legen for å få tatt en blodprøve. Legen tar da en såkalt CRP-test av blodet. Testen går under det folkelige navnet «hurtigsenkning». Etter et lite stikk i fingeren blir det tatt ut en bloddråpe, og hvis du har en bakterieinfeksjon vil bloddråpen inneholde en stor mengde av et spesielt protein. Proteinet kalles C-aktivt protein, og det er levercellene som produserer det dersom du har en bakterieinfeksjon et eller annet sted i kroppen. Hvis infeksjonen skyldes et virus, er mengden av proteinet mye lavere. Bakterieinfeksjoner som immunforsvaret ikke selv klarer å ta knekken på, bør behandles med antibiotika. Antibiotika dreper ikke virus.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 46

Biologisk krigføring I 2001 prøvde terrorister seg på biologisk krigføring ved at de spredte hvilesporer av bakteriearten Bacillus anthracis, miltbrann eller antraks. Ordet antraks kommer fra gresk og betyr kull. Hvilesporen ser ut som et hvitt pulver, ikke ulikt pudder eller hvetemel. Slike hvilesporer kan holde seg i hviletilstand i flere tiår. Hvis sporene kommer inn i et åpent sår på huden, utvikler det seg en mørk, nærmest svart verk. Slike sår kan behandles og kureres med antibiotika. Hvis de kommer inn i lungene, sprekker hvilesporene, og levende bakterier kommer ut. De begynner da å produsere gift og forårsaker død. Hvitt pulver i konvolutter sendt per post skapte den gangen panikk – enten pulveret var miltbrannsporer eller uskyldig mel, og svært mange mennesker i aktuelle områder inntok den gangen store mengder av det bredspektrete antibiotikumet ciprofloxacin.

Etter mistanke om spredning av miltbrannsporer blir det ryddet opp og desinfisert.

2.5 Arkebakterier Arkebakteriene er også prokaryote organismer, men de har noen likhetstrekk med eukaryote celler. Membranen som omgir arkebakterier, er mer lik membranene hos eukaryotene. Arké-ribosomene likner eukaryot-ribosomer. Vi vet ikke så mye om hvordan arkebakteriene formerer seg, men vi antar at de formerer seg på samme måte som bakterier, ukjønnet og ved mitose. Bakterier blir ofte drept av forskjellige typer antibiotika, men arkebakterier tåler de vanligste formene for antibiotika. Det er ikke noe problem, for ingen av de kjente arkebakteriene er sykdomsframkallende eller giftige.

Urbakterier Arkebakterier ble først funnet i ekstreme miljøer, dvs. i miljøer med helt uvanlige levevilkår, og de blir av noen kalt urbakterier. Andre forskere foretrekker å kalle dem arkeer.Arkebakteriearter lever overalt. De første ble funnet i varme kilder med temperaturer over 100 oC, der de omdanner hydrogensulfid til svovelsyre. De finnes også i Dødehavet i en saltkonsentrasjon på 25 %. Arkebakterier må derfor ha en mekanisme som hindrer at vann går ut av dem ved osmose.

. . . 46 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 47

De siste årene er arkebakteriene blitt funnet mange steder, bl.a. som metanprodusenter i tarmene hos mennesker. En art arkebakterier er funnet på tørket, salt klippfisk. De legger seg som et rødt belegg utenpå fisken.Transporten av klippfisk fra Norge til Spania og Portugal tok tidligere lang tid, og arkebakteriene vokste da og delte seg. Klippfisken fikk dermed et ufyselig utseende, og noe ble kastet. Da mikrobiologer fant ut hva det røde belegget skyldtes, kunne fisken behandles før eksport, og svinnet ble ikke så stort.

Arkebakterier finnes overalt. Ingen av dem er sykdomsframkallende eller giftige.

Arkebakteriene lever i varme kilder på Island.

2.6 Virus Hvordan kan utviklingsteorien, evolusjonsteorien, forklare at virus oppstod? Her finnes det flere forslag til hypoteser, men vi har ikke noen entydig teori. Virus er celleparasitter, og de forårsaker sykdommer som influensa, forkjølelse, aids og herpes.

Hvordan virus er bygd opp Virus er ikke laget av celler. De er partikler som har en proteinkappe med arvestoff inni. Mellom proteinkappen og arvestoffet finnes bare væske eller luft. Arvestoffet er enten DNA eller RNA, og det består av fra 3 til 200 gener. Den eneste hensikten med disse genene er å gi viruset egenskaper som gjør at det kan komme inn i en celle og kopiere arvestoffet sitt. Pro-

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 48

teinkappen har ofte en krystallform med en svært fin og symmetrisk fasong. Viruset alene har ingen organeller, ikke noe cytoplasma, ingen enzymer og ikke noe selvstendig stoffskifte. Selv om virus ikke er levende, har vi gitt dem latinske slektsnavn slik at forskere kan ha et felles språk. Ved å studere virusets ytre kan vi avgjøre hva slags art det er. De fleste virus angriper bare bestemte celler hos bestemte organismer, enten dyr, planter eller bakterier, og de angriper vanligvis bare én art eller noen få arter. Et virus som angriper bestemte hvite blodceller, vil altså ikke kunne angripe andre celletyper. Et hivvirus angriper bare spesielle hvite blodceller.

proteinkappe

Et virus angriper en bakteriecelle. Viruset sender arvestoffet sitt inn i bakterien.

bakteriecelle

virus-DNA

Formering hos virus Virus formerer seg ved at virusets arvestoff tar kontroll over en vertscelle og bruker materialet i vertscellen til å lage et enormt antall kopier av seg selv. Arvestoffet i virus kan bestå av DNA eller RNA. Viruset fester seg til cellen og sender arvestoffet sitt inn i cellen. Virus-arvestoffet går helt inn i vertens kjerne og fester seg til vertens DNA. Virus-DNA bruker vertens celleinnhold til å lage kopier av sitt eget arvestoff. Videre blir byggemateriale inni verten brukt til å lage nye proteinkapper, og slik blir det dannet mange kopier av viruset.Virus forårsaker på denne måten sykdom fordi de ødelegger celler ved at de tar kontroll over dem. Herpesviruset er et eksempel på virus som formerer seg på denne måten.

. . . 48 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 49

Virus med RNA som arvestoff kalles retrovirus. Et virus som har RNA som arvestoff, må først lage en slags kopi av arvestoffet sitt, en DNA-tråd som kan settes inn i vertens DNA. For å klare å kopiere RNA til DNA har retrovirus et enzym som kalles revers transkriptase. Dette enzymet gir en omvendt transkripsjon. Hiv (engelsk: human immunodeficiency virus) er et eksempel på et retrovirus. Retro betyr baklengs.

a) Hivvirus fester seg på en hvit blodcelle. RNA går inn i cellen.

kjerne

b) RNA kopieres til DNA.

c virusdeler

c) DNA går inn i cellekjernen der det lages kopier av DNA-et. DNA kopieres så til RNA. d) Det dannes virusdeler til nye virus. e) De nye virusene går ut av cellen.

DNA d RNA e

hivvirus med RNA

Et virus kan danne sporer. Viruset kan da tåle tørke i tusenvis av år og bli aktivert når det kommer i nærheten av levende celler. Oppskriftene i genene er bare oppskrifter på å lage virus-arvestoff og å lage proteinkapper til nye virus. Virusets arvestoff får altså «vertscellen» til å bli omdannet til en kopieringsmaskin. Vi skriver ofte «vert-» i gåseøyne i slike tilfeller, for det er nok ikke en vert som med glede inviterer og får virus på besøk!

Virus er DNA eller RNA pakket inn i en proteinkappe. Virus formerer seg inne i andre celler ved å ta byggesteiner til nye virus fra vertscellen.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 50

2.7 Prioner Prioner er ikke celler. De er ikke levende materiale, men proteiner som forekommer naturlig i blant annet nervevev. I noen tilfeller kan prioner forårsake sykdommer. Eksempler på prionsykdommer er skrapesyke hos sau, kugalskap hos kyr og Creutzfeldt-Jakobs sykdom hos mennesker. Det har aldri vært vist noen sammenheng eller smitte mellom skrapesyke hos sau og Creutzfeldt-Jacobs sykdom hos mennesker, selv om skrapesyke hos sau har vært kjent i 250 år. I 1995 viste forskning at det høyst sannsynlig går an å overføre kugalskap fra kyr til mennesker.

Smitte og sykdom

Spongiform encefalopati kommer fra gresk: spongi = svamp; en = i; kefalo = hode; pati = lidelse.

Bovin betyr ’storfe’ eller ’okse’.

Mange av spørsmålene knyttet til prioner som smittestoffer er fremdeles uløst. Det blir forsket mye for å undersøke prionenes betydning hos forskjellige dyrearter. Prionsykdommer forekommer hos mennesker og hos alle dyr, både ville dyr, dyrehageindivider og husdyr. Prionsykdommene kalles med en felles betegnelse TSE fra engelsk transmissible spongiform encephalopathy, på norsk: overførbar spongiform encefalopati, dvs. sykelig nedbrytning av hjernen. Smittestoffene for TSE er prioner, og prioner er proteiner. Prioner finnes naturlig i alle pattedyr, og i nervevev gjør de normalt ikke noe skade. Muligens kan prionproteinene uten forvarsel endre struktur. Da vil de danne nåleliknende tråder som punkterer cellen slik at innholdet renner ut. Hjernen får dermed åpne, væskefylte hulrom. Den blir svampaktig.TSE har lang inkubasjonstid (tiden fra smitte til utbrudd). Den kan være fra noen få år til flere tiår. TSE er alltid dødelig. Smitte av prionsykdommer skjer ved at unormale prioner får normale proiner til å folde seg og bli til unormale prioner. Eksperimenter under kontrollerte laboratorieforsøk viser at ved overføring av skadelige prioner fra sykt til friskt nervevev vil sykdom smitte det friske vevet. Kyr er planteetere. Ved intensiv kjøttproduksjon blir kjøtt produsert raskt for å bli menneskemat, mens kjøttbein blir malt til mel og brukt til fôr for kyr. Kyrne ble på den måten gjort til kannibaler, fordi de fikk servert kjøttbeinmel fra sin egen art eller andre dyrearter, og de fikk i seg sykdomsframkallende prioner. Prionsykdommer hos kyr kalles BSE, bovin spongiform encetalopathi. Produksjon av fôr med kjøttbeinmel fra drøvtyggere ble forbudt i Norge og Storbritannia i 1990-årene. Snitt av hjernevev hos kyr med BSE viser tydelig det svampliknende vevet.

. . . 50 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 51

2.8 Fra prokaryot til eukaryot organisme Fossilfunn tyder på at eukaryote organismer oppstod fra prokaryoter for mer enn to milliarder år siden. Denne utviklingen kan ha skjedd ved at noe av cellemembranen i en prokaryot celle foldet seg innover, la seg rundt det frie DNA-et og dannet en dobbelt kjernemembran. Andre deler av cellemembranen dannet blærer som omsluttet områder som ble til spesialiserte organeller som golgiapparatet og lysosomer.

Eukaryote organismer kan ha oppstått fra prokaryote organismer ved at cellemembranen har blitt foldet inn og har omsluttet nydannete organeller.

cellemembran

cellemembran kjernemembran ER

innfolding av cellemembranen prokaryot celle

endo- stammer fra gresk og betyr inne i.

Organeller som kloroplaster og mitokondrier kan ha oppstått ved endosymbiose.

eukaryot celle

Noen av disse cellene omsluttet så en fotosyntetiserende prokaryot ved endosymbiose, og slik ble kloroplaster dannet. Andre energiproduserende prokaryote organismer ble også pakket inn. De ble til mitokondriene. Dette kan forklare at kloroplaster og mitokondrier er pakket inn i to lag membraner – dobbelte membraner. Både kloroplaster og mitokondrier har sitt eget DNA og styrer til en viss grad seg selv når det gjelder mangfoldiggjøring av seg selv inne i cellen og sin egen biokjemi.

prokaryot celle som likner en kloroplast

prokaryot celle som likner mitokondrie

kloroplast

mitokondrie

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 52

SAMMENDRAG

• • • •

•

• •

•

Prokaryote organismer er celler uten cellekjerne. Eukaryote organismer har celler med cellekjerne. Alle levende organismer er enten encellete prokaryote organismer, eller de er encellete eller flercellete eukaryote organismer. Det er to typer celledeling: mitose, vanlig celledeling, og meiose, kjønnscelledeling. Eukaryote celler er celler som har en cellekjerne med arvestoffet inni. Cellekjernen inneholder arvestoffet DNA. Den har en dobbelt membran som kontrollerer hva som slipper inn i og ut av kjernen. Ribosomene er små organeller som enten flyter fritt i cytosol eller er festet til det endoplasmatiske nettverket. Ribosomene deltar i proteinsyntesen. Det endoplasmatiske nettverket (ER) er et membransystem der stoffer blir laget, fraktet videre eller lagret. Golgiapparatet er stabler med væskefylte sekker som er dannet av blærer avsnørt fra ER. Organiske molekyler sorteres, omdannes og transporteres i golgiapparatet. Mitokondriene er energiverket i cellene. Her foregår celleåndingen. De har en dobbelt membran. Den indre membranen er foldet. Cytoskjelettet stiver opp cellen slik at den kan holde på cellestrukturen, og bidrar til at noen celler kan bevege seg. Lysosomene er blærer som er avsnørt fra ER. Lysosomene blir kalt «renholdsverket» fordi uønsket avfall blir brutt ned. De inneholder enzymer som sørger for at en celle dør. I vakuolene lagrer plantecellene forskjellige forbindelser. Vakuolene vokser etter hvert i størrelse og gjør at cellevolumet kan øke.

• •

•

• •

•

• • •

• •

I planteceller finnes kloroplaster. I kloroplastene er klorofyllet, og der foregår fotosyntesen. Planter, sopp, bakterier og noen protister har en beskyttende cellevegg utenpå cellemembranen. Celleveggen gir støtte og holder cellestrukturen fast. De prokaryote organismene, dvs. bakteriene og arkebakteriene, er encellete organismer. De har ribosomer, men mangler cellekjerne og andre membrandekte organeller. Bakterier er encellete prokaryote organismer med et sirkulært DNA-molekyl og plasmider i cytoplasmaet. Bakterier formerer seg bare ukjønnet – ved vanlig celledeling, mitose. Overføring av DNA skjer ved konjugasjon, transformasjon og transduksjon og kan føre til at bakterier får nytt DNA. Ved en bakterieinfeksjon vil bakterier formere seg i kroppen vår. Stafylokokker og streptokokker fører til mange av de vanlige infeksjonssykdommene. En gruppe organiske forbindelser, antibiotika, blir brukt til å drepe bakterier. Arkebakterier er også prokaryte organismer, og de finnes overalt. Ingen av dem er sykdomsframkallende eller giftige. Virus er DNA eller RNA pakket inn i en proteinkappe. Virus formerer seg inne i andre celler ved å ta byggesteiner til nye virus fra vertscellen. Prionsykdommer skylder prioner, en slags proteiner. Prionsykdommer finnes hos mange dyrearter og hos mennesket. Vi har flere teorier som forsøker å forklare hvordan eukaryote fotosyntetiserende organismer har oppstått fra prokaryote organismer.

. . . 52 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 53

OPPGAVER

2.1 Eukaryote og prokaryote organismer 2.1.1

2.1.2

2.1.3

a) Hva slags organismer er eukaryote, og hvilke er prokaryote? b) Forklar forskjellene og likhetene i bygningstrekk for de eukaryote og de prokaryote organismene. a) Hva er forskjellen på mitose og meiose? b) Tegn en enkel figur som viser hvordan mitose foregår i en eukaryot celle med to kromosompar. c) Tegn en enkel figur som viser hvordan meiose foregår i en eukaryot celle med to kromosompar. Hvorfor har kjønnsceller halvparten så mange kromosomer som kroppsceller?

2.2.6

2.2.7

2.2.8 2.2.9 2.2.10

2.2.11

2.2 Eukaryote celler 2.2.1

2.2.2

2.2.3

2.2.4 2.2.5

Hvilke fordeler kan eukaryote organismer ha av at kjernematerialet er omgitt av en kjernemembran? a) Hva vil det si at cellemembranen er selektivt permeabel? b) Hvorfor er denne egenskapen ved cellemembranen viktig? a) Hva er en organell? b) Hvilke organeller har dyreceller og planteceller felles? Hvilke organeller finnes bare i en av dem? a) Hvordan er proteiner bygd? b) Hva er et enzym? a) Undersøk i oppslagsbøker eller på Internett hva som står om proteiner. b) Hvordan er enzymer bygd? Les teksten på en vaskemiddelpakke: Hvorfor er vaskemidler tilsatt enzymer?

2.2.12

2.2.13 2.2.14

2.2.15 2.2.16

2.2.17

2.2.18 2.2.19

a) Hvordan er cellekjernen bygd? b) Hvordan blir den informasjonen som ligger lagret i DNA-et, overført til cytoplasmaet? c) Hvilke tre former for RNA finnes i eukaryote celler? a) Forklar bygningen til et ribosom. b) Hvilken oppgave har ribosomene i cellen? Hvilke organeller består endomembransystemet av? a) Hva er ER? b) Hva er forskjellen på ru og glatt ER? a) Hva foregår i golgiapparatet? b) Hva tror du menes med at golgiapparatet er et slags samlebånd? a) Tegn en mitokondrie og forklar hvordan den er bygd. b) Hva skjer i den aerobe celleåndingen? Skriv reaksjonslikning. I de cellene som fester fluevingen til kroppen, finnes det opptil 10 000 mitokondrier. Hvorfor? Hvilken funksjon har cytoskjelettet? a) Hva er et lysosom? b) Hvorfor blir lysosomer ofte kalt renholdsverk og selvmordsorganeller? a) Hvilke organismer har vakuoler? b) Hvilken funksjon har vakuolene? a) Tegn en kloroplast. Forklar hvordan kloroplaster er bygd, og hvilken funksjon de har i cellen. b) Skriv en reaksjonslikning for fotosyntesen og forklar hvorfor vi sier at planter er fotoautotrofe. a) Hvilke celler har cellevegg? b) Hva består celleveggen hos planter i hovedsak av? Finn ut mer om strukturen hos cellulose. Hvorfor må noen celler dø?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 54

2.3 Prokaryote celler 2.3.1 2.3.2

2.3.3

Hvilke to riker består av bare prokaryote organismer? a) Lag en tegning av en bakterie og sett navn på delene. b) Hva skiller en bakteriecelle fra en dyrecelle? c) Hvilken fordel har bakteriene av at de har cellevegg? Noen bakterier har en slimkapsel som gir dem bedre beskyttelse. Hvorfor?

2.4.11 Let i aviser eller andre medier for å finne ut hvilke bakterier som kan gi sykehusinfeksjoner. 2.4.12 a) Forklar hva dråpesmitte, støvsmitte og kontaktsmitte er. b) Hvordan kan du beskytte deg mot bakterier i miljøet rundt deg?

2.5 Arkebakterier 2.5.1 2.5.2

Hvor finnes arkebakterier? Hvorfor kaller vi arkebakterier for urbakterier?

2.4 Bakterier 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4

Hva betyr mutualisme? Gi eksempler. Finn ut mest mulig om en konkret bakterie. Hva er plasmider? Hva er forskjellen på autotrofe og heterotrofe bakterier? 2.4.5 Svar på følgende spørsmål og begrunn svaret: Tror du at de eukaryote eller de prokaryote organismene oppstod først? 2.4.6 a) Hvordan foregår formeringen hos bakterier? b) Forklar begrepene konjugasjon, transformasjon og transduksjon. 2.4.7 Hva gjør helsepersonellet på skolen eller de ansatte på legekontoret ditt for å unngå smitte av bakterieinfeksjoner? 2.4.8 Mat blir ikke ødelagt av å bli bestrålt med gammastråler, men bakterier på og i maten blir drept av den radioaktive strålingen. Syns du vi bør begynne å bestråle mest mulig av den maten vi spiser? 2.4.9 a) Hva er forskjellen på smalspektrete og bredspektrete antibiotika? b) Hvilke problemer kan motstandsdyktige bakterier forårsake? 2.4.10 Oppsøk et apotek og finn fram til navnet på tre av de mest brukte antibiotikatypene. Er de smalspektrete eller bredspektrete? Hvilke sykdommer kan disse tre typene kurere?

2.6 Virus 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4

2.6.5

2.6.6

Hvordan er virus bygd? Lag en enkel tegning og sett navn på delene. Hiv er et retrovirus. Hva vil det si? Har vi medisiner mot virus? En ny medisin mot hiv sørger for at viruset ikke klarer å få vertscellen til å bygge proteinkapper. Finn ut mer om medisiner mot hiv. Finn eksempler på barnesykdommer som skyldes virus, og barnesykdommer som skyldes bakterier. Hva mener vi med at virus fungerer som en vektor?

2.7 Prioner 2.7.1 2.7.2

a) Hva er et prion? b) Hvordan virker prioner? Finn ut mer om én av følgende sykdommer: kuru, Creutzfeldt-Jacobs sykdom, skrapesyke eller BSE (kugalskap).

2.8 Fra prokaryot til eukaryot organisme 2.8.1

a) Forklar den mulige utviklingen fra prokaryote til eukaryote organismer. b) Forklar hvordan organeller som kloroplaster og mitokondrier kan ha oppstått i eukaryote celler.

. . . 54 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 55

ØVINGER

Ø 2.1 Lysmikroskopet okular

UTSTYR Lysmikroskop Millimeterpapir Dråpeteller med vann Objektglass Dekkglass Noe å se på

grovstiller

finstiller objektiver objektbord lysblender lampe

Teori og hensikt Når du skal arbeide med faget biologi, er det viktig at du er godt kjent med hvordan lysmikroskopet fungerer. Lysmikroskopet består av linser som finnes i et okular nærmest øyet ditt, og flere linser i objektivene. Linsene i okularet forstørrer kanskje 10X, mens objektivene forstørrer 5X, 10X og 40X. Den totale forstørrelsen blir på 50X, 100X og 400X, og du kan regne den ut ved å multiplisere okularforstørrelsen med objektivforstørrelsen. Når du lager skisser av det du ser i et mikroskop, er det viktig å skrive på hvilken forstørrelse du bruker. Begynn alltid med minste forstørrelse. Bruk først grovskruen og deretter finskruen for å kunne se tydelig. Du kan regulere lysmengden ved å åpne eller lukke blenderen.

Framgangsmåte og resultat: • Se først på en liten bit av et millimeterpapir så du finner ut hvor mye mikroskopet forstørrer. Mellom linjene på millimeterpapiret er det én millimeter. Hvordan ser det ut med de forskjellige objektivene? Tegn.

• Et preparat lager du ved å legge det du skal se på, på et objektglass, dekke det med en dråpe vann og et dekkglass og plassere det hele på objektbordet. Preparatet kan f.eks. være et tynt blad fra en plante, løkceller fra innsiden av et løkskjell, et hårstrå eller hudceller som du har skrapt løs med en tannpirker fra innsiden av kinnet ditt. Tegn. • Prøv å regulere lysinngangen med blenderåpningen. Se hvordan lyset framhever forskjellige strukturer. • Hvis preparatet holder på å tørke ut, behøver du ikke å fjerne det fra objektbordet eller å løfte dekkglasset. Bruk dråpetelleren og legg en dråpe vann i overgangen mellom dekkglass og objektglass. Kohesjon gjør at vannet suges inn mellom dekkglasset og objektglasset. Du kan eventuelt holde et sugende papir på motsatt side av dekkglasset, så blir vann lettere sugd inn mot preparatet. • Hva har du lært?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 56

Ø 2.2 Stereolupen okular

UTSTYR Stereolupe Petriskål eller et urglass Noe å se på

stillskrue

Teori og hensikt Når vi arbeider med små organismer eller deler av organismer, kan vi benytte en stereolupe. I dette forsøket lærer du hvordan stereolupen skal brukes. De fleste stereoluper gir bare forstørrelse fra 10 til 60 ganger, men da trenger vi ikke å ha et tynt og flatt objekt slik som vi må når vi bruker et mikroskop. Stereolupene har to okularer, og gir derfor et dybdebilde av objektet. Stereoluper kan brukes med overlys, underlys eller begge deler. Overlyset brukes når vi vil se på overflater, mens underlyset er best når vi vil undersøke de indre delene av et objekt. Vær oppmerksom på at lampelyset etter en tid varmer opp objektene såpass mye at plantedeler visner og levende dyr dør fordi vannet fordamper. Undersøkelser av levende dyr bør derfor bare foregå i korte perioder. Og husk å ikke bare skylle dyret ned i vasken etter at du har sett på det. TIPS: Vannlevende dyr kan ha raske bevegelser, og det gjør dem vanskelige å studere. Dersom du tilsetter litt CO2, blir dyrene senere i bevegelsene uten at det skader dem. Mineralvann med karbonsyre (f.eks. Farris) eller et par korn bakepulver inneholder CO2 og egner seg godt til dette.

objektiv overlys underlys

Framgangsmåte • Lag en skisse av stereolupen og sett navn på de forskjellige delene. • Velg et preparat. Bruk først overlys. Studer og tegn det du ser. • Gjør så det samme med underlys.

Oppgaver • Hva er fordelen med bruk av hver av lystypene, overlys og underlys? • Har du forslag til hvordan du kan bruke stereolupen til å se på vannlevende smådyr? • Hvordan regner vi ut samlet forstørrelse?

. . . 56 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

21-06-10

14:10

Side 57

Ø 2.3 Encellete og flercellete organismer millimeter 1,5

UTSTYR Begerglass Tørt gras Vann fra naturen Mikroskop Objektglass Dekkglass

rundmark

høyciliat

trompetdyr

klokkedyr tøffeldyr

1,0

hjuldyr

0,5 amøbe Stylonychia 0

Teori og hensikt I vanndammer i naturen finnes det alltid mange arter av encellete prokaryote organismer og encellete og flercellete eukaryote. Dersom dammen tørker inn, kan mange av disse organismene overleve ved at de tørker inn og danner en beskyttende kappe eller et skall rundt seg. På gras og blad som ligger på bakken om høsten, lever også slike organismer. Når vi legger tørre gras- eller bladrester i vann, vil småorganismene bli vekket til live og formere seg mens de spiser av plantedelene. I en slik kultur kan vi finne mange forskjellige arter, og vi kan se på de eukaryote organismene i et mikroskop. De prokaryote organismene er så små at vi trenger et elektronmikroskop for å kunne se dem tydelig. I vannoverflaten i en blomstervase som har stått noen dager, kan du også finne noen av de samme organismene.

• Når det er dannet en synlig hinne på vannet, betyr det at vannet har stått der lenge nok. Hinnen består av levende organismer. • Ta ut litt av hinnen med en dråpeteller fra begerglasset og se på dette i et mikroskop.

Oppgaver • Tegn de forskjellige artene du ser. • Er det noen arter som er mer tallrike enn de andre? • Dersom du finner tøffeldyr, Paramecium, kan du gå til litteraturen eller til Internett og finne ut mer om denne organismen. Undersøk kulturen noen uker senere. Finner du de samme organismene og de samme mengdene av hver art?

Framgangsmåte • Lag en blanding av tørre gras- og bladrester og vann. Vannet kan du ta fra springen hvis det ikke er svært klorbehandlet, eller fra en bekk eller et tjern. • La det stå i et begerglass ved vanlig romtemperatur i en til to uker. Det lønner seg å legge på et lokk, for det skal foregå en forråtnelse som slett ikke er luktfri!

Konklusjon og feilkilder Kan du tenke deg noen feilkilder i dette forsøket? Hvilken konklusjon trekker du av forsøket, dvs. hva har du lært?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 • Celler

02-Bios-Biologi1-7.qxp:Layout 1

Ø 2.4

21-06-10

14:10

Side 58

«Hengende-dråpe-metoden» Framgangsmåte og resultat

UTSTYR Mikroskop Hulobjektglass og dekkglass Tannpirker Bakteriekultur Podenål Vaselin Dråpeteller

Bruk en tannpirker og form en liten ring med vaselin rundt hulrommet i objektglasset. Bruk ikke for mye vaselin. Bruk en podenål og ta en dråpe med bakterier fra bakteriekulturen. Legg dråpen på et dekkglass og legg objektglasset over, med vaselin ned mot dekkglasset for å forsegle rommet med dråpen. Press forsiktig for å forsegle slik at dråpen ikke tørker ut. Objektglasset skal da ligge opp ned. Snu objektglasset og se på preparatet i mikroskopet. Ser du bakterier som beveger seg? Tegn det du ser.

Teori og hensikt Når vi arbeider med bakterier, kan vi benytte et godt lysmikroskop. Mikroskopet gir god forstørrelse, ofte opptil 400–500X, men bakterier er små. Hvis dere har anledning til å se i et mikroskop som forstørrer 1000X, blir bakteriene tydeligere, og da er det mulig å se fasong og bevegelse hos bakteriene og eventuelle bakteriekolonier. Ved 500X forstørrelse kan vi se omrisset av bakteriene, men vi kan ikke se detaljer i bakteriecellene. Forskere benytter seg av en metode som de kaller hengende-dråpe-metoden for best å kunne se bakterier i et lysmikroskop. Bakterien blir ikke klemt, men får bevege seg fritt. Noen av bakteriene har flageller og cilier. Vi kan se dem svømme rundt i dråpen. Bakteriekulturen kan dere lage ved å la bakterier gro i et flytende næringsmedium noen uker, eller dere kan ta en bakteriekoloni fra f.eks. en bit servelat som har ligget innpakket i plast ved romtemperatur noen dager. Koloniene er lette å se som små, slimete, runde flekker.

tannpirker

vaselin hulobjektglass

podenål

dråpe med bakterier dekkglass legg objektglasset på dekkglasset med bakterier vaselin

dråpe med bakterier

snu objektglasset

. . . 58 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .