Biologia

1. Anyagcsere-típusok és szimbiózis

1.1 Autotróf anyagcsere

• Egyszerű szervetlen vegyületekből ($CO<em>2$ és $H</em>2O$) képesek saját szerves vegyületeiket (szőlőcukor) előállítani, energia hozzáadásával.
  • Fotoszintetizáló szervezetek: A fény energiáját használják fel szerves anyagok előállítására (pl. cianobaktériumok).
  • A fényenergia segítségével vízből és szén-dioxidból szőlőcukrot és oxigént ($O_2$) állítanak elő.
  • Kemoszintetizáló szervezetek: Szerves anyagaik előállításához kémiai energiát (szervetlen anyagok oxidációjából származó energiát) használnak fel.
  • Pl. nitrifikáló baktériumok: az ammóniát átalakítják nitritté és nitráttá, az oxidáció során felszabaduló kémiai energiát hasznosítják.

1.2 Heterotróf anyagcsere

• A heterotróf élőlények a környezetükből vesznek fel szerves anyagokat saját szervezetük építéséhez és energiaellátásához.
  • Lebontók (szaprofiták): Elhalt szervezetek anyagait veszik fel és bontják le. Fontos szerepük van az anyagok körforgásában (pl. korhadékbontó talajbaktériumok).
  • Élősködők (paraziták): Élő sejtekből, szervezetből veszik fel a szerves anyagokat, ezzel károsítják a gazdaszervezetet.
  • Együttélők (szimbionták): Kölcsönösen hasznos együttélésben léteznek más szervezetekkel.

1.3 Szimbiózis (együttélés)

• Két populáció közötti tartós, szoros és mindkét fél számára hasznos ($+, +$) kapcsolat.
• Példa: Pillangósvirágú növények és nitrogéngyűjtő baktériumok együttélése.
  • A nitrogéngyűjtő baktériumok képesek megkötni a levegő nitrogénjét ($N_2$), és azt a növény gyökeréhez juttatják.
  • A növények a fotoszintézis során termelt szőlőcukorral látják el a baktériumokat.
  • Mezőgazdasági jelentőség: Fontosak a talaj nitrogén-utánpótlásában (pl. lucerna a vetésforgóban).

2. Vírusok, viroidok és prionok

2.1 Vírusbetegségek és védekezés

• Gyakori vírusbetegségek: Nátha, gyermekbénulás, veszettség, bárányhimlő, fekete himlő, herpesz, influenza, mumpsz, rubeola, kanyaró, agyhártya- és agyvelőgyulladás, hepatitisz, AIDS (HIV vírus), koronavírus (COVID-19).
• Védekezés: Védőoltással megelőzhető, melynek hatására immunválasz alakul ki a szervezetben. Ennek köszönhetően napjainkban jelentős mértékben csökkent a fertőzések száma.
• Úttörő kutatók:
  • Edward Jenner (1749–1823): Angol orvos, 1798-ban kifejlesztette az első védőoltást (himlő ellen).
  • Louis Pasteur (1822–1895): Francia vegyész, a veszettség elleni védőoltás és a mikrobiológia megalapozója.
  • Mindketten úgy végeztek sikeres kutatásokat, hogy abban az időben még nem is ismerték a vírusok pontos szerkezetét.

2.2 Viroidok

• Csupán RNS-láncból álló kórokozók.
• Rendszerint növényi betegségeket okoznak.
• Nagyon kicsinyek, lényegesen kisebbek a vírusoknál.

2.3 Prionok

• Fertőző fehérjemolekulák (nem tartalmaznak örökítőanyagot).
• A gazdaszervezet szerkezeti fehérjéinek térszerkezetét megváltoztatva okoznak súlyos betegségeket.
• Jelenleg nem lehet ellenük védekezni.
• Példa: Kérődzők szivacsos agyvelősorvadása (kergemarhakór, birkáknál surlókór); fertőzött állati termék fogyasztásakor az ember is megfertőződhet.

3. A baktériumok jellemzői és felépítése

3.1 Általános jellemzők

• Prokarióták: Körülhatárolt sejtmagszerkezet nélküli sejtek (nincs maghártya).
• Méret: Mikrométeres nagyságrendűek ($10^{-6}\,\text{m}$), tipikusan $1$–$3.5\,\mu\text{m}$ közötti sejtek.
• Főbb tulajdonságok: Gyors szaporodási képesség és kiváló alkalmazkodóképesség.

3.2 Baktériumok alakja

• Gömb (Coccus): Kapcsolódhatnak egymáshoz láncokban vagy csoportokban.
  • Pl. Pneumococcus (tüdőgyulladást okozó baktérium), Gonococcus.
• Pálcika (Bacillus): Lehet rövid vagy hosszú pálca alakú.
  • Pl. pestis baktériuma, TBC, Salmonella, tetanusz, közönséges bélbaktérium (E. coli).
• Csavar (Spirillum, Vibrio):
  • Pl. a szifilisz okozója, illetve a kolera baktériuma (Vibrio cholerae).

3.3 A baktériumsejt felépítése

• Sejtplazma: A sejt alapállománya.
• Örökítőanyag (DNS): Kör alakú, szabadon helyezkedik el a sejtplazmában.
• Sejthártya: A plazmát körülvevő membrán.
• Sejtfal: Fehérjékből és szénhidrátokból álló, szilárd burkolat; védi a sejtet.
• Tok (nyálkás burok): Nem kötelező tartozék. Nyálkás védőburok, amely védelmet nyújt pl. a gazdaszervezet immunrendszere ellen.
• Ostor (csilló): A baktérium mozgását szolgálja.

3.4 Baktériumspóra (endospóra)

• Nem a szaporodást szolgálja, hanem a baktérium átmeneti védekező formája.
• Kedvezőtlen környezeti körülmények között a baktériumsejt spórát képez, amely rendkívül ellenálló.
• Amikor a környezeti körülmények újra kedvezővé válnak, a spóra átalakul aktív baktériumsejtté.

3.5 Antibiotikumok és Alexander Fleming

• Antibiotikumok:
  • Élő szervezetek (gombák vagy más baktériumok) által termelt szerves anyagok.
  • A termelő szervezetre veszélytelenek, de más baktériumokat elpusztítanak vagy szaporodásukat gátolják (antibiózis).
  • Gyógyszerként használják őket: gátolják a baktériumok sejtfalképzését vagy osztódását.
  • Antibiotikum-rezisztencia: A baktériumok ellenállóvá válhatnak az antibiotikumokkal szemben, így a gyógyszer elveszíti hatásosságát.
• Sir Alexander Fleming (1881–1955):
  • Az antibiotikumok felfedezője.
  • 1928: Felfedezte, hogy a Penicillium notatum penészgomba olyan anyagot termel, amely gátolja a baktériumok növekedését (penicillin).
  • A penicillin használata (különösen 1942-től, a II. világháború idején) sok millió ember életét mentette meg.
  • 1945: Nobel-díjjal tüntették ki.
  • Felfedezését nem szabadalmaztatta, önzetlenül az emberiség ajándékának tekintette.