close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

BIOLOĢIJA vidusskolai 4

код для вставкиСкачать
BIOLOĢIJA Līga Sausiņa vidusskolai Biotehnoloģijas Organismu dzīvības norises
B I O L O Ģ I J A Līga Sausiņa vidusskolai Biotehnoloģijas Organismu dzīvības norises 1. Biotehnoloģijas 6 1.1. Biotehnoloģiju attīstības vēsture ... 8 1.2. Gēnu inženierija 10 1.3. Ģenētiskā modificēšana 15 1.4. Gēnu terapija 23 Kopsavilkums 25 Uzdevumi 26 1.5. DNS analīzes 31 1.6. Dzīvnieku klonēšana 34 1.7. Augu mikropavairošana 38 1.8. Selekcija 41 Kopsavilkums 49 Uzdevumi 50 Pētnieciskais darbs. Fiziskās slodzes ietekme uz asinsrites parametriem 134 Pētnieciskais darbs. Transpirāciju un ūdens uzsūkšanos ietekmējošie faktori . . 136 Uzdevumi 137 3.3. Elpošana 141 Kopsavilkums 147 3.4. Vielu izvadīšana 148 3.5. Ādas uzbūve un funkcijas 152 Kopsavilkums 155 Uzdevumi 156 2. Organismu vairošanās un attīstība 54 2.1. Organismu vairošanās veidi 56 2.2. Dzīvnieku vairošanās un attīstība . 58 2.3. Cilvēka vairošanās un attīstība ... 67 2.4. Augu vairošanās un attīstība 73 Kopsavilkums 83 Uzdevumi 84 4. Organismu darbības regulācijā . .160 4.1. Organismu darbības regulācijas veidi 162 4.2. Dzīvnieku un cilvēka organisma humorālā regulācija 165 Kopsavilkums 171 4.3. Organisma neirālā regulācija .... 172 Kopsavilkums 181 Uzdevumi 182 4.4. Maņas 185 Kopsavilkums 193 4.5. Balsts un kustības 194 Kopsavilkums 198 Uzdevumi 199 Skaidrojošā vārdnīca 202 Rādītājs 206 3. Organismu vielmaiņa 88 3.1. Organismu barošanās 90 Kopsavilkums 103 Pētnieciskais darbs. Minerālvielu ietekme uz zirņu dīgstu augšanu 104 Uzdevumi 106 3.2. Vielu transports 110 Vielu transports augos 111 Vielu transports dzīvniekos 113 Kopsavilkums 122 Cilvēka asins sastāvs un funkcijas 123 Kopsavilkums 126 Limfrite un imunitāte 127 Kopsavilkums 133 Saturs Kā strādāt ar mācību grāmatu Bioloģijas apgūšanai 12. klasei sagatavota mācību grāmata Bioloģija vidusskolai. 4. daļa. 12. klases bioloģijas mācību saturs ir sadalīts četrās nodaļās, kam ir vairākas apakšnodaļas. Katru nodaļu ievada titullapa, kurā atspoguļoti galvenie nodaļā aplūkotie jautājumi. Grāmatā apskatītas biotehnoloģijas, organismu vairošanās un attīstība, kā arī organismu vielmaiņa un darbības regulācija. Grāmatas beigās ir jēdzienu skaidrojošā vārdnīca un alfabētiskais rādītājs. Lai būtu vieglāk orientēties, katras apakšnodaļas tekstā ir izcelti temata būtiskākie jautājumi, kam seko plašāks satura izklāsts. Svarīgākie jēdzieni tekstā ir izcelti. Papildinformācija, kas atrodas ielogā„Uzzini vairāk!" palīdz izprast mācību saturu, attīsta kritiskās domāšanas prasmes, vedina diskutēt. Grāmatas novitāte ir uzdevumi prasmju attīstīšanai, kas izvietoti satura izklāstā. Šie uzdevumi attīsta prasmi strādāt ar informāciju (teksta fragmentiem, grafikiem), pārveidot to no viena veida citā, kā arī nostiprina zināšanas. • Daudzveidīgu prasmju attīstīšanai paredzētie uzdevumi tekstā novietoti uz gaiši brūna fona. • Uzdevumi, kas izpildāmi, izlasot papildinformāciju ielogā "Uzzini vairāk!" novietoti uz zaļa fona. Gan šī temata, gan visas bioloģijas izpratnei nozīmīgu jauno jēdzienu skaidrojumi tekstā izcelti ar sarkaniem burtiem. Grāmatā ir daudz attēlu, zīmējumu, tabulu un shēmu, kas uzskatāmi papildina mācību saturu. Pie katra attēla ir komentārs. Aiz katras apakšnodaļas satura izklāsta seko kopsavilkums, kurā sniegts konspektīvs satura apkopojums un izcelti svarīgākie jēdzieni. Neatņemama bioloģijas mācību procesa sastāvdaļa ir pētnieciskā darbība. Lai atvieglotu tās organizēšanu un pētniecisko prasmju attīstīšanu, 12. klasē paredzēti 3 pētnieciskie darbi. To aprakstā ar slīpiem burtiem rakstīti ieteikumi darba izstrādāšanai. Visi pētnieciskie darbi veidoti pēc vienota plāna, kas atvieglo to struktūras izpratni. Katras apakšnodaļas beigās ir uzdevumi pašpārbaudei. Uzdevumiem ir atšķirīga grūtības pakāpe un mērķis. Zināšanu pārbaudei un nostiprināšanai Prasmju attīstīšanai Radošās darbības rosināšanai l l. BIOTEHNOLOĢIJAS Četrus gadus 50 zinātnieki strādāja, lai izdalītu un nolasītu DNS no 40 000 gadu vecām trīs neandertāliešu kaulu šķēpelēm, kuru kopējā masa bija mazāka par gramu. Tas bija iespējams, izmantojot jaunākās DNS nolasīšanas (sekvencēšanas) metodes. Indriķis Muižnieks • Kas ir biotehnoloģija? • Kā veic gēnu pārnešanu no viena organisma uz citu? Kur to izmanto? • Kā notiek augu ģenētiskā modificēšana? Kur to izmanto? • Kā notiek dzīvnieku ģenētiskā modificēšana? • Kā var nomainīt defektīvus gēnus ar normāli funkcionējošiem gēniem? • Kāpēc DNS analīzes sauc par DNS pirkstu nospiedumiem? Kur tās izmanto? • Kas ir klonēšana, un kāpēc tā ir nepieciešama? • Kādos nolūkos veic cilvēka audu klonēšanu? • Kā var pavairot augus, audzējot tos mēģenē? • Kā aizsākās kultūraugu un mājdzīvnieku selekcija? • Kā notiek kultūraugu un mājdzīvnieku selekcija mūsdienās? • Kā veic mikroorganismu selekciju? • Kādi ir Latvijas selekcionāru galvenie uzdevumi un sasniegumi? 1.1. BIOTEHNOLOĢIJU ATTĪSTĪBAS VĒSTURE j Kas ir biotehnoloģija? Šis jēdziens bie-
ži tiek lietots sarunvalodā. Nereti jēdzienu "biotehnoloģija" attiecina uz gēnu inženieri-
jas tehnoloģijām, kuru attīstība sākās 20. gs. otrajā pusē, tomēr biotehnoloģiju vēsture ir ievērojami senāka (sk. 1.1. att.). To pirmsā-
kumi saistīti ar alus, vīna un siera ražošanu. Ir atrastas liecības, ka alus raudzēšana sāku-
A. Alus raudzēšana 16. gs. Alus ir viens no senākajiem alkoholiskajiem dzērie-
niem. Šis dzēriens ir pazīstams vairāk nekā 10 tūk-
stošus gadu. Alus raudzēšanas pirmsākumi meklējami Senajā Ēģiptē, Mezopotāmijā, Irākā. 1.1. att. Biotehnoloģiju izmantošana sies pirms vairāk nekā 10 tūkstošiem gadu. Arī vīna raudzēšana sākās aptuveni tajā pašā laikā. Cilvēki izgatavoja šos dzērienus, no paaudzes uz paaudzi nododami raudzēšanas receptes un nezinādami, ka to iegūšanā liela nozīme ir mik-
roorganismiem . Par biotehnoloģijām var uzskatīt arī daudzas selekcijā izmantotās metodes, kuru mērķis bija iegūt organismus ar noteiktām īpašībām. Līdz 20. gs. selekciju veica galvenokārt augiem un dzīvniekiem, bet mūsdienās ļoti nozīmīga loma ir arī mikroorganismu selekcijai. B. Alus raudzēšana mūsdienās Mūsdienās alu ražo visā pasaulē. Alus ražošanas teh-
noloģijas ir pilnveidojušās, taču neatņemama receptes sastāvdaļa ir maizes raugs, kas nodrošina rūgšanas procesu. 8 Jauns posms biotehnoloģiju attīstībā sākās līdz ar DNS struktūras atklāšanu. Sāka attīs-
tīties tādas biotehnoloģijas, kurās manipulē ar organismu iedzimtības materiālu (DNS), piemēram, gēnu inženierija, klonēšana. Par biotehnoloģiju sauc jebkuru tehnoloģi-
ju, kura izmanto dzīvās sistēmas (organismus, audus, šūnas), lai ražotu noteiktu produktu vai sasniegtu citu cilvēkam vajadzīgu mērķi. Mūsdienās ar dažādām biotehnoloģijām iegū-
tus produktus un organismus izmanto pārtikas ražošanā, medicīnā, selekcijā, vides aizsardzībā u.c. Biotehnoloģijas kombinējas ar citām zi-
nātnes un tehnikas jomām, piemēram, mole-
kulārbioloģiju, ģenētiku un gēnu inženieriju, bioķīmiju. Viens no vērienīgākajiem pētījumiem, kurā izmanto biotehnoloģijas, ir Cilvēka Genoma projekts. Biotehnoloģiju i zmantošana Nozares, kurās izmanto biotehnoloģijas Pārtikas rūpniecībā baktērijas un raugus izmanto • dārzeņu skābēšanā; • alus ražošanā; • vīna ražošanā; • siera, kefīra, jogurta un citu piena produktu ražošanā; • citronskābes, aminoskābju un citu pārtikas piedevu ražošanā. IVIedicīnā ar DNS tehnoloģiju metodēm • iegūst insulīnu, augšanas hormonu, antibiotikas, vitamīnus, vakcīnas un citus preparātus; • iegūst transplantēšanai nepieciešamos audus; • iegūst cilmes šūnas, kuras izmanto cilvēku ārstēšanā; • ārstē iedzimtās slimības. Lauksaimniecībā ar DNS tehnoloģijām • iegūst jaunas augu un dzīvnieku šķirnes; • uzlabo lauksaimniecības produktu sastāvu; • veido pret augu aizsardzības līdzekļiem izturīgas lauksaimniecības kultūras; • veido pret kaitēkļiem izturīgas lauksaimniecības kultūras; • paaugstina mājlopu produktivitāti. Vides aizsardzībā baktērijas izmanto • ūdens attīrīšanas iekārtās; • bioloģiskajos filtros, kas samazina ķīmiskā piesārņojuma, piemēram, sēra oksīdu, nokļūšanu gaisā; • naftas noplūdes seku likvidēšanai. Ķīmiskajā rūpniecībā baktērijas izmanto etilēna, acetona, butanola un citu vielu ražošanai. Enerģētikā mikroorganismus izmanto dabas-
gāzes, etanola un citu kurināmo vielu ražošanai. 9 1.2. GĒNU INŽENIERIJA 20. gs. septiņdesmitajos gados aizsākās DNS tehnoloģiju ēra - tādu biotehnoloģijas nozaru attīstība, kurās izmanto DNS (sk. 1.1. tab.). DNS struktūra visos organismos ir universāla, tāpēc ir iespējams pārnest gēnus no viena orga-
nisma uz citu. Pārveidota DNS piešķir organis-
miem jaunas, līdz šim nebijušas pazīmes. Kādi atklājumi bija nepieciešami, lai kļūtu iespējama gēnu pārnešana no viena organisma uz citu? Daudzās biotehnoloģijās, piemēram, ģenētiskajā modificēšanā, veic gēnu pārnešanu no viena organisma uz citu. Savvaļā organismiem samērā plaši ir izplatīta gēnu pārkombinēšanās starp diviem dažādiem orga-
DNS tehnoloģiju attīstības vēsture 1.1. tabula Gads Notikums 1944 Pierāda, ka iedzimtības informāciju organismos pārnes DNS. 1952 Klonē pirmos dzīvniekus - varžu kurkuļus. 1952 Atklāj plazmīdas - nelielus DNS gredzenus baktēriju šūnās -, kuras var izmantot gēnu pārnešanai no viena organisma uz citu. 1953 Atklāj DNS struktūru - dubultspirāli. 1973 Pārnes Āfrikas krupja gēnu uz baktērijas DNS. Gēns ir dzīvotspējīgs. Šo brīdi uzskata par gēnu inženierijas sākumu. 1976 Sanfrancisko nodibina pirmo kompāniju GENENTECH, kas nodarbojas ar gēnu inženieriju. 1977 Iegūst baktērijas, kuras sintezē cilvēka augšanas hormonu. 1978 Iegūst baktērijas, kuras sintezē cilvēka insulīnu. 1981 Rada pirmos ģenētiski pārveidotos dzīvniekus - peles. 1983 Rada pirmo ģenētiski pārveidoto augu - tabaku -, kuru uz lauka sāk audzēt pēc 5 gadiem. 1985 Siera ražošanā pirmo reizi izmanto no ģenētiski pārveidotiem mikroorganismiem iegūtu enzīmu. 1989 Sāk pētīt cilvēka genomu. 1990 Rada pirmo ģenētiski pārveidoto govi, kuras piens satur cita organisma gēnu darbības produktus. 1994 Tirdzniecībā nokļūst pirmie ģenētiski pārveidotie augi - tomāti -, kurus var ilgstoši uzglabāt. 1996 Sāk zīdītāju klonēšanu - aita Dollija. 2005 Pabeidz cilvēka genoma sekvencēšanu - DNS nukleotīdu secību noteikšana. 10 nismiem, piemēram, dzimumvairošanās pro-
cesā veidojoties zigotai. Šajā gadījumā pārkom-
binēšanās notiek starp vienas sugas indivīdiem. Baktērijām gēnu pārkombinēšanās var no-
tikt gan starp vienas sugas indivīdiem, gan starp dažādām sugām. Piemēram, konjugāci-
jas* procesā baktērijas iegūst DNS molekulas no citu sugu baktērijām. Arī vīrusi var pārnest gēnus no viena saimniekorganisma uz citu. Vīruss, kas iekļuvis saimniekšūnā, tur var ek-
sistēt vairākus mēnešus vai pat gadus. Pametot saimniekšūnas hromosomu, vīruss reizēm pa-
ņem līdzi arī kādu iecirkni no saimniekšū-
nas DNS. Ja šāds vīruss inficē citu organismu, tajā nonāk arī iepriekšējā saimnieka DNS, un jaunais vīrusa saimnieks iegūst gēnus no cita savas sugas pārstāvja vai sev neradniecīgas sugas. Gēnus no vienas sugas indivīda uz citas su-
gas indivīdu var pārnest arī laboratorijas ap-
stākļos. To panāk ar gēnu inženierijas metodēm. 20. gs. sākumā daudzi zinātnieki pētīja DNS uzbūvi un funkcijas. 1953. gadā Džeimss Vot-
sons un Frānsiss Kriks apkopoja šo zinātnieku pētījumu rezultātus un nāca klajā ar paziņoju-
mu, ka DNS ir dubultspirāle. Tas ļāva izprast DNS funkcijas un tās pārmantošanu no paau-
dzes uz paaudzi. Gēnu pārkombinēšanās starp organismiem ir iespējama tāpēc, ka DNS kods visiem organismiem ir universāls. • Baktēriju šūnās ir nelielas gredzenveida DNS molekulas - plazmīdas (ak. 1.2. att.). Tās atklāja 1952. gadā, pētot zarnu nūjiņas. Plaz-
mīdas var izolēt no baktērijas šūnas, ģenētiski pārveidot un ievietot citas baktērijas vai eika-
riota šūnā. Baktērijas plazmīdas vairojas (rep-
licējas) neatkarīgi no baktērijas hromosomas, un tajās esošie gēni ietekmē baktērijas īpašības tāpat kā jebkurš hromosomā esošs gēns. Pie-
mēram, daudzām baktērijām plazmīdās atro-
das gēni, kuri nosaka to izturību (rezistenci) pret antibiotikām. Baktērijas savā starpā īslaicīgi savienojas ar nelieliem citoplazmas tiltiņiem un apmainās ar savām plazmīdām. Plazmīdas var izmantot kā gēnu pārnesējus - vektorus. Gēnu inženie-
rijā par vektoriem (lat. vai. vector - nesējs) sauc plazmīdas, vīrusus vai citas struktūras, ar kuru palīdzību gēnus ievada cita organisma šūnā. Mūsdienās gēnu inženierijā nereti iz-
manto mākslīgi radītas plazmīdas. Gēnu inženierija ir mērķtiecīga organisma iedzimtības materiāla izmainīšana, lai radītu jaunas vēlamas pazīmes vai lai atbrīvotos no ne-
vēlamām pazīmēm. Gēnu inženieriju sāka izmantot, pateicoties vairākiem atklājumiem. • DNS molekula ir polimērs, kas sastāv no nukleotīdiem - posmiem, kas atkārtojas tūkstošiem reižu**. Visiem organismiem ir tikai 4 veidu nukleotīdi - adenīna (A), timīna (T), guanīna (G), citozīna (C). DNS molekula ir dubultspirāle, kuras abas virknes ir savstarpēji komplementāras - vienas virknes adenīnam vienmēr pretī ir otras virknes timīns, bet cito-
zīnam - guanīns. * Konjugācija - baktēriju un vienšūnu dzimum-
vairošanās process, kura laikā divas šūnas pietuvinās viena otrai un caur citoplazmas tiltiņiem apmainās ar iedzimtības materiālu. ** Par DNS molekulas uzbūvi sīkāk ir stāstīts 3. grāmatā. 1.2. att. Baktērijas uzbūve Dažādām baktērijām plazmīdu daudzums un funkcijas atšķiras. Zarnu nūjiņas (Echerichia coli) plazmīdas nosaka baktērijas rezistenci pret antibiotikām. Zarnu nūjiņas viegli nodod savas plazmīdas gan savas sugas, gan citu sugu baktērijām, to skaitā patogēnajām, pie-
mēram, zeltainajam stafilokokam. Hromosoma Plazmīdas 11 • Baktēriju šūnās ir restriktāzes - en-
zīmi, kuri "pazīst" noteiktu DNS nukleotīdu secību un pārgriež DNS šajā vietā. Šos enzīmus pirmoreiz atklāja 1970. gadā. Dabiskos apstāk-
ļos tie novērš svešas DNS, piemēram, vīrusa DNS, pavairošanu baktēriju šūnās. Sašķeļot vīrusu DNS, tie ierobežo vīrusu vairošanos. Mūsdienās no baktērijām ir izolēti vairāk nekā 3000 dažādu restriktāžu. Katra no tām šķeļ DNS specifiskā vietā. Piemēram, restriktā-
ze Eco RI vienmēr sašķeļ DNS dubultspirāli vie-
tā, kur nukleotīdu secība ir AATT (sk. 1.3. att.). Ar vienu restriktāzi sašķeļot dažādu orga-
nismu DNS, iegūst savstarpēji saderīgus (kom-
plementārus) DNS galus - lipīgos galus. Pārgrieztajā DNS molekulā var ievietot cita orga-
nisma DNS ar tādiem pašiem lipīgajiem galiem. • Visu organismu šūnās ir ligāzes (lat. vai. ligare - savienot, salipināt) - enzīmi, kuri savieno DNS lipīgos galus. Gēnu inženieriju var salīdzināt ar šūšanas procesu. Vispirms piegriež savstarpēji saderīgas detaļas. Pēc tam tās sašuj. Kā veic gēnu pārnešanu no viena orga-
nisma uz citu? 1978. gadā, izmantojot gēnu inženieriju, tika iegūtas baktērijas, kuras ražo cilvēka insulīnu. Lai izprastu gēnu inženierijas procesu, aplūkosim, kā var iegūt insulīnu sinte-
zējošas baktērijas (sk. 1.4. att.). Baktērijām tiek piešķirta jauna īpašība - insulīna sintēze. Lai to izdarītu, vispirms no cilvēka šūnas izolē DNS fragmentu, kas satur insulīna gēnu. Insulīna gēnu no DNS fragmenta izgriež ar konkrētu restriktāzi. No baktērijas šūnas izolē plazmī-
du, kuru izmanto kā vektoru insulīna gēna ienešanai citā baktērijas šūnā. Baktērijas plaz-
mīdu pārgriež ar to pašu restriktāzi, ar kuru sagrieza cilvēka DNS, tādējādi iegūstot sav-
starpēji saderīgus baktērijas DNS un cilvēka DNS (insulīna gēna) galus. Ligāze iešuj insulīna gēnu baktērijas plazmīdā. Šādu plazmīdu, kas satur sveša organisma DNS, sauc par rekom-
binētu plazmīdu. Rekombinēto plazmīdu ievieto baktērijas šūnā. Baktērija kļūst par transgēnu organismu. Rektistāze Eco RI Lipīgie gali 1.3. att. Restriktāzes darbība Restriktāze Eco RI bija pirmais restrikcijas enzīms, kuru izdalīja no zarnu nūjiņas (Echerichia coli) šūnām. Baktērijas, kurās ir šie enzīmi, ievērojami mazāk cieš no vīrusu (bakteriofāgu) "uzbrukumiem". 1. Cilvēka DNS. 2. Ar restriktāzi Eco RI sagriezta cilvēka DNS. 3. Baktērijas DNS. 4. Ar restriktāzi Eco RI sagriezta baktērijas DNS, 5. Savstarpēji saderīgi baktērijas un cilvēka DNS frag-
menti. 12 Zeltainais stafīlokoks (Staphylococcus aureus) ir ci l vēkam patogēna baktērija, kas izraisa dažādu orgānu, pi emēram, pl aušu infekcijas. Zi nātni eki ir atklājuši, ka šīs baktērijas šūnas satur restriktāzi Sau3A. Šī restriktāze pazīst nukl eotl du secī bu GATC un aiz tās pārgriež DNS mol ekul u. Cik vietās un kā restriktāze Sau3A pārgriezīs doto DNS mol ekul as fragmentu? Vidē brīvi dzīvojošus organismus, kuri satur cita organisma gēnus, sauc par transgēniem or-
ganismiem. Baktērijas audzē baktēriju kultūrā - vidē, kur tām ir nepieciešamie apstākļi, lai baro-
tos un vairotos. Katra baktērija dalās, veidojot ģenētiski identisku šūnu klonu. Visas šīs šū-
nas producē cilvēkam nepieciešamo insulīnu. Regulāras insulīna injekcijas ir nepiecieša-
mas cilvēkiem, kuri slimo ar cukura diabētu. Senāk insulīnu ieguva no cūku un govju aiz-
kuņģa dziedzera. Šādi iegūtais insulīns bija dārgs, jo, lai iegūtu vienu insulīna devu, bija jānokauj vairāki lopi. Turklāt daudziem pa-
cientiem šis insulīns izraisīja alerģiju. Kur izmanto gēnu inženieriju? Mūsdie-
nās gēnu inženieriju plaši izmanto medicīnā, lauksaimniecībā, vides aizsardzībā. • Ar gēnu inženierijas palīdzību ir iespējams iegūt dažādus medicīnas preparātus. Līdzīgi 1.4. att. Insulīnu sintezējošu baktēriju iegūšana ar gēnu inženierijas metodi 1. No baktērijas šūnas izolē plazmīdu. 2. No cilvēka šūnas izolē DNS fragmentu ar insulīna gēnu. 3. Baktērijas plazmīdu sagriež ar restriktāzi. 4. Cilvēka DNS fragmentu sagriež ar tādu pašu restrik-
tāzi. 5. Ligāze iešuj insulīna gēnu plazmīdā. 6. Rekombinēto plazmīdu ievieto baktērijas šūnā. 7. Transgēns organisms - baktērija, kas satur cilvēka insulīna gēnu. 8. Baktēriju klons, kas ražo cilvēka insulīnu. 13 kā iegūst baktērijas, kuras sintezē insulīnu, var izveidot arī baktērijas, kuras ražo augša-
nas hormonu, interferonus - olbaltumvielas, kuras kavē vīrusu vairošanos. Tādā pašā veidā ar ģenētiski pārveidotu baktēriju palīdzību var iegūt arī vakcīnas - patogēno mikroorganismu olbaltumvielas, kuras veicina antivielu vei-
došanos, piemēram, vakcīnu pret B hepatītu. • Dažus biotehnoloģiski ražotus produktus izmanto lauksaimniecībā. Lai paātrinātu lauksaimniecības dzīvnieku augšanu, senāk to barībai pievienoja steroīdus*, bet mūsdienās -
biotehnoloģiski sintezētu augšanas hormonu (sk. 1.5. att.). Šādu dzīvnieku gaļa ir liesāka un cilvēkam veselīgāka. Ja govju barībai pievieno augšanas hormonu, govis dod ievērojami vai-
rāk piena. Ar gēnu inženierijas metodi iegūst arī vakcīnu pret lopu mutes un nagu sērgu -
bīstamu infekcijas slimību, kas izraisa lopu bojāeju. • Ar baktēriju palīdzību var sašķelt vidi piesārņojošus produktus, piemēram, naf-
tu, pesticīdus. Daudzas vidi piesārņojošas vielas tiek noārdītas baktēriju vielmaiņas reakcijās, tā nodrošinot dabiskos attīrīšanas procesus. Atsevišķas baktēriju sugas spēj sašķelt naftas produktus. Ja baktērijām pastiprina šo īpašību, tās var izmantot naftas noplūdes seku likvidē-
šanai. Vidē nonāk arī tādas piesārņojošās vielas, piemēram, hlorūdeņraži, kuras augsnē un ūdeņos dzīvojošās baktērijas nevar sašķelt. Tādēļ zinātnieki ar gēnu inženierijas palīdzī-
bu cenšas iegūt baktērijas, kuras spētu pār-
strādāt piesārņojošās vielas videi nekaitīgos savienojumos. • Kalnrūpniecības kompānijas izmanto bak-
tērijas minerālu pārveidošanai. Atsevišķas baktērijas spēj uzņemt no iežiem dažādu me-
tālu, piemēram, vara, svina, niķeļa, jonus un pārveidot tos metālu sulfātos, no kuriem vēlāk rūpnieciski var iegūt tīrus metālus. Ar gēnu inženierijas metodēm var pastiprināt baktēriju spēju "izvilkt" metālus no iežiem. Mūsdienās arvien plašāk izmanto ne tikai baktērijas, bet arī ģenētiski pārveidotus augus un dzīvniekus, kuriem ir piešķirtas jaunas īpa-
šības. Organismus, kuros ģenētiskais materiāls (DNS) ir mākslīgi pārveidots, sauc par ģenētiski modificētiem organismiem. 1.5. att. Augšanas hormona iegūšana 1. Baktērijas plazmīda, kas sagriezta ar restriktāzi. 2. Izgriezts govs gēns, kurš nosaka augšanas hormona sintēzi. 3. Rekombinēta baktērijas plazmīda, kurā iešūts govs augšanas hormona gēns. 4. Baktērija, kurā ievietota rekombinētā plazmīda. 5. Baktēriju kultūra, kas ražo augšanas hormonu. 6. No baktēriju kultūras izdalīts augšanas hormons. 7. Govs, kuras augšanu stimulē, barībai pievienojot augšanas hormonu. * Steroīdi - hormoni, kas aktivizē organisma viel-
maiņu un izraisa muskuļu masas palielināšanos. 14 1.3. ĢENĒTISKĀ MODIFICĒŠANA Kā notiek augu ģenētiskā modificē-
šana? Kur to izmanto? Vairumā gadījumu augu ģenētiskai modificēšanai izmanto gēnu inženierijas metodes. Visbiežāk gēnu pārne-
šanai no kāda cita organisma uz augiem iz-
manto baktērijas Agrobacterium tumefaciens plazmīdu. Dabiskos apstākļos šī baktērija augiem izraisa audzēju - bakteriālo sakņu vēzi. Baktērijas plazmīda patvaļīgi spēj iekļauties (integrēties) auga šūnu DNS. Auga ģenētiskā modificēšana sākas ar bak-
tērijas plazmīdas rekombinēšanu - plazmīdu izolē no baktērijas šūnas un tajā iešuj nepie-
ciešamo gēnu. Rekombinētā plazmīda inficē auga šūnas un pārnes uz auga hromosomām gēnu, kas nosaka vēlamo īpašību. No šūnām audu kultūrā* izveidojas augs ar vēlamajām īpašībām (sk. 1.6. att.). Agrobacterium tumefaciens plazmīdas spēj inficēt tikai divdīgļlapju klases augus, bet vien-
dīgļlapjus ne. Viendīgļlapju, piemēram, ku-
kurūzas un kviešu, modificēšanai izmanto citas metodes. Mūsdienās visbiežāk ir sastopami ģenētiski modificēti (ĢM) kultūraugi - soja, rapsis, ku-
kurūza, rīss, cukurbietes, kartupeļi un labība. Visbiežāk ģenētiski modificē kultūraugus, lai * Audu kultūra - šūnu (audu) pavairošana ārpus organisma speciālā barotnē, kas satur nepieciešamās barības vielas. 1.6. att. Augu ģenētiskā modificēšana 1. No baktērijas izolē plazmīdu. 2. Plazmīdu sagriež ar restriktāzi. 3. Plazmīdā iešuj cita organisma gēnu, kas nosaka vēlamo pazīmi. 4. Rekombinētā plazmīda. 5. No auga iegūst veidotājaudu šūnas. 6. Plazmīdas inficē auga šūnas, ienesot to hromoso-
mās svešo gēnu. 7. Auga šūnas vairojas barotnē. 8. No modificētajām auga šūnām veidojas augs. 9. Ģenētiski modificētais augs, kuram piemīt vēlamā pazīme. 10. Ģenētiski modificētā auga sēklas, ar kurām augu var pavairot. 15 tiem palielinās izturība pret kaitēkļiem, iztu-
rība pret herbicīdiem, cietes vai cukuru dau-
dzums. Ģenētiski modificētu kultūraugu īpatsvars lauksaimniecībā pieaug. Šobrīd pasaulē izsnieg-
tas vairāk nekā 140 ĢM kultūraugu audzēša-
nas atļaujas, no tām vairāk nekā 60 % ASV Par ĢM kultūraugu lielvalstīm uzskata tās valstis, kurās ĢM sējumu kopplatība pārsnie-
gusi 50 000 hektāru. 2008. gadā šādas valstis bija 14. Pēc ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications) datiem, ar ĢM kultūraugu komercaudzēšanu nodarbojas 25 valstis (sk. 1.7. att.). No Eiropas Savienības valstīm ĢM kul-
tūraugus audzē 7 valstīs: Spānijā, Portugālē, Vācijā, Čehijā, Polijā, Rumānijā un Slovākijā. Šajās Eiropas valstīs audzē pret kaitēkļiem izturīgu kukurūzu. Zinātnieki uzskata, ka pasaulē ĢM kultūr-
augu kopplatība sasniedz 125 miljonus hektāru. 2008. gadā 63 % no ĢM kultūraugu sējumiem bija izturīgi pret herbicīdiem, 15 % kultūraugu paši izstrādāja pesticīdus, 22 % kultūraugu bija abas šīs īpašības. Vai Latvijā audzē un izplata pārtiku, kas ražota no ģenētiski modificētiem or-
ganismiem? Ikdienā ļoti bieži tiek lietots jē-
dziens "ģenētiski modificēta pārtika". Tā ir pārtika, kas satur, sastāv vai ir iegūta no ģenē-
tiski modificētiem organismiem. Tātad modifi-
cēts nav pārtikas produkts, bet gan organismi, piemēram, kukurūza, soja, no kuras tas ražots. Daudzi pārtikas produkti, piemēram, salātu mērce, satur cieti, kas iegūta no Eiropā audzē-
tās ĢM kukurūzas. Latvijā, tāpat kā citās Eiropas Savienības valstīs, ĢM pārtikas riska novērtēšanas, kon-
troles, marķēšanas un izsekojamības, kā arī sabiedrības informēšanas prasības nosaka Ei-
ropas Savienības regulas. Pirms ĢM pārtika nokļūst līdz patērētāja galdam, tā tiek pakļauta stingrām pārbaudēm saskaņā ar starptautisko institūciju noteiktajām prasībām attiecībā uz riska vērtēšanu cilvēka veselībai un videi. Lat-
vijā ĢM pārtikas kontroli nodrošina Pārtikas un veterinārais dienests. Latvijā ir atļauts izplatīt Eiropas Savienī-
bas atzīto pārtiku, kas satur, sastāv vai iegū-
ta no septiņām ĢM rapšu šķirnēm, deviņām ĢM kukurūzas šķirnēm, divām ĢM kokvilnas šķirnēm un vienas ĢM sojas šķirnes. Latvijas veikalos var iegādāties dažādus produktus, kuri satur ĢM kukurūzu: miltus, putraimus, mannu, eļļu, glikozi, salātu mērci, margarī-
nu, alu, čipsus Taco shells, pārtikas piede-
vas. Latvijas pārtikas tirgū apritē ir daudz produktu, kuri satur ĢM soju: konditorejas izstrādājumi, saldējums, šokolāde un šoko-
lādes izstrādājumi, gaļas izstrādājumi, eļļa, pārtikas piedevas. Atbilstoši patērētāju tiesībām jebkuram no mums ir tiesības izvēlēties: lietot uzturā ĢM Augu ģenētiskās modificēšanas galvenie virzieni Ģenētiski modificēti augi Izturīgi pret noteiktiem vides faktoriem: • herbicīdiem • kaitēkļiem • vīrusiem, baktērijām, sēnēm • augstu vai zemu temperatūru • augsnes sāļumu Ar izmainītu ķīmisko sastāvu: • palielinātu cietes vai cukura daudzumu • palielinātu aminoskābju, vitamīnu un citu cilvēkam nepieciešamo vielu daudzumu • vielām, kas kavē augļu nogatavošanos 16 organismus vai ne. Pārtikas produktam, kurš satur vairāk nekā 0,9 % ĢM organismu, ir jābūt atbilstoši marķētam. Piemēram, eļļas, kas ie-
gūta no ĢM rapša, marķējumā jābūt norādei "ražota no ģenētiski modificēta rapša". Ja pro-
duktam nav sastāvdaļu saraksta, uz marķēju-
ma skaidri norāda frāzi "ģenētiski modificēts" vai "ražots no ģenētiski modificēta... (organis-
ma nosaukums)". Jāpiebilst, ka pārtikas pro-
dukta marķējums "satur ĢMO" ir sabiedrības informēšana, lai pircējs varētu izdarīt apzinātu izvēli, nevis brīdinājums par produkta kaitīgu-
mu veselībai. Sabiedrībā valda dažādi mīti par ĢM pār-
tikas ietekmi uz organismu. Uzskats par ĢM pārtikas briesmām, ko izraisa "svešie" gēni, nonākot cilvēka organismā un izraisot tajā ģenētiskas modifikācijas, ir nepareizs. Gēnus (DNS) satur vairums pārtikas produktu, pie-
mēram, dārzeņi, augļi, gaļa, sēnes. Nepamatots ir mīts par modificēto gēnu no-
došanu nākamajām paaudzēm. Lai ģenētiskas izmaiņas varētu nodot nākamajām paaudzēm, nepieciešams, lai tās nonāktu dzimumšūnās (olšūnās un spermatozoīdos). Apēsto produktu gēni nevar nonākt cilvēka dzimumorgānos un iekļūt dzimumšūnās. Taču jāņem vērā, ka ĢM pārtika, tāpat kā citi jauni pārtikas veidi, var izraisīt cilvēkam gan toksisku, gan alerģisku reakciju. ĢM augu izplatīšanās savvaļā var radīt no-
pietnus draudus videi. 1.7. att. Valstis, kurās audzē ĢM kultūraugus (In-
ternational Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications 2008. gada pārskata dati) ĢM kultūraugu lielvalstis valstis, kurās audzē ĢM kultūraugus valstis, kurās neaudzē ĢM kultūraugus 17 Portugāle 0,05 milj. ha kukurūza Spānija 0,1 milj. ha kukurūza Vācija 0,05 milj. ha kukurūza Polija 0,05 milj. ha kukurūza Čehija 0,05 milj. ha kukurūza Slovākija 0,05 milj. ha kukurūza Rumānija 0,05 milj. ha kukurūza Ķīna 3,8 milj. ha kokvilna, tomāti, petūnijas, papaja, paprika, papeles Indija - 7,6 milj. ha kokvilna Filipīnas 0,4 milj. ha kukurūza Ēģipte 0,05 milj. ha kukurūza Austrālija 0,2 milj. ha rapsis, kokvilna, neļķes Burkinafaso • 0,05 milj. ha kokvilna Dienvidāfrikas Republika 1,8 milj. ha kukurūza, soja, kokvilna Paragvaja 2,7 milj. ha soja Brazīlija 15,8 milj. ha soja, kukurūza, kokvilna Argentīna 21,0 milj. ha soja, kukurūza, kokvilna Cīīē 0,05 milj. ha kukurūza, soja, rapsis Bolīvija 0,6 milj. ha soja Kolumbija 0,05 milj. ha kokvilna, neļķes Hondurasa 0,05 milj. ha kukurūza Meksika 0,1 milj. ha kokvilna, soja ASV 62,5 milj. ha soja, kukurūza, kokvilna, rapsis, lucerna, cukur-
bietes, papaja, melones Kanāda 7,6 milj. ha rapsis, kukurūza, soja, cukurbietes Urugvaja 0,7 milj. ha soja, kukurūza Augu ģenētiskās modificēšanas galvenie virzieni Herbicīdrezistentie (pret augu apkarošanas lī-
dzekļiem izturīgie) ĢM kultūraugi. Lauksaimniecības sējumu kopšanu ievērojami atvieglo herbicīdu (nezāles iznīcinošu ķīmisko līdzekļu) lietošana. Taču herbicīdiem ir plašs iedarbības spektrs - tie iznīcina ne tikai nezāles, bet arī kultūraugus. Ja herbicīdus lieto lielā daudzumā, tie apdraud derīgos augsnes mikroorganismus, appu-
teksnētājus kukaiņus, ūdenstilpēs mītošos dzīvniekus, kā arī dzīvniekus, kas pārtiek no graudiem, piemēram, putnus. Kultūraugi, kuriem ievadīti herbicīdrezistences gēni, ļauj mainīt izmantojamo herbicīdu spektru un samazi-
nāt vides piesārņojumu. Palielinot rezistenci pret herbicī-
diem, kuri dzīvniekiem ir maztoksiski, kultūraugu platībās aizsardzībai pret nezālēm nav nepieciešams pielietot citu grupu herbicīdus, kuri ir toksiskāki, vidē stabilāki un ar laiku piesārņo ūdenstilpes. Herbicīdrezistento transgēno kultūraugu audzēšana ir lauksaimniekiem ekonomiski izdevīga. Lielākā daļa šobrīd audzēto ģenētiski modificēto augu ir izturīgi pret kādu noteiktu herbicīdu, kas iznīcina visus pārējos augus. Taču pastāv risks, ka herbicīdrezistences gēni sveš-
apputes ceļā var pāriet no ĢM kultūraugiem uz tiem radniecīgām nezālēm un savvaļas sugām.Tādā gadījumā attiecīgo herbicīdu izmantošana lauksaimniecībā kļūtu neiespējama un tas radītu milzu zaudējumus. Vienlaikus varētu neprognozējami mainīties ekoloģiskais līdzsvars. Ja transgēnajām nezālēm izrādītos vēl kādas priekšrocī-
bas, tās varētu nekontrolēti izplatīties. Pašapputes augiem šāda gēnu aizplūšana ir mazāk iespējama. Turpretī svešapputes kultūraugiem, piemē-
ram, rapsim, rīsam, kukurūzai, cukurbietēm, gēnu aiz-
plūšanas iespējas ir ļoti iespējamas. Turklāt modificētais kultūraugs pats var kļūt par nezāli kādai citai kultūrai vai pāriet savvaļā. Kaitēkļu rezistentie ĢM kultūraugi. Kultūraugu sē-
jumu ražību visā pasaulē ievērojami samazina dažādi kaitēkļi, piemēram, klejotājsiseņi. To apkarošanai lieto kaitēkļiem toksiskas vielas - insekticīdus. Apsmidzinot laukus ar insekticīdiem, lielā mērā iet bojā arī derīgās kukaiņu sugas, piemēram, bites. Ar ģenētiskās modificēšanas palīdzību daudzi kul-
tūraugi ir padarīti rezistenti pret kaitēkļiem, ievadot tajos gēnus, kuri producē insekticīdus. Piemēram, visā pasau-
lē audzē Bt kukurūzu, kurā ievadīti baktērijas (Bacillus thuringiensis) gēni. Baktērijas gēna ietekmē kukurūzas šūnas izdala vielu, kura specifiski iedarbojas uz atseviš-
ķām kukaiņu grupām, un to kāpuri iet bojā. Šādā veidā var nodrošināt arī kartupeļu aizsardzību pret kartupeļu lapgraužiem, kā arī kokvilnas kaitēkļu iznīcināšanu. Šis insekticīds cilvēkam un citiem mugurkaulniekiem tiek uzskatīts par praktiski nekaitīgu, jo tā iedarbībai uz organismu nepieciešami specifiski receptori, kas sastopa-
mi tikai kukaiņu gremošanas traktā, kā arī stipri sārmaina vide, kāda ir kāpuru organismā. Tomēr šim ekonomiski izdevīgajam kaitēkļu apkarošanas veidam ir iespējami vairāki blakusefekti, kuri rada bažas par tā pielietošanas lietderību. Pirmkārt, līdz ar kaitēkļiem var ciest derīgie kukaiņi. Otrkārt, pastāv iespēja, ka daļa no kaitēkļiem varētu izdzīvot, paliekot rezistenti pret Bt insekticīdu.Tas varētu radīt nopietnas problēmas nākotnē, jo rezistentie kaitēkļi savairotos un nomainītu dabisko kaitēkļu popu-
lāciju. Lai kavētu Bt rezistentu kaitēkļu veidošanos, ASV ir noteikts, ka blakus modificētajai kultūrai jāsēj josla ar nemodificētiem augiem, kur vairoties normāliem - pret Btjutīgajiem kaitēkļiem. Vīrusu rezistentie ĢM kultūraugi. Slimības, kuras izraisa augu vīrusi, rada ievērojamu ražas zudumu. Vai-
rumam nozīmīgāko pārtikas kultūraugu ir radītas ģenē-
tiski modificētas šķirnes, kas padara tos rezistentus pret vīrusiem [sk. att.), - augu hromosomās ievadīti attiecīgo vīrusu gēni, kuri kodē vīrusa apvalka olbaltumvielas. Pie-
rādīts, ka augi, kuri veido vīrusa apvalka olbaltumvielas, parasti ir izturīgāki pret inficēšanos - inficēšanās notiek lēnāk, kā arī ir vieglāki slimības simptomi, ja inficēšanās notikusi. 18 19 Tomēr mākslīgas vīrusu rezistences izveidošana rada vairākus riskus. Pirmkārt, rekombinācija starp augos ie-
vietotajiem vīrusa gēniem un citiem šūnās iekļuvušiem vīrusiem var veicināt jaunu vīrusu veidošanos. Otrkārt, vīrusu rezistences gēnu plūsma no modificētajiem kul-
tūraugiem uz radnieciskiem savvaļas augiem var veicināt pret vīrusiem rezistentu savvaļas augu, to skaitā nezāļu, veidošanos. Zinātnieki pēta, kā iegūt ĢM augus, kas izturīgi pret sēņu un baktēriju izraisītām slimībām. Augi ar izmainītu uzturvi el u sastāvu. Daudzviet pasaulē audzē kultūraugus, kuriem ar ģenētiskās modi-
ficēšanas palīdzību ir mainīts uzturvielu sastāvs. Visvairāk tiek runāts par t.s. "zelta rīsu" - rīsu, kurā ir palielināts karotīna daudzums. Šī viela ir nepieciešama A vitamīna sintēzei. Dzeltenās krāsas dēļ tam dots zelta rīsa vārds {sk. att.). Rīsu kā humāno palīdzību paredzēts izdalīt jaunat-
tīstības valstu iedzīvotājiem, kuri bieži cieš no A vitamīna deficīta. Tomēr, patērējot zelta rīsus lielā daudzumā, var sa-
indēties ar A vitamīnu. Apgādāt cilvēkus ar A vitamīnu var arī lētāk, piemēram, audzējot tradicionālos lapu dār-
zeņus. Tad cilvēkiem nebūtu jāpārtiek tikai no rīsiem un būtu lielāka ar pārtiku uzņemto vitamīnu un mine-
rālvielu dažādība. Zelta rīss pretēji industrijas cerībām tiek uztverts kā neveiksmīgs mēģinājums ar tehnoloģijas palīdzību atrisināt sarežģītas ekonomiskās un sociālās problēmas. ĢM plūmes - rezistentas pret vīrusu, kas izraisa "plūmju bakas" ĢM rīss - zelta rīss, kas satur daudz karotma Izlasiet tekstu par augu ģenēti sko modificēšanu! Izveidojiet pierakstu burtnīca tabulu, kura ap-
kopot katra augu ģenēti skās modi fi cēšanas virziena i eguvumus un trūkumus! Augu ģenētiskas modificēšanas virziens Ieguvumi Trukumi 20 Kā notiek dzīvnieku ģenētiskā modi-
ficēšana? Augu un dzīvnieku ģenētiskās mo-
dificēšanas pamatprincipi ir līdzīgi - ar vek-
toru (plazmīdu vai vīrusu) palīdzību šūnās tiek ievadīti gēni, kuri nosaka vēlamo pazīmi. Ģe-
nētiski modificētus dzīvniekus iegūst dažādās dzīvnieku attīstības stadijās. • Svešos gēnus ienes olšūnā vai embrijā*, piemēram, veic nepieciešamā gēna mikroinjek-
ciju apaugļotā olšūnā. 20. gs. astoņdesmitajos gados, izmantojot šo metodi, radīja pirmos ģe-
nētiski modificētos dzīvniekus - peles. Drīz pēc tam tādā pašā veidā ieguva ģenētiski modificē-
tus trušus, cūkas, aitas, govis. Piemēram, peles olšūnā injicē plazmīdu ar žurku augšanas hormona gēnu. Olšūnai dalo-
ties un veidojoties dīglim, "svešais" gēns inte-
grējas peles hromosomā, vairojas tāpat kā peles DNS un nonāk dīgļa šūnās {sk. 1.8. att.). Peles, kurām ir žurku augšanas hormona gēns, izaug ievērojami lielākas. Sākotnēji dzīvnieku ģenētiskā modificēšana tika veikta zinātniskos nolūkos, lai izstrādā-
tu un pilnveidotu metodes, bet pēdējos gados to sāk izmantot konkrētu dzīvnieku pazīmju iegūšanai. 20. gs. beigās Kanādā tika izstrādāta ĢM lašu audzēšanas tehnoloģija. Ja izmanto šo tehnoloģiju, iegūst lašveidīgās zivis, piemēram, lašus, foreles, kuras izaug ievērojami ātrāk nekā savvaļā. Kanādā un citviet pasaulē zivau-
dzētavās audzē transgēnus Atlantijas lašus, kas satur citu, lielāku zivju gēnus un gada 1.8. att. Dzīvnieku ģenētiskā modificēšana 1. Rekombinēta plazmīda, kurā ir žurkas augšanas hormona gēns. 2. Plazmīdu injicē peles olšūnā. 3. Peles olšūna. 4. Olšūnu implantē peles dzemdē. 5. Pelei piedzimst pelēns ar žurkas augšanas hormona gēnu. 6. ĢM pele izaug ievērojami lielāka. Viņa pārojas un dod pēcnācējus, kuriem saglabājas jauniegūtā īpašība. laikā izaug tik lieli, cik nemodificēti laši ir pēc 2-3 gadiem (sk. 1.9. att.). Zivju audzētājiem tas ir ekonomiski izdevīgi. • Ar vīrusu palīdzību nepieciešamos gēnus ienes pieaugušā organismā. Augu ģenētis-
kai modificēšanai par gēnu nesējiem jeb vek-
toriem visbiežāk izmanto baktēriju plazmīdas. Dzīvnieku ģenētiskajā modificēšanā izmanto arī vīrusus. Vīrusiem piemīt spēja inficēt no-
teiktas organisma šūnas un ienest tajās savus gēnus. Tādēļ, lai nepieciešamos gēnus nogā-
dātu noteiktā orgānā, var izmantot vīrusus. Vīrusi tiek lietoti arī gēnu terapijā - cilvēka iedzimto slimību ārstēšanā ar DNS tehnoloģij u palīdzību. 1.9. att. Dabisks un ģenētiski modificēts Atlanti-
jas lasis Gadu vecs ģenētiski modificēts Atlantijas lasis ir divreiz lielāks nekā viņa nemodificētais sugasbrālis. Dabiska-
jiem Atlantijas lašiem augšanas hormons veidojas tikai gaismā, bet ģenētiski modificētiem lašiem augšanas hor-
mona sintēze notiek arī tumsā. Tādēļ ĢM laši aug ātrāk. * Embrijs - dzīvnieku un cilvēku dīgļa attīstības sākumstadija. ĢM dzīvnieku iespējamā izmantošana un riski Cilvēka slimību pētīšanā. ĢM dzīvniekus lielākoties iz-
manto laboratorijas pētījumiem. No mugurkaulniekiem vai-
rāk nekā 90 % gadījumos tiek eksperimentēts ar ĢM pelēm. Cilvēka un peles genomi ir radniecīgi. ĢM peles var izmantot, lai noskaidrotu funkcijas daudziem tūkstošiem cilvēka gēnu. ĢM dzīvnieki ir ļoti labs modelis cilvēka slimību pētīšanai. Dzīvnieku ģenētiskās modificēšanas metodes ļauj izmainīt noteiktu gēnu vai radīt plašāka mē-
roga hromosomu defektus. Tā iespējams pētīt cilvēkam sastopamo slimību cēloņus un veikt jaunu zāļu testēšanu. 2009. gadā grupai Japānas zinātnieku pirmoreiz iz-
devās iegūt transgēnus pērtiķus - marmosetus [sk. att.). Transgēnie marmoseti brīvi krustojas un saglabā šūnās ienestos svešos gēnus arī nākamajās paaudzēs. Tas dos iespēju pētīt tādas cilvēka slimības, kuras nevar izpētīt ar pelēm, piemēram, iedzimtas smadzeņu slimības. Medicī-
niskajos pētījumos ĢM dzīvnieku izmantošana vienmēr saistās ar ētiskām problēmām, jo tiek modelēta slimība un dzīvnieku ciešanas ir neizbēgamas. ĢM dzī vni eku i zmantošana lauksaimniecībā. Gal-
venie pētījumu virzieni šajā jomā patlaban ir lauksaim-
niecības dzīvnieku augšanas stimulēšana, gaļas un piena sastāva izmainīšana, kā arī dzīvnieku slimību rezistences palielināšana. Ar ģenētiskām izmaiņām, kuras izraisa pastiprinātu augšanas hormona sintēzi, tiek panākta dzīvnieku strau-
jāka augšana. Labi ģenētiskās modificēšanas rezultāti ir sasniegti zivīm (lašiem), kurām īsākā laikā trīskāršojas svars un ir iegūta lielāka salizturība. Taču jāņem vērā, ka ĢM dzīvnieku izplatīšanās savvaļā var nopietni izjaukt ekoloģisko līdzsvaru. Transgēnās zivis var izplatīties un izkonkurēt savvaļas zivju formas, jo tās ir lielākas un rijī-
gākas par savvaļas sugasbrāļiem, kā arī atsevišķos gadī-
j umos ir vairāk piemērotas apkārtējai videi.Tāpēc pētīju-
mus ar ĢM zivīm iesaka veikt tikai slēgtos ūdensbaseinos. Tiek veikti pētījumi ar ĢM govīm un kazām, lai iz-
mainītu piena sastāvu - palielinātu pienā esošo dabisko antibiotiku sastāvu un samazinātu tauku saturu. Panākt, lai ĢM govju, kazu vai aitu piens satur ārstnie-
cībai nepieciešamas olbaltumvielas, būtu medicīniski ļoti nozīmīgs sasniegums. Tas ļautu šīs olbaltumvielas iegūt lielos daudzumos, turklāt tās būtu salīdzinoši vienkārši at-
dalāmas. Piena sastāva modificēšana ir viens no tiem dzīv-
nieku ģenētiskās modificēšanas novirzieniem, kam prak-
tiski nav nevēlamas ietekmes uz izmantojamo dzīvnieku. ĢM dzīvnieku izmantošana lauksaimniecībā saistās ar vairākiem riska faktoriem. ĢM dzīvnieku gaļas vai piena lietošana cilvēka uzturā vai lopbarībā var izraisīt aler-
ģiskas reakcijas. Ģenētiskās modificēšanas blakusefekts varētu būt paaugstināta dzīvnieku agresivitāte, kas būtu sevišķi nevēlama, strādājot ar lieliem dzīvniekiem. ĢM dzīvnieki varētu pastiprināti uzkrāt un pārnēsāt cilvēkam bīstamus vīrusus. Līdzīgi tiek strādāts pie aitu vilnas sastāvā esošās ol-
baltumvielas keratīna struktūras izmainīšanas, lai uzlabo-
tu vilnas izturību un krāsu noturību, kā arī pie zīda kvali-
tātes uzlabošanas, izmantojot ĢM zīdtauriņa kāpurus. Ļoti aktuāls pētījumu virziens, īpaši - Āfrikā, ir lopu sli-
mību rezistences paaugstināšana.Taču tas ir sarežģīts uz-
devums, jo spēju pretoties noteiktai slimībai nosaka dau-
dzi gēni, no kuriem liela daļa vēl nav identificēta. Darbu ar lielajiem lauksaimniecībā izmantojamiem dzīvniekiem kavē tas, ka viņu ģenētiskā modificēšana ir dārga, meto-
diski darbietilpīga un rodas maz dzīvotspējīgu īpatņu. Marmosets - pirmais ĢM pērtiķis 21 Savvaļ as dzī vni eku pārvei došana. Pēdējos gados tiek pētīts, kā ģenētiski pārveidot savvaļas dzīvniekus, piemēram, infekcijas slimību pārnēsātājus. Ir projekts radīt tādus malārijas odus, kuri nespētu pārnēsāt ma-
lārijas ierosinātājus, un šo kukaiņu dabiskās populāci-
jas aizvietot ar ĢM populācijām. Taču šāda "populāciju aizvietošana" varētu būt dārga, kā arī izraisīt grūti pro-
gnozējamus ekoloģiskus blakusefektus, ja ĢM kukaiņu dzīvotspēja izrādītos lielāka nekā nemodificētajiem ma-
lārijas odiem. Luminiscējoši ĢM dzīvnieki. Reizēm dzīvnieku ģenē-
tiskās modificēšanas rezultāti tiek izmantoti citādi, nekā sākotnēji plānots. Piemēram, 1999. gadā Taivānas zināt-
nieki ievadīja zebrzivs olšūnā medūzas gēnu, kas izraisa luminiscenci. Šī gēna ietekmē luminiscē arī zivis. Zināt-
nieku sākotnējais nodoms bija iegūt zivis, kuras luminis-
cē, ja vidē ir noteikts ķīmiskais piesārņojums. Veicot dažā-
dus eksperimentus, ir iegūtas akvārija zivis, kas luminiscē gaiši zaļā, sarkanā, dzeltenā krāsā (sk. att.). Šīs zivis ir pir-
mie ĢM mājdzīvnieki, kas tiek tirgoti daudzviet pasaulē. Ģenētiski modificējot"parastas"peles, ir iegūtas peles, kuras luminiscē ultravioletajā gaismā [sk. att.). Šo lumi-
niscenci izraisa olbaltumviela, kuras veidošanos ietekmē peles genomā ievadīts jāņtārpiņa gēns. Luminiscējošas peles netiek radītas cilvēka priekam, bet slimību pētī-
šanai. Zinātniekiem ir izdevies panākt, ka luminiscenci ietekmējošais gēns "ieslēdzas" noteiktu vielu klātbūtnē. Daudzas cilvēka iedzimtās slimības ir saistītas ar noteiktu vielu trūkumu organismā vai to koncentrācijas palieli-
nāšanos, bet luminiscences gēnu var izmantot kā sava veida marķieri, kas liecina par šo vielu klātbūtni noteiktās ķermeņa daļās. Luminiscējošas zebrzivis Normāla zebrzivs Luminiscējoši un parasti peleni Izlasiet tekstu par ĢM dzī vni eku i espējamo i zmantošanu un riskiem! Izveidojiet pierakstu burt-
nīcā tabulu, kurā apkopot argumentus "par" un "pret" dzī vni eku ģenēti sko modificēšanu! Argumenti "par" Argumenti "pret" 22 1.4. GĒNU TERAPIJA Ja cilvēks slimo ar infekcijas slimību, tad viņu var izārstēt, iznīcinot infekcijas ierosinā-
tāju - baktēriju vai vīrusu. Kā izārstēt cilvēku, kura slimības cēlonis ir izmaiņas ģenētiskajā materiālā? Šādu slimību gadījumos parasti no-
tiek cīņa ar slimības sekām, nevis cēloņiem. Piemēram, cistiskā fibroze (mukoviscidoze) ir smaga iedzimta slimība, kas izraisa gļotu uzkrāšanos aizkuņģa dziedzerī un elpošanas orgānos. Lai atvieglotu elpošanu, no plaušām palaikam jāiztīra gļotas. Slimības cēlonis ir recesīva mutācija, kuras ietekmē nefunkcionē viens plazmatiskās membrānas vielu transpor-
ta kanāls. Agrāk bērni, kuriem bija šī slimība, nodzīvoja tikai dažus gadus. Mūsdienās ir at-
rastas jaunas ārstēšanas metodes, ar kurām var pagarināt slimnieku dzīves ilgumu līdz 35 gadiem, taču vēl joprojām cistiskās fibrozes slimnieki mirst. Cistisko fibrozi pilnībā varētu izārstēt tikai tad, ja izdotos atrast metodi, kā aizstāt mutanto gēnu ar normālu. Tehnoloģiju, ar kuru ārstnieciskos nolūkos izmaina dzīvas šūnas ģenētisko materiālu, sauc par gēnu terapiju. Kā vai' nomainīt defektivus gēnus ar nor-
māli funkcionējošiem gēniem? 1990. gadā Frenks Andersons ASV Veselības institūtā veica pirmo gēnu terapijas procedūru četrus gadus vecai meitenei, kurai bija smaga iedzimta slimī-
ba - imūndeficīts. Šīs slimības cēlonis ir defek-
tīvs gēns, kura ietekmē neveidojas funkcionēt-
spējīgi leikocīti un organisms nespēj pretoties infekcijām. Šajā gadījumā šūnu pārveidošana notika ār-
pus organisma - ex vivo (lat. vai. ex - ārpus, vivo - dzīvs). No slimās meitenes kaula sma-
dzenēm izdalīja asiņu cilmes šūnas un inficēja tās ar vīrusiem, kuros bija ievietoti terapei-
tiskie gēni (sk. 1.10. att.). Par terapeitiskiem 1.10. att. Gēnu terapija ex vivo 1. No pacienta paņem šūnas, kuras satur iedzimtās slimības gēnus. 2. Pacienta šūnas pavairo audu kultūrā. 3. Pacienta šūnas inficē ar vīrusu, kas tajās ienes iedzimtās slimības novēršanai nepieciešamo gēnu. 4. Pacienta šūnas, kuras satur terapeitisko gēnu. 5. Ģenētiski izmainītās šūnas ievada atpakaļ organis-
mā. 6. Sūnas organismā vairojas un nodrošina normālas organisma funkcijas. 23 gēniem sauc "veselus", normāli funkcionējošus gēnus, kurus izmanto gēnu terapijā. Ģenētiski pārveidotās cilmes šūnas ievadīja atpakaļ sar-
kanajās kaula smadzenēs, kur tās vairojās un nodrošināja normālu leikocītu veidošanos. Lai pilnībā izārstētu meiteni, asiņu cilmes šūnu "ārstēšana" bija jāveic vairākkārt. Gēnu terapija ir visefektīvākā, ja tā tiek veik-
ta cilmes šūnām, jo tad gēnu izmaiņas saglabā-
jas arī nākamajās šūnu paaudzēs. Reizēm šai metodei ir nevēlami blakusefekti, piemēram, organismam ir alerģiska reakcija pret ģenētiski izmainītām šūnām. Katra organisma reakcija ir individuāla un grūti prognozējama. Gēnu terapijas vēsturē ir bijuši arī letāli iznākumi. Gēnu terapiju var veikt, arī izmainot šūnu ģenētisko materiālu tieši organismā - in vivo (lat. vai. in - iekšā). Šajā gadījumā cilvēku inficē ar vīrusiem, kuri nes terapeitisko gēnu (sk. 1.11. att.). Inficēšanai var izmantot inhalā-
cijas, ja gēnu terapija jāveic elpošanas orgānu šūnām, piemēram, cistiskās fibrozes gadījumā. Citos gadījumos vīrusus injicē asinīs. Vīrusi organismā "atrod" atbilstošās šūnas un ienes tajās terapeitiskos gēnus. Šī metode ir šķietami vienkāršāka, jo nav jāveic operācijas. Taču šajā gadījumā ir grūtāk kontrolēt gēnu terapijas procesu. Jāatceras, ka uz vīrusiem organismā var iedarboties imūnsistēma un vī-
rusus iznīcināt, pirms tie ir sasnieguši mērķi un ienesuši terapeitiskos gēnus šūnās. Vīrusi "var kļūdīties", nepareizi ievietojot gēnu saim-
niekšūnas DNS, un veicināt audzēju rašanos. Neatkarīgi no tā, ar kādu gēnu terapijas metodi ārstēšana veikta, ģenētiskais materiāls ir izmainīts tikai nelielā daļā somatisko šūnu, bet dzimumšūnās ne, tāpēc izmaiņas netiek pārmantotas nākamajās paaudzēs. Ar gēnu te-
rapijas metodi vieglāk ārstēt tādas iedzimtās slimības, kuras izraisa viena gēna defekts. Ja slimību izraisa vairāku gēnu defekti, to novērst ir grūtāk. Gēnu terapijas pētījumi pasaulē turpinās. Zinātnieki pēta, kā ar gēnu terapijas metodi ārstēt Alcheimera slimību, Parkinsona slimību u.c. Gēnu terapijas pētījumi tiek veikti arī Lat-
vijas Universitātes Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā. Latvijas zinātnieki neveic gēnu terapiju cilvēkiem, bet pēta un izstrādā jaunus gēnu nesējus, piemēram, liposomas. 1.11. att. Gēnu terapija in vivo 1. Terapeitiskais gēns. 2. Inaktivēts vīruss. 3. Vīruss, kurš satur pacientam nepieciešamo gēnu. 4. Injekcija, kura satur daudz ģenētiski modificētu vīrusu. 5. Pacienta organismā vīrusi atrod mērķšūnas un ienes tajās terapeitiskos gēnus. 2009. gadā žurnāl ā "Nature" tika publicēts pazi ņoj ums, ka Vaši ngtonas un Floridas universitātes zi nātni eku grupa ir vei ksmī gi veikusi gēnu terapiju vāverpērtiķim, piešķirot vi ņam krāsu redzi. Ar šī pētī j uma pal ī dzī bu zinātnieki mekl ē veidu, kā ārstēt cilvēkiem krāsu akl umu j eb dal toni smu. Izsakiet savu vi edokl i "par" vai "pret" dzī vni eku i zmantošanu gēnu terapijas pētījumiem! Pama-
tojiet to! 24 Biotehnoloģiju pirmsākumi saistīti ar alus, vīna un siera ražošanu pirms vairāk nekā 10 tūkstošiem gadu. Mūsdienās par biotehnoloģiju sauc jebkuru tehnoloģi-
ju, kura izmanto dzīvās sistēmas (organismus, audus, šūnas), lai ražotu noteiktu produktu vai sasniegtu citu cilvēkam vajadzīgu mērķi. 20. gs. septiņdesmitajos gados aizsākās DNS tehnoloģiju ēra - tādu biotehnoloģijas nozaru attīstība, kurās manipulē ar organismu iedzimtības materiālu (DNS). DNS tehnoloģijas ir • gēnu inženierija, • organismu ģenētiskā modificēšana, • gēnu terapija. Gēnu inženierija ir mērķtiecīga organisma iedzimtības materiāla izmainīšana, lai radītu jaunas, vēlamas pazīmes vai lai atbrīvotos no nevēlamām pazīmēm. DNS kods visos organismos ir universāls, tāpēc DNS var pārnest no viena organisma uz citu. Gēnu pārnešanai izmanto vektorus - plazmīdas, vīrusus vai citas struktūras, ar kuru palīdzību gēnus ievada cita organisma šūnā. DNS molekulu pārgriešanai izmanto restriktāzes - baktēriju enzīmus, kuri "pazīst" noteiktu DNS nukleotīdu secību un pārgriež DNS šajā vietā. Pirmie organismi, kuriem veica gēnu inženieriju, bija baktērijas. Vidē brīvi dzīvojošus organismus, kuri satur cita organisma gēnus, sauc par transgēniem organismiem. Mūsdienās gēnu inženieriju plaši izmanto • medicīnā, • lauksaimniecībā, • vides aizsardzībā un • rūpniecībā. Ģenētiski pārveidot var ne tikai baktērijas, bet arī augus un dzīvniekus. Organis-
mus, kuros ģenētiskais materiāls (DNS) ir mākslīgi pārveidots, sauc par ģenētiski modificētiem organismiem (ĢMO). Visbiežāk ģenētiski modificē kultūraugus, lai tiem palielinās • izturība pret kultūraugu kaitēkļiem, • izturība pret herbicīdiem, • cietes vai cukuru daudzums. Ģenētiski modificētus dzīvniekus iegūst dažādās to attīstības stadijās: • svešos gēnus ienes olšūnā vai embrijā, • ar vīrusu palīdzību ienes nepieciešamos gēnus pieaugušā organismā. Zinātnieki pēta, kā ārstēt cilvēku iedzimtās slimības ar gēnu inženierijas metodēm. Tehnoloģiju, ar kuras palīdzību ārstnieciskos nolūkos izmaina dzīvas šūnas ģenē-
tisko materiālu, sauc par gēnu terapiju. Gēnu terapijai ir divas metodes: • ex vivo un • in vivo. Izmantojot ex vivo metodi, ģenētiski pārveidojamās šūnas izdala no organisma un inficē tās ar vīrusiem, kuros ir ievietoti terapeitiskie gēni - "veseli", normāli funkcionējoši gēni. Gēnu terapiju var veikt, arī izmainot šūnu ģenētisko materiālu tieši organismā - in vivo. Šajā gadījumā cilvēku inficē ar vīrusiem, kuri nes terapeitisko gēnu. 25 1. Nosauciet atbilstošo jedzienu! 2. Kuri no dotajiem apgalvojumiem ir pareizi? A. Tehnoloģija, kura izmanto organismus, audus vai šūnas, lai ražotu noteiktu pro-
duktu vai sasniegtu citu cilvēkam vajadzīgu mērķi B. Mērķtiecīga organisma iedzimtības materiāla izmainīšana, lai radītu jaunas, vēlamas pazīmes C. Nelieli, no šūnas hromosomas neatkarīgi DNS gredzeni baktēriju šūnās, kurus izmanto DNS tehnoloģijās D. Plazmīdas, vīrusi vai citas struktūras, ar kuru palīdzību gēnus ievada cita orga-
nisma šūnā E. Baktēriju enzīmi, kuri "pazīst" noteiktu DNS nukleotīdu secību un pārgriež DNS šajā vietā F. Vidē brīvi dzīvojoši organismi, kas satur cita organisma gēnus G. Tehnoloģija, ar kuras palīdzību ārstnieciskos nolūkos izmaina dzīvas šūnas ģenē-
tisko materiālu H. "Veseli", normāli funkcionējoši gēni, kurus izmanto gēnu terapijai A. Ar gēnu inženierijas metodi organisma šūnās var ienest "svešus" gēnus, kuri tām piešķir jaunas īpašības. B. Gēnu inženierijas metodi var pielietot tikai baktēriju ģenētiskai modificēšanai. C. Gēnu pārnešanai no viena organisma šūnas uz cita organisma šūnu izmanto baktēriju plazmīdas vai vīrusus. D. Gēnu inženierijas metodi izmanto augu un dzīvnieku ģenētiskajā modificēšanā. E. Pirmie transgēnie organismi bija baktērijas. F. Gēnu inženierijas metodi sāka izmantot 21. gs. sākumā. G. Latvijā gēnu inženierija netiek pielietota. 3. Nosauciet piemēru, kas raksturo doto apgalvojumu par organismu ģenē-
tisko modificēšanu! Apgalvojums: ģenētiski modificētiem augiem tiek piešķirtas jaunas īpašības. Piemērs: viens no augu ģenētiskās modificēšanas virzieniem ir rezistence pret herbicī-
diem. A. Ģenētiski modificētiem augiem tiek pastiprinātas jau esošās īpašības. B. Ģenētiski modificētu augu īpašības svešapputes ceļā var pāriet uz savvaļas augiem un radīt nevēlamas izmaiņas ekosistēmās. C. Ģenētiski modificētie augi nelabvēlīgi ietekmē dzīvniekus, kuri no tiem pārtiek. D. Ģenētiski modificētus dzīvniekus izmanto cilvēka slimību pētīšanā. E. Ģenētiski modificēti dzīvnieki ir konkurētspējīgāki par saviem savvaļas sugasbrāļiem. F. Ar ģenētiskās modificēšanas palīdzību tiek izmainīts dzīvnieku valsts produktu sastāvs. 26 4. Aplūkojiet kukuruzas ģenetiskas modificēšanas shematisko attēlu! Nora-
diet, kurš cipars attēlā atbilst katram apgalvojumam! • Baktērijas plaz-
mīdas • Ar restriktāzi sa-
grieztas baktēri-
jas plazmīdas • DNS fragments, kas satur insekti-
cīda gēnu • Ar restriktāzi iz-
griezts insekticīda gēns • Rekombinētas plazmīdas, kurās iešūti insekticīda gēni • Ģenētiski modi-
ficēta kukurūza, kas sintezē insek-
ticīdus • Kukaiņi, kuri pār-
tiek no ģenētiski modificētas kuku-
rūzas • Ar rekombinēta-
jām plazmīdām inficēti kukurūzas veido tāj audi • Ģenētiski modifi-
cētas kukurūzas attīstība audu kultūrā 5. Izlasiet tekstu un aplūkojiet attēlus par gēnu terapiju in vivo un ex vivo (sk. 23. un 24. Ipp.V. Kādas ir katras gēnu terapijas metodes priekšrocības un trūkumi? 27 6. Aplūkojiet grafikus un atbildiet uz jautajumiem! Miljoni ha Izplatītāko ĢM kulturaugu sē-
jumu platību īpatsvars pasaulē 2008. g. (pēc International Service for the Acquisition of Agri-Riotech Applica-
tions datiem) Nemodificēti kultūraugi ĢM kultūraugi Soj a Kokvilna Kukuruza Rapsis Rezistence pret herbicīdiem Rezistence pret kukaiņiem Rezistence pret herbicīdiem un kukaiņiem Miljoni ha Pasaulē populārākie rezistentie ĢM kultūraugu veidi (pēc International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications datiem) 6.1. Cik liela (miljonos ha) ir katra ĢM kultūrauga sējumu platība? 6.2. Aprēķiniet, cik procentu no katra kultūrauga kopējām sējumu platībām veido ĢM kultūraugu sējumi! Kuram ĢM kultūraugam ir vislielākais īpatsvars no kopējās sējumu platības? 6.3. Cik lielas bija katra veida rezistento ĢM kultūraugu sējumu platības (miljonos ha) 2000. un 2008. gadā? Par cik procentiem kopš 2000. gada pieaugušas katra veida rezistento ĢM kultūraugu sējumu platības? 6.4. Prognozējiet, kura veida rezistento ĢM kultūraugu sējumu platības nā-
kotnē palielināsies visvairāk! Pamatojiet savu viedokli! 28 7. Aplūkojiet lašu ģenetiskas modificēšanas shematisko attēlu! Noradiet, kurš cipars attēlā atbilst katram apgalvojumam! • Lašu mātīte, kura nērš ikrus (olšū-
nas) • Lašu tēviņš, kurš nērš spermu • Ikru apaugļošana in vitro • Baktērijas plazmī-
das, kurās iešūti augšanas hormo-
na gēni • Apaugļoti ikri, kuri attīstās bez izmaiņām • Apaugļoti ikri, ku-
riem veic plazmī-
du mikroinjekciju • Ģenētiski modi-
ficēti ikri, kuros attīstās lašu dīgļi • Neizmainīti ikri, kuros attīstās lašu dīgļi • Ģenētiski modifi-
cēti lašu mazuļi • Lašu mazuļi, kuri attīstās bez izmai-
ņām • Ģenētiski modifi-
cēts lasis 2 gadu vecumā • Dabiski attīstījies lasis 2 gadu vecumā 8. Izlasiet tekstu par gēnu dopingu! Atbildiet uz jautājumiem! Sports un dažādu stimulējošu vielu lietošana jau izsenis gājusi roku rokā. Jau antīkajās olimpiādēs izmantoja žeņšeņa sakni, opiju un citus fizisko spēju stimulatorus. Pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados dienas gaismu ieraudzīja dopings - sintētiskie steroīdie hormoni. Dopinga kontrole sportistiem pirmo reizi tika veikta Mehiko Vasaras olimpis-
kajās spēlēs 1968. gadā, bet kopš 1972. gada Minhenes Vasaras Olimpiskajām spēlēm šī procedūra kļuva obligāta. Pamazām sāka pilnveidoties aizliegto vielu saraksti un dopinga pārbaudes metodes, taču līdz 21. gs. vēl nebija nojausmas par gēnu dopingu. 29 Zinātnieki paredz, ka 21. gs. sāksies gēnu dopinga ēra. Ja daba nebūs apveltījusi spor-
tistu ar pietiekami labiem gēniem, viņam tagad pavērsies iespēja tos mainīt, liekot lietā gēnu dopingu. Šis dopinga veids būtiski atšķiras no parastā dopinga, jo nozīmē, ka sportisti ļauj ģenētiski modificēt savu organismu. Darbības mehānisms ir sen izmēģi-
nāts - tā ir gēnu terapija, kuru ārsti gandrīz divus gadu desmitus izmanto iedzimtu sli-
mību ārstēšanā. Tāpat pētniekiem ir zināmi vairāki gēni, kurus varētu izmantot dopin-
gam, jo tie eksperimentos ar dzīvniekiem ir pierādījuši spēju palielināt muskuļu masu, uzlabot skābekļa uzņemšanu vai enerģijas apgādi. Šie dažādie gēni ietekmē organisma īpašības, kuras nepieciešamas konkrētam sporta veidam. Kaut gan vēl nav pierādīts, ka sportisti būtu lietojuši gēnu dopingu, Starptautiskā Olimpiskā komiteja ir gatava veikt attiecīgas pārbaudes jau Londonas Olimpiskajās spēlēs 2012. gadā. Ir skaidrs, ka daļa sportistu gribēs izmantot gēnu dopingu, lai gan tādējādi viņi riskētu ar savu veselību. Organismā ievadītie gēni sajaucas ar indivīda DNS, veicina muskuļu inasas palielinā-
šanos, pastiprinātu eritrocītu veidošanos vai citas izmaiņas. Tas nozīmē, ka dopinga efekts saglabājas daudzus mēnešus un gadījumā, ja gēns ir iekļuvis cilmes šūnās, tas pat var turpināt darboties organismā visu atlikušo mūžu. Gēnu dopingu nav iespējams dozēt un pielāgot sportista treniņu un sacensību programmai. 8.1. Izskaidrojiet, kādā veidā gēnu dopings atšķiras no parastā dopinga! 8.2. Kādas izmaiņas gēnu dopings var radīt sportista organismā? 8.3. Kāpēc gēnu dopinga noteikšana sagādā grūtības? 8.4. Ja jautājums par gēnu dopinga lietošanu tiktu izskatīts kādas valsts par-
lamentā, kādus argumentus par vai pret tā lietošanu, tavuprāt, izteiktu politiķi? 9. Veiciet nelielu pētījumu par pārtikas produktiem, kas ražoti no ģenētiski modificētiem organismiem (ĢMO)! 9.1. Izpētiet jūsu ģimenē lietoto pārtikas produktu etiķetes un noskaidrojiet, kuru produktu sastāvā ir vielas, kas iegūtas no ĢMO! 9.2. Izdariet secinājumus par ĢMO īpatsvaru jūsu pārtikā! 10. Izlasiet tekstu! Izsakiet un argumentējiet savu viedokli par ĢMO audzē-
šanu un izplatību Latvijā! ĢMO audzēšanu un izplatību Latvijā reglamentē un ierobežo Ģenētiski modificēto organismu aprites likums, kurš tika pieņemts 2007. gadā (
http://www.likumi.lv/doc
. php?id= 167400&mode=DOC). Likuma mērķis ir nodrošināt ĢMO drošu izmantoša-
nu un izplatīšanu, novēršot negatīvo ietekmi uz cilvēku, dzīvnieku veselību un vidi, saglabājot bioloģisko daudzveidību, veicinot ilgtspējīgas lauksaimniecības un bioteh-
noloģijas attīstību. Izpildot likumā noteiktos nosacījumus, Latvijā ir iespējama ĢMO audzēšana un izpla-
tīšana. 2009. gadā likumā tika veikti grozījumi, kuri nosaka, ka pašvaldībām ir tiesības noteikt aizliegumu ĢM kultūraugu audzēšanai attiecīgajā administratīvajā teritorijā vai tās daļā. 30 1.5. DNS ANALĪZES Kāpēc DNS analīzes sauc par DNS pirkstu nospiedumiem? Gandrīz ikvienā mūsdienu filmā, kuras sižetā ir nozieguma izmeklēšana, tiek pieminētas DNS analīzes. Arī melodrāmās strīdīgi paternitātes jautāj umi tiek atrisināti, izmantojot bērnu un vecāku DNS analīzes. Ļoti bieži to apzīmēšanai lieto jēdzienu DNS pirkstu nospiedumi jeb DNS fingerprintings (angļu vai. fingerprint - pirkstu nospiedums). Cilvēkiem lielākoties DNS nukleotīdu secība ir vienāda, tomēr ir nelielas DNS daļas, kurās nukleotīdu secība ir atšķirīga. DNS analīzēm tiek izmantotas šīs atšķirīgās DNS daļas. DNS analīžu veikšanai nepieciešami enzīmi (restriktāzes), kuri spēj pārgriezt DNS molekulu vietā ar noteiktu nukleotīdu secību, piemēram, AATT {sk. 12. Ipp.). Ar šādu restriktāzi sagrie-
žot cilvēka DNS paraugu, iegūst dažāda garu-
ma DNS gabaliņus (sk. 1.12. A att. 32. Ipp.). Atliek tos sakārtot pēc garuma un salīdzināt. To var izdarīt ar metodi, kuru sauc par elek-
troforēzi gēlā. Sagrieztajiem DNS fragmentiem ir neliels negatīvs lādiņš, tāpēc tie elektriskajā laukā pārvietojas. Ar restriktāzi sagrieztos DNS pa-
raugus uzpilina uz gēla plates. Ja gēla plati ievieto šķīdumā un pieslēdz strāvu, DNS frag-
menti pārvietojas pozitīvā pola virzienā. Gēla plati var pielīdzināt šķēršļu joslai, jo tā sastāv no polimēra pavedieniem. īsi DNS fragmenti pa gēla plati pārvietojas ātrāk, gari - lēnāk. Pēc noteikta laika dažāda garuma DNS frag-
menti uz gēla plates ir izkārtojušies atšķirīgā attālumā no sākotnējās uzpilināšanas vietas {sk. 1.12. B att. 32. Ipp.). Pirms uzpilināšanas uz gēla plates DNS fragmentus iekrāso ar flu-
orescējošu krāsvielu, lai to izkārtojums būtu saskatāms un nofotografējams. Katram cilvēkam DNS fragmentu izkārto-
jums ir unikāls tāpat kā pirkstu nospiedumi, tāpēc tos sauc par DNS pirkstu nospiedumiem {sk. 1.12. C att. 32. Ipp.). Neatkarīgi no tā, kāds materiāls izmantots DNS analīzēm, pirkstu nospiedumu "zīmējums" vienam cilvēkam būs vienāds. Piemēram, paņemot analīzēm asinis, mata saknes šūnas vai mutes gļotādas epitēlija šūnas, DNS pirkstu nospiedumi būs vienādi. DNS analīzēm nevar izmantot šūnas, kurās nav kodolu, piemēram, ādas epidermas virs-
kārtas vai mata šūnas. Radniecīgiem cilvēkiem DNS pirkstu nospie-
dumi ir līdzīgi. Piemēram, bērni savus DNS frag-
mentus "nokomplektē" no abiem vecākiem {sk. 33. Ipp.). Vienīgie cilvēki, kuriem ir vienādi DNS pirkstu nospiedumi, ir vienas olšūnas dvīņi. Kur izmanto DNS analīzes? Jau 1984. ga-
dā, kad izstrādāja DNS analīžu metodiku, tām tika paredzēts ļoti plašs pielietojums. Mūsdie-
nās DNS analīzes izmanto galvenokārt • paternitātes noteikšanai; • noziegumu izmeklēšanai; • organismu radniecības pētīšanai; • slimību noteikšanai. Pēdējos gados, pateicoties DNS analīzēm, ir būtiski mainījušies priekšstati par dažādu organismu radniecību. Piemēram, līdz šim tika 31 uzskatīts, ka nīlzirgi ir pārnadžu kārtas zīdītāji un tuvu radniecīgi briežiem, govīm u.c. pār-
nadžiem. DNS analīzes pierāda, ka nīlzirgi ir tuvāk radniecīgi vaļiem nekā pārnadžiem. Vēl nesen tika uzskatīts, ka pasaulē ir aptuveni 2900 abinieku sugu. Pamatojoties uz DNS pētī-
jumiem, abinieku sugu skaits ir "palielinājies" līdz 5000. Ir noskaidrots, ka daudzas abinieku sugas ir tā saucamās "dvīņu sugas", kuras ārēji ir līdzīgas, bet ģenētiski atšķiras. Latvijā šobrīd DNS analīzes veic četrās vie-
tās: SIA GenEra, Valsts policijas Kriminālistikas pārvaldes Ekspertīžu biroja Bioloģisko ekspertī-
žu nodaļā, Valsts medicīniskās ģenētikas centrā un Tieslietu ministrijas Valsts tiesu ekspertīžu birojā. Pēdējos gados arvien aktuālāka kļūst DNS analīžu izmantošana slimību diagnosticē-
šanā. Piemēram, SIA GenEra veic analīzes, lai noteiktu tādas slimības kā hemofilija, trombofi-
lija (trombozes risks), krūts un olnīcu vēzis u.c. Kopš 20. gs. astoņdesmitajiem gadiem, kad DNS analīzēm sāka izmantot DNS elektrofo-
rēzi gēlā, analīžu metodes ir pilnveidojušās. Piemēram, paternitātes noteikšanai vairs ne-
izmanto elektroforēzi gēlā, bet citu metodi -
STR (short tandem repeats). 1.12. att. DNS analīzes A. DNS paraugu sagatavošana 1. Trīs cilvēku DNS pirms apstrādes ar restriktāzi 2. Ar restriktāzi pārgrieztas DNS molekulas. No kat-
ras DNS molekulas iegūst vairākus dažāda garuma DNS fragmentus, jo restriktāze pārgriež DNS mo-
lekulu vairākās vietās. 3. DNS fragmentiem pievieno fluorescējošu krāsvielu, lai būtu redzams to izkārtojums uz gēla plates. B. DNS elektroforēze gēlā 4. Gēla plate 5. Šķīdums, kurā ievieto gēla plati 6. Negatīvais elektrods 7. Pozitīvais elektrods 8. DNS paraugu iepilināšanas vietas 9. Josla, kurā atrodas īsākie fragmenti 10. Josla, kurā atrodas garākie fragmenti Viena parauga DNS fragmenti uz gēla plates izkārtojas vertikālās slejās. Pēc joslu skaita katrā slejā var noteikt, cik dažāda garuma DNS fragmenti ir bijuši katrā paraugā. C. Analīžu rezultāti - DNS pirkstu nospiedumi Pēc joslu izkārtojuma redzams, ka A un B DNS paraugi pieder radniecīgiem cilvēkiem, jo viņiem sakrīt divas joslas. Savukārt C parauga īpašniekam nav nekādas radniecības ar abiem pārējiem. 32 DNS analīzes Runā, ka Arhimēds 3. gs. p.m.ē., guļot vannā, negaidīti atklājis likumu par cēlējspēku un sajūsmā iesaucies: "Eureka!" (sengr. vai. eureka - es to atklāju). Kopš tā laika ar šo jēdzienu apzīmē negaidītus atklājumus. Tā varētu nosaukt arī DNS analīžu atklāšanu. 1984. gada septembrī angļu ģenētiķis Alekss Džefrijs negaidīti atklāja, ka vie-
nas ģimenes locekļiem ir līdzīgi DNS analīžu rezultāti. Aptuveni pusstundas laikā viņš ar kolēģiem izstrādāja ideju, kā šo atklājumu izmantot cilvēku radniecības un identitātes noteikšanai. Līdz 1987.gadam Leičesteras Universitāte, kurā strādā-
ja Alekss Džefrijs, bija vienīgā vieta pasaulē, kur veica DNS analīzes. 1987. gadā Alekšu Džefriju pirmoreiz uzaicināja palīdzēt izmeklēt smagu noziegumu. Nelielā Anglijas pilsētā Narborovā no 1983. līdz 1986. gadam bija noslepka-
votas divas pusaudzes. Abiem noziegumiem bija līdzīgs "rokraksts", kā arī nebija aculiecinieku, bet nozieguma vietās tika iegūti noziedznieka DNS paraugi. DNS analīzes apstiprināja aizdomas, ka abus noziegumus ir izdarījis viens cilvēks. Izmeklējot otro noziegumu, radās aizdomas, ka vainīgs ir jauns vīrietis Ri-
čards Buklands.Taču viņa DNS analīžu rezultāti nesakrita ar nozieguma vietās iegūtajiem. Ričards Buklands ir pirmais aizdomās turētais, kurš tika attaisnots, pamatojoties uz DNS analīzēm. Turpinot izmeklēt abus noziegumus, 1987. gadā tika apcietināts Kolins Pitč-
forks. Paņemot viņa asinis un izanalizējot DNS, atklājās, ka šie DNS analīžu rezul-
tāti sakrīt ar nozieguma vietā atrastās spermas DNS analīžu rezultātiem. Kolins Pitčforks 1988. gadā atzinās noziegumā, un viņam piesprieda mūža ieslodzīju-
mu. Šis ir pirmais noziedznieks, kura vaina pierādīta, izmantojot DNS analīzes. DNS analīžu izgudrotājs Alekss Džefrijs Attēli no U. S. National Library of Medicine. National Institutes of Health arhīva Nozieguma izmehlešanā iz-
mantotās DNS analīzes Izpētiet paternitātes testa rezultātus! M - māte; T
ļ - pirmais tēvs;T
2 - otrais tēvs; B
|
; B
2, B
3 - bērni. Uzskatāmī bas labad mātes un tēvu DNS fragmenti iekrāsoti atšķirīgās krāsās. Bulta norāda fragmentu pārvietošanās virzienu. Atbildiet uz j autāj umi em! 1. Kurš ir tēvs katram bērnam? 2. Kurā josl ā izvietojušies visīsākie fragmenti? 3. Kurā josl ā izvietojušies visgarākie fragmenti? 4. Kas notiks, ja laborants aizmirsīs atslēgt strāvu? Paternitātes tests Josla 33 1.6. DZĪVNIEKU KLONĒŠANA Kas ir klonēšana, un kāpēc tā ir nepie-
ciešama? Nereti cilvēka slimības ārstēšanai nepieciešams transplantēt audus vai orgānus. Piemēram, leikēmijas slimniekiem transplantē cita cilvēka sarkano kaula smadzeņu šūnas. Audu un orgānu transplantēšana ir saistīta ar vairākām problēmām: • grūti atrast ģenētiski saderīgus audus un orgānus; • ne vienmēr organisms pieņem transplan-
tētos audus vai orgānu, jo imūnsistēma to "pazīst" un cenšas iznīcināt; • jālieto preparāti, kas pazemina imūnsistē-
mas aktivitāti, taču pieaug risks saslimt ar infekcijas slimībām vai audzējiem. Pēdējos gados arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta pētījumiem, kā iegūt šūnas un audus, kas identiski slimnieka audiem. Ģenētiski identisku molekulu (piemēram, DNS), šūnu, audu, orgānu un organismu iegū-
šanu ar biotehnoloģijas metodēm sauc par klo-
nēšanu. Pretēji sabiedrībā izplatītam kļūdainam vie-
doklim, ka klonēšana "nav dabisks process", ģenētiski identisku organismu veidošanās no-
tiek arī dabā, piemēram, augu veģetatīvā vairo-
šanās ar sakneņiem, bumbuļiem, baktēriju un vienšūnu dalīšanās, vīrusu vairošanās saim-
niekšūnā. Arī zemāk attīstītiem dzīvniekiem raksturīga bezdzimumvairošanās - jauna, ģe-
nētiski identiska organisma veidošanās no so-
matiskajām* šūnām. Piemēram, zarndobumai-
ņi vairojas pumpurojoties un fragmentējoties. * Jebkura šūna daudzšūnu organismā, izņemot dzimumšūnas. 1.13. att. Vardes klonēšana 1. Varde A, no kuras iegūst olšūnu. 2. Varde B, no kuras paņem somatisko šūnu. 3. Olšūna. 4. Somatiskā šūna. 5. Olšūna, kurai izņemts kodols. 6. Somatiskās šūnas kodols. 7. Šūna, kuru iegūst, olšūnas citoplazmā ievietojot somatiskās šūnas kodolu. 8. Kurkulis. 9. Varde, kura ir ģenētiski identiska vardei B. 34 Lielākā daļa dzīvnieku vairojas vienīgi ar dzimumšūnām. Abu vecāku dzimumšūnām saplūstot, veidojas zigota - šūna, no kuras at-
tīstās jaunais indivīds un kura satur informā-
ciju par tā īpašībām. Organismam attīstoties, katra ķermeņa šūna satur to pašu ģenētisko informāciju, kas atrodas zigotā. Taču, veidojo-
ties audiem un šūnām specializējoties, aktīva ir tikai daļa gēnu, bet pārējie ir bloķēti. Līdz ar to organisma šūnas ir specializētas noteiktu funkciju veikšanai un no tām praktiski nav iespējams iegūt jaunu indivīdu. Pirmie klonēšanas eksperimenti tika veikti ar vardēm (sk. 1.13. att.) 20. gs. septiņdesmi-
tajos gados. No varžu zarnu epitēlija šūnām ņemtus kodolus ievietoja olšūnās, no kurām bija izņemti kodoli. No šādām šūnām attīstījās normālas vardes, kuras bija identiskas tām vardēm, no kuru šūnām bija ņemti kodoli. Šie eksperimenti parādīja, ka jauna indivīda at-
tīstībā svarīga loma ir olšūnas citoplazmai. Tā atjauno to gēnu aktivitāti, kuri ir nepieciešami organisma attīstībai, bet specializētajās šūnās atrodas bloķētā stāvoklī. Vēlāk tika veikti klonēšanas eksperimenti, kuros zīdītāju somatisko šūnu kodolus pārstā-
dīja olšūnās bez kodola (sk. 1.14. att.). Embriju, kas izveidojās, šai olšūnai daloties, noteiktā at-
tīstības stadijā ievietoja aizvietotājmātes dzem-
dē, kur tas attīstījās līdz piedzimšanai. Lai gan sākumā šie eksperimenti bija nesekmīgi, vēlāk tie izdevās. Plašu sabiedrības rezonansi izraisīja eksperiments Skotijā, kura rezultātā izdevās izaudzēt klonētu aitu - Dolliju (sk. 1.15. att. 36. Ipp.). Šis pētījums parādīja, ka ir iespējama arī zīdītāju klonēšana. Pēc tam tika veikti eksperimenti ar pelēm, kazām, govīm, pērtiķiem u.c. dzīvniekiem. Jauna organisma iegūšanu ar klonēšanas metodēm sauc par reproduktīvo klonēšanu. Lai gan tiek veikti plaši pētījumi, ar repro-
duktīvās klonēšanas metodi iegūto dzīvnieku īpatsvars ir ļoti zems. Pavisam neliela daļa no aizvietotājmātes dzemdē ievietotajiem embri-
jiem attīstās un piedzimst. Daudzi klonētie dzīvnieki dzīvo salīdzinoši īsu laiku. Zinātnieki nav vienisprātis, vai klonēto dzīvnieku zemā dzīvotspēja ir klonēšanas sekas vai tai ir gadī-
juma raksturs. Tomēr zinātnieki uzskata, ka dzīvnieku per-
spektīvas ir daudzsološas. Dzīvnieku klonēša-
na ļaus pavairot produktīvus un pret ekstre-
māliem apstākļiem izturīgus indivīdus, kā arī pavairot izmirstošu sugu indivīdus. Piemēram, 1.14. att. Reproduktīvā klonēšana 1. Aita A, no kuras iegūst olšūnu. 2. Aita B, no kuras paņem somatisko šūnu. 3. Olšūna. 4. Somatiskā šūna. 5. Olšūna, kurai izņemts kodols. 6. Somatiskās šūnas kodols. 7. Šūna, kuru iegūst, olšūnas citoplazmā ievietojot somatiskās šūnas kodolu. 8. Embrijs. 9. Aizvietotājmāte. 10. Aita, kas ģenētiski identiska aitai B. 35 1.15. att. Dollijas izbāznis Skotijas karaliskajā muzejā Dollija piedzima 1996. gadā. Viņa nodzīvoja salīdzinoši īsāku laiku nekā citas šīs šķirnes aitas. Parasti aitu dzīves ilgums ir 12 gadi, bet Dollija nodzīvoja tikai 6 gadus. Dollija tika iemidzināta, jo viņai bija plaušu vēzis. Zinātniekiem nav vienprātīgs viedoklis, vai Dol-
lijas salīdzinoši agrā nāve bija klonēšanas sekas. Var uzskatīt, ka Dollija piedzima jau 6 gadus veca, jo so-
matiskās šūnas kodols tika ņemts no sešgadīgas aitas. 2001. gadā klonējot piedzima pirmais aizsar-
gājamais dzīvnieks - Indijas vērša mazulis. Klonēšana izraisa plašas diskusijas sabiedrībā. Visvairāk tiek diskutēts par cilvēka klonēšanu. Kādos nolūkos veic cilvēka audu klonē-
šanu? 2001. gadā ASV pirmoreiz ar klonēšanas metodi tika iegūts cilvēka embrijs, kuram at-
tīstījās sešas šūnas. Šajā stadijā embrija attīs-
tība apstājās un tas tika iznīcināts. 2002. gada beigās pirmoreiz izplatījās ziņa, ka Dienvidko-
rejas zinātniekiem ir izdevies sekmīgi klonēt cilvēka embriju un iegūt no tā cilmes šūnas (sk. 3. grāmatas 52. Ipp.). Zinātnieki uzskata, ka pienāks laiks, kad embriju cilmes šūnas būs izmantojamas me-
dicīnā - transplantēšanai nepieciešamo audu un orgānu radīšanai. Viņi ir pārliecināti, ka klonējot varētu iegūt pārstādīšanai piemērotus orgānus, kuri ir ģenētiski identiski, līdz ar to organisms orgānus neatgrūdīs. Transplantēšanai nepieciešamo audu un or-
gānu klonēšanu sauc par terapeitisko klonē-
šanu. Atšķirībā no reproduktīvās klonēšanas šajā gadījumā netiek iegūts viss organisms, bet atsevišķi audi vai orgāni. Vislabākais izejmateriāls terapeitiskajai klo-
nēšanai ir cilmes šūnas, īpaši embrionālās cil-
mes šūnas, jo no tām var iegūt visus nepiecieša-
mos audu veidus (sk. 1.16. att.). Cilmes šūnas saglabājas cilvēka organismā arī pēc piedzim-
šanas, taču atšķirībā no embrionālajām cilmes šūnām tās ir jau specializējušās un var attīs-
tīties par noteiktiem audiem. Terapeitiskajā klonēšanā embrijā izaudzē šūnas, kas pēc tam spēj pārveidoties par cilvēkam vajadzīgo orgā-
nu. Piemēram, ar jaunām smadzeņu šūnām varētu ārstēt Alcheimera slimību, ar insulīna ražotājšūnām - diabētu, ar sarkano kaula sma-
dzeņu šūnām - leikēmiju, bet ar ādas šūnām aizvietot apdegumos cietušu ādu. Līdztekus terapeitiskajai klonēšanai dau-
dzās pasaules valstīs pilnveidojas dažādas teh-
noloģijas, kuras saistītas ar cilmes šūnu pa-
vairošanu un izmantošanu. Šīs tehnoloģijas pēta arī Latvijas zinātnieki. Viņi cenšas no-
skaidrot, • kā izdalīt un iegūt cilmes šūnas pietiekamā daudzumā; • vai ārpus cilvēka organisma var izaudzēt atsevišķus orgānus; • vai ar cilvēka paša šūnām iespējams veicināt organisma atjaunošanos. īpašu aktualitāti cilmes šūnu pētījumi Lat-
vijā ir ieguvuši līdz ar P Stradiņa Klīniskās universitātes slimnīcas Šūnu terapijas centra izveidi, kas savu darbību uzsāka 2008. gadā. Šajā centrā pacientu ārstēšanai tiek pielieto-
tas jaunas šūnu terapijas metodes. Speciālisti veic šūnu terapiju diabēta un miokarda in-
farkta pacientiem. Šūnu terapijas centrs ir pirmā šāda profila medicīnas iestāde Baltijas valstīs. Vai cilvēka klonēšana ir atļauta? Sa-
» biedrībā valda kļūdaini priekšstati un mīti par cilvēku klonēšanu. Nereti jēdziens "klonēša-
36 na" tiek izprasts sašaurināti un attiecināts uz reproduktīvo klonēšanu - tātad cilvēka kā organisma klonēšanu. Daudzās Rietumu valstīs ar likumu ir aiz-
liegti mēģinājumi klonēt cilvēku. Cilvēka re-
produktīvā klonēšana ir oficiāli aizliegta ASV Eiropas Padome 1997. gadā pieņēma īpašu papildprotokolu Konvencijai par cilvēktie-
sībām un biomedicīnu, uzsverot, ka "cilvēka industrializācija (ar iepriekšēju nodomu radīt ģenētiski identiskus cilvēkus), ir pretrunā ar cilvēka cieņu". Valstu vidū, kuras parakstīja šo dokumentu, ir arī Latvija un Igaunija. Līdzī-
gi formulējumi lasāmi UNESCO Universālajā deklarācijā par cilvēka genomu un cilvēka tie-
sībām un ANO Deklarācijā par klonēšanas aiz-
liegšanu. Šajā konvencijā ir noteikts, ka jebku-
ra darbība ar mērķi radīt cilvēku, kas ģenētiski identisks citam cilvēkam, vienalga, dzīvam vai mirušam, ir aizliegta. Latvijas likumdošanā aizliegums izmantot klonēšanas tehnoloģijas cilvēka bioloģiskai pavairošanai iekļauts Sek-
suālās un reproduktīvās veselības likumā (15., 16. pants). Eksperimenti ar cilvēku embrijiem, lai pētī-
tu terapeitiskās klonēšanas iespējas, ir atļauti vairākās pasaules valstīs, piemēram, ASV An-
glijā, Japānā. I.16. att. Terapeitiskā klonēšana 1. Pacients, kuram nepieciešams orgāns transplan-
tācijai. 2. Olšūnas donors. 3. Olšūna. 4. Olšūna bez kodola. 5. Pacienta somatiskā šūna. 6. Somatiskās šūnas kodols. 7. Šūna, kuru iegūst, pacienta šūnas kodolu ievietojot olšūnas citoplazmā. 8. Embrija šūnas. 9. Cilmes šūnas, no kurām diferencēsies nepiecieša-
mie orgāni. 10. Sirds. II. Niere. 12. Muguras smadzenes. 13. Šūnas, kas ražo insulīnu. 14. Pacients, kura organisms neatgrūž transplantēto orgānu vai audus. 37 1.7. AUGU MIKROPAVAIROŠANA Savvaļā augi vairojas divējādi: • dzimumiski - ar sēklām; • bezdzimumiski - ar veģetatīvajām auga da-
ļām (saknes un vasas pārveidnēm). Cilvēki kultūraugu pavairošanai izmanto abus vairošanās veidus. Augu pavairošanu ar veģetatīvajām auga daļām izmanto tajos ga-
dījumos, kad nepieciešams saglabāt šķirnes īpašības, t.i., iegūt ģenētiski identiskus augus. Augu veģetatīvā vairošanās ir iespējama tā-
pēc, ka augiem ir veidotājaudi - nediferencētas šūnas, kurām daloties veidojas visi auga audu veidi un jauns augs. Piemēram, zemenes stīgas (guloša stumbra) mezglu vietās veidojas jauni augi. Veģetatīvā vairošanās nav raksturīga visiem augiem, tāpēc 20. gs. zinātnieki sāka pētīt, vai ir iespējams augu veidotājaudus izmantot auga pavairošanai audu kultūrās. Par audu kultūru sauc šūnu (audu) pavairo-
šanu mākslīgā barotnē. Kā var pavairot augus, audzējot tos mēģenē? 20. gs. piecdesmitajos gados zināt-
niekiem izdevās no burkāna veidotājaudiem izaudzēt jaunu burkāna augu (sk. 1.17. att.). No burkāna saknes paņēma mazu gabaliņu ar veidotājaudiem un ievietoja tos barotnē. Ba-
rotnē saturēja auga augšanai un attīstībai ne-
pieciešamās vielas: ogļhidrātus, minerālvielas un bioloģiski aktīvas vielas, kuras veicina šūnu dalīšanos. Vispirms izveidojās nediferencētu šūnu grupa, no kuras pēc tam sāka veidoties 1.17. att. Augu mikropavairošana 1. No burkāna saknes izgriež nelielu fragmentu. 2. No saknes fragmenta atdala veidotājaudus. 3. Veidotājaudu šūnas kultivē barotnē, kura satur auga attīstībai nepieciešamās barības vielas un bioloģiski aktīvas vielas, kas veicina šūnu dalīšanos. 4. Barotnē izveidojas nediferencējušos šūnu masa (kailus). 5. Barotnē sāk veidoties burkāna dīgsti. 6. Burkāna dīgstus pārstāda barotnē atsevišķās mēģenēs. 7. Kad burkānu dēsti izauguši pietiekami lieli, tos pārstāda augsnē. 38 39 dīgsti - jauni augi. Dīgstus atdalīja no audu kultūras un audzēja barotnē tik ilgi, līdz tie bija pietiekami lieli, lai pārstādītu augsnē tā-
pat kā veģetatīvi pavairotus augus. Ar audu kultūru jeb meristēmu metodi iegūtie dīgsti ir ģenētiski identiski, jo tie veidojas no viena auga veidotājaudiem. Pilnveidojoties audu kultūru metodei, attīs-
tījās augu pavairošanas tehnoloģija, kuru sauc par augu mikropavairošanu. Augu mikropavairošana ir rūpnieciska un komerciāla augu pavairošana no veidotājaudiem, lai iegūtu lielu skaitu identisku augu. Ar mikropavairošanas metodi iegūtie augi ir ģenētiski identiski, tāpēc to sauc arī par augu klonēšanu. Augu mikropavairošanas priekšrocība ir tā, ka atšķirībā no citiem auga audiem veidotājaudi neslimo ar vīrusu slimī-
bām, jo veidotājaudu šūnas dalās ātrāk, nekā tajās spēj savairoties vīrusi. Augu mikropavai-
rošanu izmanto augu selekcijā un dārzkopībā, lai pavairotu • no jauna selekcionētas kultūraugu šķirnes; • sterilus* augus; • šķirnes, kurām, vairojoties veģetatīvi, ir ne-
liels skaits pēcnācēju; • atveseļotus augus, kuri neslimo ar vīrusu slimībām. Lielākās augu audu kultūru laboratorijas Latvijā (2009. g.) Pavairošanai ar audu kultūrām ir vajadzīga moderna laboratorija ar speciālu aprīkojumu un darbinieki ar atbilstošu izglītību. Salīdzi-
nājumā ar attīstītām pasaules valstīm Latvijā augu audu kultūru laboratoriju ir nedaudz (sk. 1.2. tab.). Pirmo augu audu kultūru laborato-
riju Latvijā nodibināja 1985. gadā Nacionālajā botāniskajā dārzā Salaspilī. Šīs laboratorijas mērķis bija pavairot Latvijā selekcionētās ger-
beru šķirnes. Mūsdienās šajā laboratorijā in vitro** pavairo 409 taksonu augus no 20 dzim-
tām, visvairāk - gerberas, krizantēmas un ze-
menes. Pēdējos gados šī laboratorija ir devusi nozīmīgu ieguldījumu Latvijas izzūdošo augu saglabāšanā, izveidojot in vitro kolekciju, kurā jau ir 60 augu sugas. 20. gs. astoņdesmitajos gados Latvijas Uni-
versitātes (LU) Botāniskajā dārzā izveidoja Augu audu kultūru laboratoriju, kurā sāka pētīt audu kultūru izmantošanu rododendru pavai-
rošanai in vitro (sk. 1.18. att. 40. Ipp.). Ilgstošu pētījumu rezultātā šajā laboratorijā ir izstrādā-
tas vairāku augu - rododendru, kultūrmelleņu, aveņu, ceriņu - mikropavairošanas tehnoloģijas. * Par steriliem sauc tādus kultūraugus, kuriem ziedos neveidojas putekšņlapas un augļlapas un kuri nevairojas ar sēklām. ** In vitro (lat. vai. in vitro - stikla traukā) - proce-
dūras, kas tiek veiktas ārpus organisma, apstākļos, kas līdzīgi dabiskajiem, piemēram, mākslīgā barotnē. 1.2. tabula Laboratorijas nosaukums Darbības vieta Pavairotie augi Nacionālā botāniskā dārza Augu audu kultūru laboratorija Salaspils Dekoratīvo augu pavairošana SIA"Meristēmas" Ogre Augļ u koku un krūmu, kā arī dekoratīvo augu šķirņu pavairošana Priekuļu selekcijas un izmēģinājumu stacijas meristēmu laboratorija Priekuļi, Cēsu novads Kartupeļu šķirņu atveseļošana un pavairo-
šana Latvijas Universitātes Augu audu kultūru laboratorija Rīga, LU Botāniskais dārzs Rododendru pavairošana Latvijas Universitātes Bioloģijas institūts Salaspils Miežu selekcija un pavairošana Latvijas Valsts mežzinātnes institūts "Silava" Salaspils Meža koku, piemēram, apses, pavairošana 1.18. att. Rododendru pavairošana in vitro 3. Kultivēšanas trauks ar tikko iestādītiem spraude-
ņiem (pa kreisi). Trauks ar rododendru dzinumiem (pa labi), kas 2-3 mēnešos ir attīstījušies no spraude-
ņiem. Dzinumus var a) klonēt - sadalīt posmos, lai iegūtu jaunus spraude-
ņus; b) iestādīt kūdras substrā-
tā, kur tie apsakņojas un vienlaikus adaptējas turp-
mākai augšanai lauka ap-
stākļos. 2. Spraudeņus iestāda svaigi pagatavotā, sterilā barotnē, kas satur mine-
rālvielas, ogļhidrātus, vit-
amīnus, augšanas regula-
torus, agaru un ūdeni. 4. Apsakņoti mūžzaļā ro-
dodendra 'Nova Zembla' jaunstādi 2 mēnešus pēc klonēto dzinumu iestādī-
šanas kūdras substrātā. 1. No rododendru pumpu-
riem paņem veidotājau-
dus, kurus pavairo audu kultūrā. No tiem attīstās jauni rododendru dzinumi. Sterilos apstākļos izaudzē-
tos rododendru dzinumus sagriež nelielos posmos -
spraudeņos. 5. Ziedoši rododendri 'Nova Zembla'. 40 1.8. SELEKCIJA Mācoties par organismu evolūciju, jūs guvāt izpratni par dabiskās izlases lomu organismu evolūcijā. Dabiskās izlases rezultātā izdzīvo pielāgotākie organismi, bet mazāk pielāgo-
tie - izmirst. Cilvēks kopš senseniem laikiem ir nodarbojies ar mākslīgo izlasi, meklējot un pavairojot savvaļas augus ar cilvēku interesē-
jošām īpašībām. Piemēram, aptuveni 9-10 tūk-
stošus gadu p.m.ē. cilvēki domesticēja* kazas, lai iegūtu no tām pienu, un sāka audzēt graud-
augus, lai iegūtu miltus. Mākslīgo izlasi var uzskatīt par selekcijas pirmsākumu. Kā aizsākās kultūraugu un mājdzīvnie-
ku selekcija? Jēdziens "selekcija" tulkojumā nozīmē izlase (lat. vai. selectio - atlase, izvēle), bet tās saturs mūsdienās ir daudz plašāks. Selekcija rada jaunas kultūraugu un mājdzīv-
nieku šķirnes un mikroorganismu celmus**, kā arī uzlabo esošās šķirnes. Par šķirni (mikroorganismiem - celmu) sauc cilvēka darbības rezultātā mākslīgi radītu īpatņu kopumu ar iedzimstošām morfoloģiskām, biolo-
ģiskām un saimnieciskām īpašībām. Izejmateriāls augu un dzīvnieku šķirnēm ir savvaļā sastopamās sugas vai no tām izveido-
tās šķirnes. Pirmais savvaļas augs, ko cilvēks * Domesticēšana - savvaļas dzīvnieku vai augu pārveidošana par mājdzīvniekiem vai kultūraugiem. ** Baktēriju celms - vienas sugas baktēriju paveids. Augiem un dzīvniekiem ir šķirnes, mikroorganis-
miem - celmi. iesēja tīrumā, bija kvieši. Senajā Ēģiptē audzē-
ja kviešus, salātus, kāpostus, melones, pupas, redīsus, sīpolus, ķiplokus. Ilgu laiku selekcijas izejmateriālu ieguva tikai no vietējām augu un dzīvnieku populācijām. Attīstoties kuģniecībai un tirdzniecībai, sākās kultūraugu izplatīšanās no to izcelšanās centriem pa visu pasauli. Kad eiropieši atklāja Ameriku, tur tika atrasti da-
žādi dārzeņi, kādus Eiropā nepazina, tostarp kartupeļi un tomāti. 16. gs. spāņi tos aizveda uz savu dzimteni, pēc tam tie pamazām izpla-
tījās pa visu Eiropu. Daudzus dārzeņus Eiropā sāka audzēt tikai 19. gadsimtā. 20. gs. divdesmitajos un trīsdesmitajos gados krievu zinātnieks Nikolajs Vavilovs izstrādāja principus, pēc kuriem var noteikt kultūraugu izcelšanās centrus. Viņš konstatēja, ka augu formu daudzveidība visos zemeslodes apgaba-
los nav vienāda. Vislielākā augu sugu un formu daudzveidība ir tajos apgabalos, kur atrodas se-
nie kultūraugu izcelšanās centri (sk. 1.19. att. 42. Ipp.). Vēlāk, izplatoties tālāk no šiem cen-
triem, kultūraugi ieņēma sugai mazāk piemē-
rotus apgabalus. Tajos sugu daudzveidība ir mazāka nekā izcelšanās centrā. Kā notiek kultūraugu un mājdzīvnieku selekcija mūsdienās? Veicot kultūraugu un mājdzīvnieku selekciju, selekcionāriem vēla-
mās pazīmes ir jāapvieno vienā indivīdā, kā arī jāatbrīvojas no nevēlamām pazīmēm. Lai to paveiktu, jāņem vērā pazīmju iedzimšanas likumsakarības, kā arī mērķtiecīga krustošana un izlase. 41 1.19. att. Kultūraugu izcelšanās centri Arī mūsdienās svarīga selekcijas procesa sa-
stāvdaļa ir mākslīgā izlase. Izšķir masveida mākslīgo izlasi un individuālo mākslīgo izla-
si. Lietojot masveida izlasi, no izejmateriāla turpmākai pavairošanai atlasa īpatņus, kuriem piemīt vēlamās īpašības (pozitīvā izlase), vai izbrāķē tos, kuriem vēlamās īpašības nepie-
mīt (negatīvā izlase). Masveida izlase ir indi-
vīdu novērtēšana pēc fenotipa (ārējā izskata, ražības, izturības pret slimībām utt.), nepār-
baudot atsevišķu īpatņu genotipus*. Masveida izlases ceļā atlasītie īpatņi nav ģenētiski vien-
dabīgi, un, tos krustojot, vienmēr vērojama pazīmju skaldīšanās. Lai iegūtās šķirnes būtu ģenētiski vienveidīgākas, izlase ir jāatkārto vairākkārt vai jāveic individuālā izlase. Individuālā izlase ir indivīdu genotipa novērtēšana. Lietojot individuālo izlasi, no iz-
ejmateriāla izvēlas atsevišķus īpatņus, kurus vērtē pēc pēcnācēju vai tuvāk radniecīgo īpatņu * 11. klasē jūs jau mācījāties, ka genotips ir orga-
nisma gēnu kopums, bet fenotips - pazīmju kopums. individuālajām īpašībām. Individuālā izlase ir visdrošākais līdzeklis, lai selekcijā novērtētu un atlasītu noteiktus genotipus. Individuālajā izlasē reizēm izmanto mērķ-
tiecīgu īpatņu krustošanu. Augu un dzīvnieku selekcijā lieto dažādas krustošanas metodes: radniecisko krustošanu jeb inbrīdingu, nerad-
niecisko krustošanu jeb autbrīdingu un attālo hibridizāciju. Inbrīdings ir tuvu radniecīgu īpatņu, pie-
mēram, vienu vecāku pēcnācēju, krustošana. Inbrīdings novērojams pašapputes augiem vai arī svešapputes augiem, apputeksnējot tos ar paša putekšņiem. Inbrīdingu bieži lieto, lai no-
vērtētu šķirņu ģenētisko sastāvu. Radnieciskās krustošanas rezultātā populāciju var sadalīt daudzās ģenētiski atšķirīgās līnijās - tīrajās līnijās. Inbrīdinga rezultātā gēni, kas atra-
dās heterozigotiskā stāvoklī (Aa), pāriet ho-
mozigotiskā stāvoklī (AA vai aa). Atsevišķām tīrajām līnijām var parādīties dažas vērtīgas pazīmes, piemēram, ātraudzība, neuzņēmība 42 pret slimībām. Taču inbrīdings nereti noved pie depresijas - organismu dzīvotspējas un produktivitātes samazināšanās. Sakrustojot dažādu tīro līniju pārstāvjus, var samazināt vai likvidēt inbrīdinga kaitīgo ietekmi un iegūt organismus ar noteiktām, vēlamām īpašībām. Autbrīdings ir tādu vienas sugas īpatņu krustošana, kuriem iepriekšējās 4-6 paaudzēs nav kopīgu senču. Neradnieciskās krustoša-
nas gadījumā kaitīgās recesīvās mutācijas no homozigotiskā stāvokļa parasti pāriet hetero-
zigotiskā stāvoklī un neizpaužas. Autbrīdingā bieži tiek novērota heteroze - paaugstināta hibrīdu dzīvotspēja, auglība, augšanas ātrums un produktivitāte salīdzinājumā ar vecāku for-
mām. Visspilgtāk heteroze izpaužas pirmajā paaudzē. Pēc tam tā pakāpeniski samazinās. Heterozi izmanto gan augkopībā, gan lop-
kopībā. Bieži lieto inbrīdingu, bet pēc tam -
autbrīdingu, kas rada spēcīgu heterozi. Ar he-
terozes palīdzību ir iegūtas dējējvistas, kuras gadā izdēj vidēji 250 olas, gaļas cāļi, kuri divu mēnešu vecumā sasniedz 1,6 kg masu, kā arī cūku šķirnes ar lielu masu. Attālā hibridizācija ir dažādu sugu indi-
vīdu krustošana vai - dažkārt - arī ģeogrāfiski attālu sugu krustošana. Ar attālo hibridizāci-
ju iespējams apvienot dažādu sugu vai šķirņu derīgās īpašības (augsta ražība, salcietība u.c.). Piemēram, tritikāle ir labības augs, kas izvei-
dots, krustojot kviešus un rudzus. Pirmoreiz to ieguva 19. gs. beigās Skotijā un Zviedrijā. Tritikāle apvieno kviešu augsto ražību un labo graudu kvalitāti ar rudzu izturību pret vides apstākļiem un slimībām. Tritikāle ir izturīgāka pret salu, neuzņēmīgāka pret sēņu un vīrusu slimībām, kā arī tai ir zemākas prasības pret augsnes auglību nekā kviešiem un rudziem. Reizēm attālo hibridizāciju lieto arī dzīvnie-
ku selekcijā. Piemēram, mūļi ir zirga mātītes un ēzeļa tēviņa hibrīdi. Tie ir spēcīgi un iztu-
rīgi dzīvnieki, kas labi noder darbam. Tā kā mūļi ir neauglīgi, viņus var iegūt tikai hibridi-
zācijas ceļā. Augu selekcijā plaši izmanto poliploīdus organismus, kuriem ir daudzkāršots hromoso-
mu komplekts. Poliploīdajiem augiem sakarā ar kodola un šūnas palielināšanos parasti novē-
rojama atsevišķu auga daļu vai visa organisma izmēru palielināšanās. Tie parasti ir lielāki, ražīgāki un bieži vien arī izturīgāki pret slimī-
bām. Poliploīdas ir daudzas graudaugu, kartu-
peļu, augļu koku (ābeļu, bumbieru, plūmju), dažādu puķu un citu kultūraugu šķirnes. Dzīv-
nieku selekcijā parasti poliploīdiju neizmanto. Reizēm poliploīdiju izmanto starpsugu hib-
rīdu sterilitātes novēršanai. Piemēram, lai iegūtu tritikāli, kviešu ziedus apputeksnē ar rudzu ziedu putekšņiem. Iegūtie hibrīdi ir ne-
auglīgi, jo to šūnās ir vienkāršs rudzu un kvie-
šu hromosomu komplekts - 14 kviešu un 7 ru-
dzu hromosomas. Lai iegūtu ražīgus hibrīdus, nepieciešams atjaunot katras sugas diploīdo hromosomu skaitu. To dara līdzīgi, kā iegūstot poliploīdus īpatņus. Radot dažādas selekcijas izejmateriāla for-
mas, selekcijā liela nozīme ir inducētajai mutaģenēzei - mērķtiecīgai mutāciju izraisī-
šanai. Mākslīgai mutāciju ierosināšanai var izmantot dažādus starojuma veidus, ķīmiskos savienojumus, temperatūru. Augiem parasti apstaro sēklas, pumpurus vai putekšņus. Kā veic mikroorganismu selekciju? Mik-
roorganismu selekcijas rezultātā iegūst tādu baktēriju vai sēņu celmus, kurus var izmantot dažādu vielu, piemēram, enzīmu, aminoskābju, antibiotiku un vitamīnu ražošanai. Mikroor-
ganismu selekcija ir ļoti cieši saistīta ar bio-
tehnoloģiju - dažādu nozīmīgu vielu un medi-
kamentu ieguvi, izmantojot mikroorganismus, kā arī augu un dzīvnieku šūnas. Mikroorganismu selekcijā lieto šādas metodes: • dabā esošo klonu mākslīgo izlasi; • inducēto (ierosināto) mutaģenēzi; • mutantu mākslīgo izlasi; • piemērotu celmu ieguvi ar hibridizācijas un gēnu inženierijas palīdzību. 43 Inducēto mutāciju iegūšanai izmanto rent-
genstarus, ultravioletos starus, kā arī ķīmis-
kos mutagēnus, piemēram, kolhicīnu. Ar at-
šķirīgu barotņu palīdzību atlasa noderīgākos klonus. Gēnu inženierijas izmantošana paver plašas iespējas mikroorganismu selekcijā. Ja baktē-
riju šūnās ievada noteiktus gēnus, tie var likt sintezēt specifiskus enzīmus, hormonus, me-
dikamentus vai kādas citas bioloģiski aktīvas vielas. Ar mikroorganismu selekciju nodarbojas arī Latvijas mikrobiologi, kuri radījuši augst-
ražīgas citronskābi un nikotīnskābi ražojošas baktērijas. Ir izstrādāta metode lizīna iegu-
vei. Lizīns ir neaizstājama aminoskābe, kas nepieciešama lopbarības ražošanā. No mikro-
organismiem producēti arī dažādi enzīmi un vitamīni. Ar gēnu inženierijas metodēm no mikroorganismiem ir iegūti nozīmīgi medika-
menti: interferons, interleikīns un citi. Kādi ir Latvijas selekcionāru galvenie uzdevumi un sasniegumi? 20. gs. sākumā Latvijā sāka veidoties pirmās selekcijas un iz-
mēģinājumu stacijas un tika uzsākti sistemā-
tiski zinātniskie pētījumi. 20. gs. trīsdesmito gadu beigās Latvijā darbojās 17 selekcijas un izmēģinājumu stacijas. Daļa no tām, piemē-
ram, Priekuļu, Stendes, Pūres, arī pašlaik tur-
pina darbu (sk. 1.3. tab.). Jau kopš savas darbības pirmsākumiem selekcijas stacijās strādājošie dārzkopības un augkopības speciālisti pētīja, kā izveidot šķir-
nes, kuras ir • piemērotas vietējiem klimatiskajiem apstāk-
ļiem; • piemērotas komerciālai audzēšanai; • izturīgas pret slimībām; • viegli kopjamas. Sākumā augu šķirni reģistrē, pārbauda tās AVS (atšķirīgumu, viendabīgumu un stabili-
tāti) un tikai tad iekļauj Latvijas Republikas Valsts aizsargājamo šķirņu sarakstā. Saskaņā 1.20. att. Miežu šķirņu paraugsējumi Valsts Sten-
des Graudaugu selekcijas institūtā Visas Stendē izveidotās miežu šķirnes ir izturīgas pret putošo melnplauku un mii trašu. Miežiem ir laba notu-
rība pret veldrēšanos. Dažādām miežu šķirnēm atšķi-
ras nogatavošanās laiks. ar Latvijas likumdošanu augu šķirni var reģis-
trēt tikai tad, ja tā ir jauna, atšķirīga, pietieka-
mi viendabīga un stabila. Visvairāk Latvijā reģistrētas jaunas aug-
ļu koku un krūmu šķirnes. Ievērojams darbs veikts arī kartupeļu, cukurbiešu, zirņu, miežu, stiebrzāļu un graudaugu selekcijā (sk. 1.20. att.). Līdztekus jaunu šķirņu veidošanai selekcijas stacijās tiek veikta sēklkopība un stādu audzē-
šana - pavairotas Latvijā un citviet pasaulē izveidotu šķirņu sēklas un stādi. Zinātnieki izstrādā un iesaka lauksaimniekiem tehnolo-
ģijas, kādas lietot, lai ik gadu iegūtu augstu ražu. Mūsdienās arvien lielāku nozīmi iegūst meža koku selekcijas pētījumi, kurus veic Lat-
vijas Valsts mežzinātnes institūtā "Silava". Se-
lekcijas darbs ar atsevišķām augu sugām no-
tiek arī Latvijas Nacionālajā botāniskajā dārzā un Latvijas Universitātes Botāniskajā dārzā. Piemēram, plašus pētījumus rododendru selek-
cijā veicis Rihards Kondratovičs. Līdztekus valsts iestādēm nozīmīgu ieguldī-
jumu dekoratīvo augu, piemēram, sīpolpuķu, 44 selekcijā ir devuši privātie selekcionāri. Viens no ievērojamākajiem selekcionāriem ir gladiolu selekcionārs Aldonis Vēriņš, kurš vairāk nekā 50 gadus veltījis gladiolu selekcijai. Viņš izvei-
dojis vairāk nekā 350 jaunas gladiolu šķirnes, kuras ir augstu novērtētas ne tikai Latvijā, bet arī pasaulē. Latvijas 158 gladiolu šķirnes ir reģistrētas starptautiskajā gladiolu šķirņu re-
ģistrā. Starptautiskajā visu laiku labāko šķir-
ņu sarakstā ir A. Vēriņa selekcionētā 'Dave's Memory' (sk. 1.21. att.). Par dāliju "tēvu" Latvijā tiek uzskatīts Kār-
lis Ruks, kurš savas dzīves laikā selekcionējis vairāk nekā 300 dāliju jaunšķirņu, no kurām 26 ir ieguvušas tiesības saukties par šķirni. Selekcionārs par izveidotajām šķirnēm ir sa-
ņēmis daudzus ārzemju un Latvijas izstāžu apbalvojumus. 1.21. att. Aldona Vēriņa gladiolu šķirnes A. Vēriņa visslavenākā gladiolu šķirne 'Dave's Me-
mory' (1) ir izmantota par izejmateriālu desmitiem pasaules klases šķirņu veidošanā. 2001. gadā šī šķirne ierakstīta visas pasaules gladiolu goda zālē Ņujorkā. Pagaidām no visas Austrumeiropas šādu godu izpel-
nījusies tikai 'Dave's Memory'. Otra poulārākā šķirne, īpaši - Austrumeiropas valstīs, ir 'Mātes sirds' (2). Zinātniskās iestādes, kuras veic selekcijas darbu Latvijā (2010. g.) 1.3. tabula Iestādes nosaukums un dibināšanas gads Valsts Priekuļu laukaugu selekcijas institūts (1913) Valsts Stendes Graudaugu selekcijas institūts (1922) • Jaunu kartupeļu, rudzu, miežu, tritikāles un zirņu šķirņu veidošana • Graudaugu, pākšaugu, daudzgadī go stiebrzāļu, āboliņu sēklu, kā arī kartu-
peļu pavairošana • Kartupeļu un graudaugu agrotehnikas pētījumi • Jaunu graudaugu šķirņu veidošana • Graudaugu un zālāju sēklu, kā arī kartupeļu pavairošana • Graudaugu agrotehnikas pētījumi Darbības virzieni Selekcionētie augi Kartupeļi, mieži, ziemas rudzi, tritikāle Tritikāle Ziemas kvieši, mieži, auzas, sarkanais āboliņš Mieži 'Kristaps' 45 47 Viens no ievērojamākajiem selekcijas darba virzieniem Latvijā vienmēr bijusi augļu koku un krūmu selekcija. 20. gs. sākumā Pūres dārzkopības izmēģinā-
j umu stacijā selekcionāri izveidoja pirmās Latvijas klimatiskajiem apstākļiem piemērotās plūmju, ķiršu, ābeļu, upeņu un cidoniju šķirnes. 1954. gadā ledzēnos selekciju uzsāka Aleksandrs Maizītis, Rūdolfs Āboliņš un citi zinātnieki. Viņi ir izveidojuši ābeļu šķirnes 'ledzēnu' (sk. att.), 'Forele', 'At-
vasara', bumbieru šķirnes 'Suvenīrs' [sk. att.),'Zemgale', saldo ķiršu šķirnes'Agris', 'Balzams', 'Dzintars' un citas. Daudzpusīgu selekcijas darbu ir veicis Pēteris Upītis. Viņš savu darbību sāka 1953. gadā Dobeles kokaudzētavā "Lauciņi" (tagadējais Latvijas Valsts augļko-
pības institūts).Tika izveidoti selekcijas dārzi, kuros bija vairāk nekā 60 tūkstoši augu - ābeļu, bumbieru, saldo un skābo ķiršu, aprikožu, persiku, cidoniju, lazdu, valriekstu, zemeņu, aveņu, upeņu, jāņogu, ērkšķogu un dekoratīvo augu. P. Upī-
tis izveidojis tādas ābeļu šķirnes kā 'Velte', 'Ilga', plūmju šķirnes - Kaukāza plū-
mes 'Agrā dzeltenā', 'Spīdola', veicis aprikožu aklimatizāciju, atlasījis vērtīgākos ceriņu sēklaudžus un ieguvis jaunas ceriņu šķirnes. P. Upīša aizsākto darbu augļ u koku un krūmu selekcijā turpina Valsts augļ-
kopības institūts Dobelē. Pēdējos gados izveidotas vairākas Latvijas klimatis-
kajiem apstākļiem piemērotas aprikožu šķirnes, piemēram, 'Daiga', 'Lāsma', 'Velta'. Selekcionāri cenšas iegūt šķirnes ar vēlu ziedēšanu, augstu izturību pret sēņu slimībām, ziemcietīgas un izturīgas atkušņos, piemērotas piemājas dārziem. Valsts augļkopības institūta zinātnieki ir izveidojuši arī Latvijas klimatiska-
jiem apstākļiem atbilstošas vīnogu šķirnes. Galvenās īpašības, kuras selekcionāri cenšas piešķirt dažādām vīnogu šķirnēm, ir ziemcietība un agrīna ienākšanās, arī ogu lielums. Selekcijai izmantotas Eiropas,Tālo Austrumu un Amerikas vīnogas. Latvijā selekcionētās augļu koku un krūmu šķirnes Āboli 'ledzēnu' Bumbieri 'Suvenīrs' Avene 'Ina' Nozīmīgi sasniegumi ir ne tikai augu, bet arī māj dzīvnieku selekcijā. Latvijā ir izvei-
dotas jaunas mājdzīvnieku šķirnes (sk. 1.22. att. 48. Ipp.), piemēram, Latvijas brūnā govs, Latvi-
jas tumšgalves aita, Latvijas baltā cūka, Latvi-
j as braucamzirgs. 1978. gadā radīts "Selekss" -
lopkopības informācijas sistēma, kurā apkopoti ciltslietu dati. Mūsdi enās šķirnes dzīvnieku audzēšanu koordinē dažādu šķirņu dzīvnieku audzētāju organizācijas, kuras apvieno zemnieku un citu kategoriju saimniecības un fiziskās personas, kas vēlas nodarboties ar šķirnes dzīvnieku audzēšanu, izkopšanu un pavairošanu. Latvijā šo darbu organizē šķirnes dzīvnieku savienība. A. Latvijas brūnā govs Kā šķirne Latvijas brūnā ir apstiprināta 1922. gadā. Tā kā šo šķirni Latvijā audzē jau vairāk nekā 100 gadus, tā ir piemērojusies vietējiem klimatiskajiem apstāk-
ļiem. Latvijas brūnās govis ir ražīgas, izturīgas, samērā pieticīgas. Govs pienam ir augsts olbaltumvielu un tauku saturs. B. Latvijas tumšgalves aita Latvijas tumšgalves aitas šķirne izveidota 1938. gadā no Zviedrijā un Anglijā iepirktajām Oksfordšīras šķir-
nes aitām, kas krustotas ar vietējām aitām, kuru senči arī kādreiz ievesti no tālienes. Latvijas tumšgalves ai-
tas atbilst pussmalkvilnas - gaļas virziena aitu tipam. No šīs šķirnes aitām iegūst gaļu, vilnu un kažokādas. 1.23. att. Latvijā selekcionētas mājdzīvnieku šķirnes C. Latvijas šķirnes zirgs Latvijas zirgu šķirnes izkopšanas darbs sākās 1921. gadā Oktes zirgaudzētavā, izmantojot Olden-
burgas zirgus un labākās vietējās ķēves. 1952. gadā Latvijas zirgu šķirne tika oficiāli atzīta par patstāvīgu šķirni. 1975. gadā tika nolemts šķirni saukt par Latvi-
jas zirgu šķirni ar diviem tipiem - braucamo un sporta. D. Latvijas baltā cūka Latvijas balto cūku šķirne izveidota no vietējām cūkām un Lielās baltās (Jorkšīras) šķirnes. Šīs šķirnes cūkas ir baltas, ar stāvām ausīm, spēcīgu kaulu uzbūvi. Si-
vēnmātēm ir labas reprodukcijas spējas - metienā vidē-
ji dzimst 11 sivēni. Šķirne izveidota ilgstoša selekcijas darba rezultātā, oficiāli atzīta 1967. gadā. 48 Viena no metodēm, kuru izmanto DNS analīzēm, ir DNS pirkstu nospiedumi. Šī metode ietver vairākus secīgus posmus: • ar restriktāzi sagriež DNS paraugu un iegūst dažāda garuma DNS fragmentus; * DNS fragmentus "sakārto" pēc garuma, izmantojot elektroforēzi gēlā; • salīdzina DNS fragmentu izkārtojumu. Katram cilvēkam DNS fragmentu izkārtojums ir unikāls. Mūsdienās DNS analīzes izmanto galvenokārt * paternitātes noteikšanai, * noziegumu izmeklēšanai, • organismu radniecības pētīšanai, • slimību noteikšanai. Dabā bieži notiek ģenētiski identisku organismu veidošanās, bet šādus organismus var iegūt arī ar biotehnoloģijas metodēm. Ģenētiski identisku molekulu, piemēram, DNS, šūnu, audu, orgānu un organismu iegūšanu ar biotehnoloģijas metodēm sauc par klonēšanu. Organismu vai audu klonēšanai parasti izmanto somatisko šūnu kodolus un olšūnas citoplazmu. Somatisko šūnu kodolus pārstāda olšūnās bez ko-
dola. Embriju, kas izveidojas, šai olšūnai daloties, noteiktā attīstības stadijā ievieto aizvietotājmātes dzemdē, kur tas attīstās līdz piedzimšanai. Jauna organisma iegū-
šanu ar klonēšanas metodēm sauc par reproduktīvo klonēšanu. Transplantēša-
nai nepieciešamo audu un orgānu klonēšanu sauc par terapeitisko klonēšanu. Klonēšanai var pielīdzināt arī augu mikropavairošanu — augu pavairošanu no vei-
dotājaudiem audu kultūrās. Par audu kultūru sauc šūnu pavairošanu mākslīgā barotnē. No auga paņemtos veidotājaudus ievieto barotnē. Vispirms izveidojas ne-
diferencētu šūnu grupa, no kuras pēc tam sāk attīstīties dīgsti - jauni augi. Dīgstus atdala no audu kultūras un audzē barotnē tik ilgi, līdz tie ir pietiekami lieli, lai pārstādītu augsnē. Ar audu kultūru jeb meristēmu metodi iegūtie dīgsti ir ģenētiski identiski, jo tie rodas no viena auga veidotājaudiem. Augu mikropavairošanu izman-
to augu selekcijā un dārzkopībā, lai pavairotu • sterilus augus, • šķirnes, kurām, vairojoties citādi, ir neliels skaits pēcnācēju, • atveseļotus augus, kuri neslimo ar vīrusu slimībām, • no jauna selekcionētas kultūraugu šķirnes. Par šķirni sauc cilvēka darbības rezultātā mākslīgi radītu īpatņu kopumu ar iedzim-
stošām morfoloģiskām, bioloģiskām un saimnieciskām īpašībām. Selekcija rada jaunas kultūraugu un mājdzīvnieku šķirnes un mikroorganismu celmus, kā arī uz-
labo esošās šķirnes. Augu un dzīvnieku selekcijā lieto dažādas krustošanas metodes: • radniecisko krustošanu jeb inbrīdingu, • neradniecisko krustošanu jeb autbrīdin-
gu un • attālo hibridizāciju. Augu selekcijā plaši izmanto poliploīdus organismus, kuriem ir daudzkāršots hro-
mosomu komplekts. Poliploīdajiem augiem sakarā ar kodola un šūnas palielināšanos parasti novērojama atsevišķu auga daļu vai visa organisma izmēru palielināšanās. Radot dažādas selekcijas izejmateriāla formas, selekcijā liela nozīme ir inducētajai mutaģenēzei - mērķtiecīgai mutāciju izraisīšanai. 49 (/(zdesU-Attri 1. Nosauciet atbilstošo jēdzienu! A. Metode, kuru izmanto DNS analīzēm B. Ģenētiski identisku molekulu, piemēram, DNS, šūnu, audu, orgānu un organis-
mu iegūšana ar biotehnoloģijas metodēm C. Jauna organisma iegūšana ar klonēšanas metodēm D. Transplantēšanai nepieciešamo audu un orgānu iegūšana ar klonēšanas meto-
dēm E. Augu pavairošana no veidotājaudiem mākslīgā barotnē F. Selekcijas rezultātā radīts īpatņu kopums ar iedzimstošām morfoloģiskām, bio-
loģiskām un saimnieciskām īpašībām G. Tuvu radniecīgu vienas sugas īpatņu krustošana H. Neradniecīgu vienas sugas īpatņu krustošana I. Dažādu sugu indivīdu vai ģeogrāfiski attālu vienas sugas indivīdu krustošana 2. Kuri apgalvojumi par dzīvnieku klonēšanu ir pareizi? A. Klonēšanai izmanto somatisko šūnu kodolus un olšūnas citoplazmu. B. Klonētais organisms pilnībā attīstās ārpus organisma - mākslīgā barotnē. C. Daudziem klonētajiem organismiem ir salīdzinoši īss dzīves ilgums. D. Klonētais organisms ir ģenētiski identisks tam organismam, no kura tika iegūta olšūna. E. Pirmais klonētais dzīvnieks bija aita Dollija. F. Terapeitiskās klonēšanas gadījumā netiek iegūts viss organisms, bet atsevišķi audi vai orgāni. G. Latvijā ir aizliegts izmantot klonēšanas tehnoloģijas cilvēka bioloģiskai pavairo-
šanai. 3. Kuri apgalvojumi par augu mikropavairošanu ir pareizi? A. Augu mikropavairošanas rezultātā iegūtie augi ir ģenētiski identiski. B. Augu mikropavairošana ir klonēšana. C. Ar augu mikropavairošanas metodi var iegūt nelielu daudzumu pēcnācēju. D. Augu mikropavairošanai var izmantot jebkurus auga audus. E. Augu mikropavairošanu izmanto, lai saglabātu pavairotās šķirnes īpašības. F. Ar mikropavairošanas metodi var pavairot tikai lakstaugus. G. Latvijā augu mikropavairošanu neveic. 4. Aplūkojiet aitas klonēšanas shematisko attēlu! 4.1. Norādiet, kurš cipars attēlā atbilst katram apgalvojumam! 4.2. Kurai no aitām būs līdzīga ar klonēšanas palīdzību iegūtā aita? • Aizvietotājmāte • Sūna, kuru iegūst, olšūnā ievietojot somatiskās šūnas kodolu • Embrijs • Aita, no kuras iegūst olšūnu • Aita, no kuras iegūst somatisko šūnu • Somatiskā šūna • Olšūna • Somatiskās šūnas kodols • Olšūnas citoplazma 5. Aplūkojiet DNS analīžu shema-
tisko attēlu un atbildiet uz jau-
tājumiem! 5.1. Cik cilvēku DNS paraugi ir analizēti? 5.2. Kurā joslā izvietojušies visīsā-
kie DNS paraugi? 5.3. Cik cilvēkiem ir vienāda garu-
ma paraugi 5. joslā? 5.4. Nosauciet savstarpēji radnie-
cīgo cilvēku pārus! Pamatojiet savu viedokli! Josla 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 © 0 6. Attēlā redzami paternitātes testa re-
zultāti. Analizētie DNS paraugi pieder mātei (P
x), viņas diviem bērniem (P
z un P
4) un abu bērnu varbūtējiem tē-
viem (P un P ). 6.1. Nosakiet katra bērna tēvu! Pa-
matojiet savu spriedumu! 6.2. Kādus secinājumus vēl var iz-
darīt par bērnu tēviem? Josla P, © 0 7. Lopkopība izsenis bijusi viena no Latvijas lauksaimniecības pamatnozarēm. Liello-
pu, galvenokārt govju, audzēšana atšķiras pēc to izmantošanas mērķa - piena vai gaļas iegūšana. Tabulā doti dati par dažādu šķirņu govju kopskaitu Latvijā 2008. gadā (pēc Valsts aģentūras Lauksaimniecības datu centra datiem). Govju skaits pa šķirnēm Šķirnes kods* Šķirnes nosaukums Izmantošanas mērķis Govju kopskaits LB Latvijas brūnā Piena lopkopība 154 791 HM Holšteinas melnraibā Piena lopkopība 96 807 XP Dažādu piena šķirņu govju krustojumi Piena lopkopība 19 363 HS Holšteinas sarkanraibā Piena lopkopība 7088 ŠA Šarolē Gaļas lopkopība 6261 HE Herefordas Gaļas lopkopība 4720 XG Dažādu gaļas šķirņu govju krustojumi Gaļas lopkopība 4692 DS Dānijas sarkanā Piena lopkopība 4148 AB Aberdinangus Gaļas lopkopība 2212 ZS Zviedrijas sarkanā Piena lopkopība 2176 LI Limuzīnas Gaļas lopkopība 1490 LZ Latvijas zilā Piena lopkopība 1322 AN Vācijas sarkanā (Angelnas, Angleras) Piena lopkopība 631 Sl Sīmentāles Gaļas lopkopība 645 * Katrai šķirnei piešķirts starptautiskais apzīmējums. 52 7.1. Apreķiniet piena šķirņu govju un gaļas šķirņu govju kopskaitu Latvija 2008. gadā! 7.2. Kura no lopkopības nozarēm - piena vai gaļas šķirņu govju audzēšana -
Latvijā attīstīta vairāk? Kāds, jūsuprāt, tam ir cēlonis? 7.3. Kāpēc, jūsuprāt, Latvijas brūnās govis tiek audzētas ievērojami vairāk nekā citu šķirņu govis? 8. Izvēlieties vienu no augļu koku vai krūmu sugām, kurai Latvijas selekcio-
nāri izveidojuši vismaz 5 šķirnes! 8.1. Izmantojot dažādus informācijas avotus, noskaidrojiet, kādas ir būtis-
kākās šo šķirņu īpašības! Izveidojiet tabulu, kurā atspoguļojas pētīto šķirņu kopīgās un atšķirīgās īpašības! 8.2. Pamatojiet, kāpēc jūsu pētītās šķirnes ir piemērotas audzēšanai Latvijā! 9. Savā kursadarbā Latvijas Lauksaimniecības universitātes students salīdzināja divu piena šķirņu govju ražības rādītājus savas ģimenes lauku saimniecībā (sk. tab.). Pē-
tījumā tika apkopoti dati par 10 vienāda vecuma govīm no katras šķirnes, kuras tika turētas vienādos apstākļos un vienādi barotas. Pētījumā tika izmantoti trešās laktāci-
jas (periods, kurā govs dod pienu) rādītāji, kuri ietekmē gadā gūto peļņu. Papildus tam tika apkopoti dati par auglību - cik procentiem govju piedzimst teļi. Latvijas brūnās un Holšteinas melnraibās šķirnes govju ražības salīdzinājums Šķirne Vecums, kad sāka ražot (mēneši) Izslaukums vienā laktācijā (kg) Vienas laktā-
cijas ilgums (dienas) Pārtraukums starp laktācijām (dienas) Tauku saturs pienā (%) Olbaltum-
vielu saturs pienā (%) Auglība (%) Latvijas brūnā 28 5396, 2 314 79 4,78 3,43 98 Holšteinas melnraibā 27 6190,1 341 83 4,54 3,24 88 9.1. Salīdziniet abu šķirņu govju ražības rādītājus un izvērtējiet katras šķir-
nes priekšrocības! 9.2. Kādi rādītāji, jūsuprāt, vēl būtu jāietver pētījumā, lai varētu spriest par katras šķirnes priekšrocībām? 10. Pie privātmājas ir neliela dārzkopībai izmantojama zemes platība, kurā var iestādīt 10 augļu kokus un 6 ogulājus. Ģimene vēlas iegadāties tādas šķirnes, lai tām atšķirtos augļu nogatavošanās laiks un augļi būtu pieejami pēc iespējas garākā laika periodā. 10.1. Iesakiet, kur ģimenei iegādāties augstvērtīgus un Latvijas klimatiska-
jiem apstākļiem piemērotus stādus! 10.2. Izmantojot dažādus informācijas avotus, izveidojiet iegādājamo šķirņu sarakstu un pamatojiet katras šķirnes izvēli! 53 UN ATT Kas ir ozols? Tas ir līdzeklis, kā viena ozolzīle rada milzum daudz citu ozolzīļu. No evolūcijas viedokļa vislielākā dzīvotspēja piemīt nevis tiem organismiem, kas ilgi dzīvo, bet tiem, kas spēj radīt lielu daudzumu auglīgu pēcnācēju. Neils Kempbels BI OTEHNOL OĢI J AS • ORGANI SMU DZĪ VĪ BAS NORI SES • BI OTEHNOL V • Ar ko atšķiras organismu bezdzimumvairošanās un dzimumvairošanās? • Kādi ir dzīvnieku bezdzimumvairošanās veidi? • Kādi ir dzīvnieku dzimumvairošanās veidi? • Kā notiek dzīvnieku apaugļošanās un dīgļa attīstība? • Kā norisinās dzīvnieku pēcembrionālā attīstība? • Kāda ir vīrieša dzimumorgānu sistēmas uzbūve un funkcijas? • Kāda ir sievietes dzimumorgānu sistēmas uzbūve un funkcijas? • Kā norisinās cilvēka embrionālā attīstība? • Kādi ir cilvēka attīstības posmi pēc piedzimšanas? • Kādas augu daļas nodrošina jaunu augu veidošanos? • Kā vairojas sporaugi? • Kā vairojas sēklaugi? 2.1. ORGANISMU VAIROŠANĀS VEIDI Viena no organismu galvenajām īpašībām ir to spēja vairoties jeb reproducēties. Ar vairoša-
nos tiek nodrošināta katras sugas eksistence. Dažādu valstu organismiem ir novērojama vai nu bezdzimumvairošanās, vai dzimumvairoša-
nās, vai arī abi vairošanās veidi. Ar ko atšķiras organismu bezdzimum-
vairošanās un dzimumvairošanās? Bezdzi-
mumvairošanās procesā piedalās tikai viens ve-
cākorganisms un jaunie organismi veidojas no atsevišķām organisma daļām vai somatiskajām šūnām, piemēram, sporām. Jaunie organismi ir ģenētiski vienveidīgi un identiski vecākor-
ganismam. 2.1. att. Bezdzimumvairošanās A. Baktērijas dalīšanās Labvēlīgos apstākļos baktērijas dalās ik pēc 20 mi-
nūtēm. Ja būtu neierobežots barības vielu daudzums baktēriju augšanai, tad teorētiski 24 stundu laikā no vienas baktērijas varētu izveidoties baktēriju kolonija, kas sver 1000 tonnas. Bezdzimumvairošanās dabā ir novērojama samērā bieži. Viens no izplatītākajiem bezdzi-
mumvairošanās veidiem ir dalīšanās uz pu-
sēm (sk. 2.1. A att.). Tā vairojas vienšūnas organismi: baktērijas, vienšūņi jeb protozoji un vienšūnas aļģes. Sēnes, kā arī sūnas, stai-
pekņi, kosas un papardes vairojas ar sporām (sk. 2.1. B att.). Katra spora ir viena šūna, kas spēj dalīties un attīstīties par jaunu organismu. Arī dzīvniekiem ir novērojama bezdzimumvai-
rošanās, piemēram, zarndobumaiņi un sūkļi vairojas pumpurojoties un fragmentējoties. Bezdzimumvairošanās procesam ir vairā-
kas priekšrocības salīdzinājumā ar dzimum-
vairošanos. Bezdzimumvairošanās nodrošina B. Sporu veidošanās pelējuma sēnei Dažādām sēnēm sporas veidojas atšķirīgas formas sporangijos, piemēram, Mucor ģints pelējuma sēnēm sporangiji ir apaļi. Sporas ir dažus mikrometrus lie-
las. Labvēlīgos apstākļos sporas dīgst un veido sēnes micēliju. 56 organisma vairošanos, ja organisms ir izolēts un nav otra organisma. Vairojoties bezdzimu-
miski, var rasties liels skaits pēcnācēju. Ja vides apstākļi nemainās, organismam vairojo-
ties bezdzimumiski, rodas ģenētiski vienveidīgi pēcnācēji, kas pielāgojušies konkrētajiem vides apstākļiem. Dzimumvairošanās dabā ir plašāk izplatīta nekā bezdzimumvairošanās. Dzimumvairoša-
nās notiek, saplūstot divām dzimumšūnām jeb gametām. Katrā dzimumšūnā ir puse no sugai A. Dīglis pupas sēklā Sēklaugiem pēc apaugļošanās no zigotas attīstās dīg-
lis. Tas ir mikroskopisks "augs", jo tam ir dīgļsakne, dīgļstumbrs un dīgļlapas. Lielās sēklās, piemēram, pupās, dīgli var saskatīt ar lupu. raksturīgā hromosomu skaita. Apaugļošanās procesā rodas zigota, no kuras vispirms attīs-
tās dīglis (sk. 2.2. att.), bet no tā - patstāvīgi dzīvotspējīgs organisms. Vairojoties dzimumis-
ki, jaunie organismi ir ģenētiski daudzveidīgi un atšķirīgi no vecākorganismiem. Ja organis-
mi ir ģenētiski daudzveidīgi, dabiskās izlases rezultātā izdzīvo labāk pielāgotie pēcnācēji. Evolūcijas gaitā organismiem parādās jaunas, līdz šim nebijušas pazīmes, jo, attīstoties dzi-
mumšūnām, rodas mutācijas. 1 u > B. Vardes dīgļi olās (ikros) Pēc apaugļošanās varžu olās sākas dīgļu attīstība. Dīg-
ļa attīstības ilgums ir atkarīgs no ūdens temperatūras. Vidēji pēc 8-10 dienām no olām izšķiļas varžu kāpuri jeb kurkuļi. Bezdzimumvairošanās un dzimumvairošanās atšķirības 57 2.2. DZĪVNIEKU VAIROŠANĀS UN ATTĪSTĪBA Kādi ir dzīvnieku bezdzimumvairoša-
nās veidi? Dzīvnieku valstī bezdzimumvai-
rošanās ir novērojama salīdzinoši retāk nekā dzimumvairošanās. Tā raksturīga zemāk at-
tīstītiem dzīvniekiem, piemēram, sūkļiem, zarndobumaiņiem, plakantārpiem. Daži dzīv-
nieki, piemēram, planārijas un aktīnijas, var pārdalīties uz pusēm. Zarndobumaiņi, piemē-
ram, hidras, koraļļi, aktīnijas, vairojas pum-
purojoties - uz vecākorganisma sāk veidoties jauns organisms, kas aug arvien lielāks (sk. 2.3. A att.). Jaunais organisms var atdalīties no vecākorganisma vai palikt savienots ar to, veidojot koloniju kā koraļļiem (sk. 2.3. B att.). 2.3. att. Pumpurošanās A. Hidras pumpurošanās Hidras parasti pumpurojas vasarā, kad ir silts un pie-
tiekami daudz barības. Sākotnēji pumpurs ir kā neliels izspīlējums ķermeņa vidusdaļā. Kad mazajai hidrai izveidojas pašai savi taustekļi un mute, tā atdalās un uzsāk patstāvīgu dzīvi. Atsevišķiem dzīvniekiem, piemēram, jūras-
zvaigznēm, iespējama arī fragmentēšanās -
organisma sadalīšanās vairākās daļās. Tai seko reģenerācija - trūkstošo organisma daļu vei-
došanās*. Rezultātā rodas vairāki jauni orga-
nismi. Daudzām medūzām attīstības ciklā ir polips, kuram fragmentējoties veidojas jaunas medūzas. Fragmentējoties vairojas arī sūkļi. Tie pārziemo ar fragmentiem, no kuriem pa-
vasarī attīstās jauni sūkļi. * Nevajadzētu jaukt ar to reģenerāciju, kad vienam organismam atjaunojas kāda zaudētā ķermeņa daļa, bet organismu vairāk nekļūst, piemēram, posmtār-
piem, ķirzakām. B. Koraļļu pumpurošanās Jaunie koraļļi pēc pumpurošanās neatdalās no vecāk-
organisma, bet veido arvien lielāku koloniju. Koraļļu zarnu dobumi ir savstarpēji saistīti. Daudziem koraļ-
ļiem šūnas izdala kaļķi. Koraļļu skelets saglabājas arī pēc dzīvnieku bojāejas, veidojot rifus. 58 Kādi ir dzīvnieku dzimumvairošanās veidi? Dzimumvairošanās ir saistīta ar dzi-
mumšūnu gametu attīstību, kā arī vīrišķo un sievišķo dzimumšūnu saplūšanu jeb apaug-
ļošanos. To nodrošina dzimumorgānu sistē-
ma. Dzimumšūnas - olšūnas un spermatozo-
īdi - veidojas dzimumdziedzeros - gonādās. Olšūnas veidojas olnīcās, bet spermatozoīdi -
sēkliniekos. Vairums dzīvnieku ir škirtdzi-
» mumu - viņiem olnīcas un sēklinieki attīstās atsevišķos organismos. Sķirtdzimumu dzīvnie-
kiem, piemēram, veltņtārpiem, posmkājiem, lielākajai daļai mugurkaulnieku, ir gan mātī-
tes, gan tēviņi (sk. 2.4. A att.). Hermafrodītiem vienā organismā attīs-
tās gan vīrišķie, gan sievišķie dzimumdzie-
dzeri un attiecīgās dzimumšūnas*. Pārošanās laikā viņi vienlaikus funkcionē kā mātītes un tēviņi - notiek savstarpēja apaugļošanās (sk. 2.4. B att.), pēc kuras olas dēj abi īpatņi. Tādi dzīvnieki ir sliekas, gliemeži, plakantārpi. * Jēdziens "hermafrodīts" radies no sengrieķu mi-
toloģijas. Hermejam un Afrodītei bija dēls, ko dievi bija savienojuši vienā ķermenī ar nimfu. A. Sķirtdzimumu dzīvnieki Vardes ir Sķirtdzimumu dzīvnieki. Viņām raksturīga ārējā apaugļošanās. Varžu mātītes un tēviņi vienlaikus ūdenī iznērš dzimumšūnas - olšūnas un spermatozo-
īdus. Atšķirībā no citiem hermafrodītiem parazī-
tiskajiem tārpiem, piemēram, lenteņiem, spermatozoīdi apaugļo paši sava organisma olšūnas. Daļai dzīvnieku, piemēram, plakantārpiem un medūzām, attīstības ciklā ir novērojama gan dzimumvairošanās, gan bezdzimumvairo-
šanās. To sauc par paaudžu maiņu (sk. 2.5. att. 60. Ipp.). īpašs dzimumvairošanās veids ir parteno-
ģenēze - dzīvnieka attīstība no neapaugļotas olšūnas. Tā ir raksturīga daudzu sugu ku-
kaiņiem un vēžiem, kā arī atsevišķu sugu rā-
puļiem. Daudzu sugu dzīvniekiem, kas vai-
rojas partenoģenētiski, partenoģenēze mijas ar šķirtdzimumu vairošanos. Sastopami arī tādu sugu dzīvnieki, piemēram, viendzimuma ķirzakas, kuri vairojas tikai partenoģenētiski. Partenoģenēzei piemīt gan dzimumvairošanās, gan bezdzimumvairošanās iezīmes, tāpēc dau-
dzos informācijas avotos partenoģenēze netiek pieskaitīta ne pie dzimumvairošanās, ne pie bezdzimumvairošanās, bet izdalīta kā trešais vairošanās veids. B. Hermafrodīti Gliemeži ir hermafrodīti. Viņiem ir iekšējā apaugļo-
šanās, un abi gliemeži vienlaikus funkcionē gan kā tēviņš, gan kā mātīte. Pēc pārošanās katrs gliemezis ar galvu izrok augsnē bedrīti, kurā iedēj 20-60 olas. 2.4. att. Dzimumvairošanās veidi 59 2.5. att. Medūzu attīstība ar paaudžu maiņu 1. Pieaugušas medūzas, kam veidojas dzi-
mumšūnās 2. Olšūna 3. Spermatozoīdi 4. Zigota 5. Dīgļa attīstība 6. Peldošs kāpurs 7. Polips, kurš pumpurojas 8. Polipa fragmentēšanās - jaunu medūzu veidošana Dzīvnieku vairošanās veidi 60 Izpētiet 2.5. attēlu! 1. Izmantojot kā piemēru medūzu attīstības ciklu, izskaidrojiet, kā notiek attīstība ar paaudžu maiņu! 2. Kādi bezdzi mumvai rošanās veidi novērojami medūzu attīstības ciklā? 3. Kādas ir medūzu bezdzi mumvai rošanās priekšrocības? 4. Kādas ir medūzu dzi mumvai rošanās priekšrocības? (rfzzmi (Hurā&f Partenoģenēze Dažādām dzīvnieku sugām partenoģenēze atšķiras. Piemēram, dafnijas spēj vairoties divējādi. Vasarā dafniju vairošanās notiek partenoģenētiski - mātītes īpašā "kabatā" uz muguras iznēsā neapaugļotas olas, no kurām izšķiļas tikai mā-
tītes [sk. att.). Mainoties vides apstākļiem, piemēram, kļūstot vēsākam, aptuveni puse no dafniju mātītēm maina dzi mumu un pārvēršas par tēviņiem.Tam seko dzimumvairošanās - notiek apaugļošanās, mātītes dēj apaugļotas olas, kuras var pārziemot. Bišu māte var dēt gan apaugļotas, gan neapaugļotas olas. No apaugļ otām olām attīstās diploīdas (2n) bišu mātītes - darba bites, bet no neapaugļotām olām - haploīdi (n) bišu tēviņi - trani [sk. att.). Trani ir nepieciešami, lai viņi apaugļotu bišu māti un tā dētu olas, no kurām attīstās darba bites. Rudenī trani iet bojā. Ziemeļamerikas dienviddaļā dzīvo Cnemidophorus ģints ķirzakas [sk. att.), kurām partenoģenēze ir vienīgais vairošanās veids. Šajā ģintī ir 15 pātagastes ķirzaku sugu. Visas ķirzakas ir viendzimuma - tikai mātītes. Zinātnieki uzskata, ka šīs ķirzakas radušās kā starpsugu hibrīdi. Pētījumi liecina, ka katra suga vei-
dojusies no vienas mātītes - tā ir attiecīgās mātītes klons. Partenoģenēzes spējas piemīt arī atsevišķu sugu dzīvniekiem, kuri normālos apstākļos vairojas kā šķirtdzimumu dzīvnieki, piemēram, Komodo varāniem. Šiem dzīvniekiem partenoģenēze ir kā "rezerves variants", ja kāda mātīte dzīvo nošķirti viena pati uz salas vai zooloģiskajā dārzā. Partenoģenēzi var izraisīt arī mākslīgi. Šajā gadījumā ar dažādu vielu, vides izmaiņu (temperatūra, pH, vides sāļums) vai mehānisku iedarbību tiek radīti apstākļi, kas aktivē olšūnu un veicina tās attīstību. Mākslīgi ir panākta varžu, tritonu, tītaru un citu dzīvnieku partenoģenēze. Izdevies stimulēt pat truša olšūnas attīstību. Trans (1) un darba bite (2) Viendzimuma pātagastes ķirzaka 61 Kā notiek dzīvnieku apaugļošanās un dīgļa attīstība? Lai notiktu organismu dzimum-
vairošanās, obligāts nosacījums ir apaugļošanās. Apaugļošanās ir dzimumšūnu jeb gametu sa-
plūšana, kuras rezultātā veidojas apaugļota olšū-
na - zigota. Katras sugas dzīvniekiem ir īpaši mehānis-
mi, kas nodrošina apaugļošanos. Atkarībā no dzīvnieku dzīves vides un uzbūves īpatnībām Drostalošanās Blastula Blastomēri Gastrulācija Mezoderma Dīgļlapas Entoderma . Gastrula 2.6. att. Dīgļa agrīnās attīstības stadijas apaugļošanās var būt iekšēja vai ārēja. Ārējā apaugļošanās raksturīga daudziem ūdens-
dzīvniekiem. Vairums šo dzīvnieku, piemēram, zivis un gliemenes, dzimumšūnas izdala ūdenī, kur, vīrišķajām un sievišķajām dzimumšūnām sastopoties, notiek apaugļošanās. Sauszemes dzīvniekiem un daļai ūdensdzīv-
nieku ir raksturīga iekšējā apaugļošanās. Šiem dzīvniekiem parasti ir attīstījušies ārējie dzimumorgāni. Ar to palīdzību spermatozoīdi tiek pārnesti no tēviņa uz mātītes organis-
mu. Daudzu sugu dzīvniekiem ir izveidojusies sarežģīta uzvedība, kas nodrošina tēviņu un mātīšu tuvināšanos. Iekšējā apaugļošanās parasti notiek olvadā. Spermatozoīdi aktīvi kustas olšūnas virzienā, jo tā izdala vielas, kas veicina spermatozoīdu pārvietošanos. Sasnieguši olšūnu, spermatozo-
īdi ar īpašu enzīmu palīdzību izšķīdina olšūnas apvalkus. Pēc tam viens no spermatozoīdiem iekļūst olšūnā. Tiklīdz tas noticis, olšūnas mem-
brāna nelaiž cauri citus spermatozoīdus. Olšū-
na izdala arī speciālas vielas - aglutinīnus, kas salipina olšūnā neiekļuvušos spermatozoīdus. Tam seko spermatozoīda un olšūnas kodola saplūšana - zigotas izveidošanās. Zigotā at-
jaunojas diploīds hromosomu komplekts. Pēc apaugļošanās ievērojami aktivizējas zi-
gotas vielmaiņa un sākas tās mitotiskā* dalīša-
nās, ko sauc par drostalošanos (sk. 2.6. att.). Vairumam dzīvnieku ooģenēzes** laikā olšūnas izmēri ievērojami palielinās, jo tajā ir uzkrāts liels daudzums rezerves vielu (dzeltenums). Daļa šo vielu tiek izmantotas drostalošanās laikā, bet daļa - saglabājas kā dzeltenums, kas nodrošina dīgli ar tā attīstībai nepieciešama-
jām barības vielām. Dažādiem dzīvniekiem atšķiras olšūnā uz-
krāto rezerves vielu daudzums, piemēram, abi-
* 11. klasē jūs mācījāties par šūnu dalīšanās vei-
diem. Mitoze ir somatisko šūnu dalīšanās veids, kas nodrošina ģenētiski identisku šūnu pavairošanu. ** 11. klasē jūs mācījāties par ooģenēzi - olšūnas attīstības īpatnībām. 62 niekiem un zīdītājiem dzeltenums ir neliels, bet rāpuļiem un putniem tas ir lielāks. Drostalošanās laikā dalīšanās seko cita citai, tāpēc šūnu augšana gandrīz nenotiek. Pēc kat-
ras dalīšanās dīgļa šūnu izmēri samazinās, bet dīgļa kopējais diametrs ir aptuveni tāds pats, kāds bija olšūnai. Dīgļa šūnām, vairākkārt daloties, rodas daudzšūnu dīglis. Šo stadiju sauc par morulu. Dīglim attīstoties, morulas centrā dažas šūnas sairst un iet bojā. Tā rezultātā dīgļa centrālajā daļā izveidojas dobums. Šādu dīgli sauc par blastulu. Blastulas ārējo sienu veido sīkas em-
brionālās cilmes šūnas - blastomēri. No katra blastomēra var veidoties visas organisma daļas. Pēc drostalošanās un blastulas izveidošanās seko process - gastrulācija, kurā dīglim izvei-
dojas trīs šūnu kārtas. Šīs kārtas sauc par dīgļ-
lapām, bet dīgli - par gastrulu. Gastrulas ārējo kārtu sauc par ektodermu, bet iekšējo kārtu - par entodermu. Gastrulācijas beigās starp ektodermu un entodermu izveidojas vi-
dējā kārta - mezoderma. Dīgļlapas ir līdzīgas visiem mugurkaulniekiem. Pēc gastrulācijas notiek organoģenēze -
dīgļa orgānu veidošanās no noteiktām dīgļla-
pām. Mugurkaulniekiem no ektodermas attīs-
tās ādas epiderma, ādas dziedzeri, zobu virsējā kārta, maņu orgānu uztverošā daļa, deguna dobums, mutes epitēlijs, nervu sistēma. No entodermas veidojas zarnu un elpceļu epitēlijs, gremošanas sistēmas dziedzeri un urīnpūšļa epitēlijs. No mezodermas attīstās muskulatūra, kauli, skrimšļi, asinsrites sistēma, zemāda un iekšējo orgānu saistaudi, kā arī daļēji - izvador-
gāni, olnīcas un sēklinieki. Daudzi orgāni vei-
dojas no divām vai pat visām trim dīgļlapām, šūnām diferencējoties par dažādiem audiem. Pakāpeniski dīglim izveidojas visas sugai raksturīgās orgānu sistēmas, līdz tas ir attīstī-
jies tik tālu, ka kļūst par dzīvotspējīgu organis-
mu. Dzīvniekiem visas šīs organisma attīstības stadijas līdz pat izšķilšanās vai piedzimšanas brīdim sauc par dīgli. Par dīgli sauc daudzšūnu organisma attīstības stadiju, kas rodas no zigotas un turpina attīstī-
ties, līdz kļūst par dzīvotspējīgu organismu. Dīgļa attīstības ilgums dažādiem dzīvnie-
kiem ir atšķirīgs. Likumsakarīgi, ka organisma individuālā attīstība atkārto sugas vēsturisko attīstību (bioģenēzes likums). Jo ilgāk suga ir veidojusies evolūcijas gaitā, jo sarežģītāka ir tās embrionālā attīstība (sengr. vai. em-
bryon - dīglis). Dīgļa attīstības ilgumu dau-
dziem dzīvniekiem ietekmē apkārtējās vides apstākļi, piemēram, zivīm un abiniekiem tā ir atkarīga no ūdens temperatūras. Kur notiek dzīvnieku dīgļa attīstība? Dzīvnieku dīgļa attīstība norisinās īpašās struktūrās, kas pasargā dīgli no nelabvēlīgas iedarbības un nodrošina to ar attīstībai nepie-
ciešamajām barības vielām. Vairumam dzīvnie-
ku dīgļa attīstība norisinās olā, bet zīdītājiem īpašā orgānā - dzemdē. Dzīvnieku olu uzbūve, forma un izmēri ir ļoti atšķirīgi (sk. 2.7. att. 64. Ipp.) un ir atkarīgi no dzīvnieka izmēra un dzīves vides. Vislielā-
kās olas ir strausiem: strausa olas garums ir 15 cm, platums - 13 cm, un tā sver gandrīz 20 reizes vairāk nekā vistas ola - aptuveni 1,4 kilogrami. Turpretī kukaiņu olu izmērs ir daži mm, bet svars - daži miligrami. Dzīvniekiem, kuriem dīgļa attīstība notiek ūdenī, piemēram, abiniekiem, olas klāj re-
cekļains apvalks. Cauri šim apvalkam notiek vielu apmaiņa - ūdens piegādā dīglim skābek-
li un aizvada atkritumvielas. Ūdenī dīglim nedraud izžūšana. Rāpuļu un putnu olas attīstās uz sauszemes, tāpēc olā ap dīgli veidojas apvalki, kuri to aiz-
sargā no mehāniskas iedarbības un no izžūša-
nas. Dīgļa apvalki veidojas arī zīdītājiem. Dīgļa apvalku veidošanās sākas blastulas stadijā. Daļa blastulas šūnu veido dīgli, bet daļa - apvalkus. Ārējais apvalks ir horijs (sk. 2.8. att. 65. Ipp.). Putniem un rāpuļiem tas 63 2.7. att. Olu daudzveidība A. Vairogblakts olas Dažādiem kukaiņiem izdēto olu skaits variē no dažiem desmitiem līdz vairākiem simtiem. Vairumam kukaiņu olu diametrs ir daži milimetri. Mātītes dēj olas vietā, kur kāpuriem pēc izšķilšanās ir piemērota barība, piemēram, uz augu lapām. Vairumam kāpuru pirmā maltīte ir olas apvalks, kas sastāv no olbaltumvielām. C. Vardes olas (ikri) Vardes parasti iznērš vairākus tūkstošus olu. Olas klāj recekļains apvalks, kas laiž cauri skābekli un at-
kritumvielas. Saulainā laikā puscaurspīdīgie apvalki koncentrē gaismas starus, radot augstāku temperatū-
ru. Olu attīstības ilgums ir atkarīgs no ūdens tempe-
ratūras. E. Jūrasbruņurupuča olas Vairumam bruņurupuču, piemēram, zaļajam jūrasbru-
ņurupucim, olas klāj ādains apvalks. Jūras bruņurupu-
čiem vienā dējumā ir vairāk nekā 100 olas. Bruņuru-
puči dēj olas uz sauszemes un ierok tās smiltīs. Mazuļi izšķiļas pēc 40-60 dienām. B. Jūrā dzīvojoša gliemeža olas Jūrā dzīvojošie gliemeži savas olas piestiprina pie dažā-
diem zemūdens priekšmetiem. Olu izmērs ir atkarīgs no paša gliemeža izmēra - no dažiem milimetriem līdz centimetram. Olu skaits variē no dažiem desmitiem līdz vairākiem tūkstošiem. Attīstības laiks ir atkarīgs no ūdens temperatūras. D. Haizivju (1; 2; 3) un himēras (4) olas Atšķirībā no kaulzivīm, kurām ir ārējā apaugļošanās un olas klāj recekļains apvalks, skrimšļzivīm ir iekšējā apaugļošanās un tās dēj ar blīvu ragvielas apvalku klātas olas. Skrimšļzivis olas piestiprina pie koraļļiem vai aļģēm. Olu izmērs ir 10-12 cm. Mazuļi izšķiļas pēc 6-12 mēnešiem. F. Ūdensvistiņas olas Putnu olas klāj kaļķa čaumala. Dažādiem putniem olas čaumalas krāsa ir atšķirīga. Parasti olu krāsa ir pieska-
ņota apkārtējai videi. Pigmenti izgulsnējas čaumalā, olai pārvietojoties pa olvadiem. Vistveidīgie putni perē olas 18-23 dienas. 64 2.8. att. Putna un zīdītāja digļa apvalki Amnijs Amnija šķidrums Nabas saite Dzeltenuma Placentas daļa A. Putns B. Zīdītājs Placentas ^mātes daļa atrodas tieši zem olas čaumalas un nodrošina gāzu maiņu. Zīdītājiem gāzu maiņu nodrošina placenta - ārpusdīgļa orgāns, kas saista dīgli ar māti. Placentai izšķir dīgļa daļu un mātes daļu. Dīgļa daļu veido horija bārkstiņas, bet mātes daļu - dzemdes audi. Horijam iekšpusē piekļaujas amnijs - ap-
valks, kas satur šķidrumu, kurā atrodas dīg-
lis attīstības laikā. Amnija šķidrumu izdala amnija apvalka un dīgļa šūnas. Šis šķidrums pasargā dīgli no izžūšanas, pielipšanas pie ap-
valka, amortizē sitienus un grūdienus. Amnija apvalka izveidošanās deva iespēju rāpuļu olām attīstīties uz sauszemes. Starp dīgļa ārējo apvalku (horiju) un iekšējo apvalku (amniju) zināmu telpu aizņem alan-
tojs - pūslis, kurš savāc slāpekļa atkritum-
vielas. Zīdītāju dīglim alantojs funkcionē tikai dīgļa attīstības sākumā, bet vēlāk to aizstāj nabas saites asinsvadi. Zivju, abinieku, rāpuļu un putnu dīgļi saņem barības vielas no dzeltenuma maisa. Zīdītā-
jiem šajā maisā dzeltenuma nav, tā dobums ir pildīts ar šķidrumu. Dzeltenuma maisā veido-
jas pirmās asins šūnas. Zīdītājiem dīgļa apvalku funkcijas ir mazinā-
jušās, jo dīgļu attīstība notiek mātes organis-
mā, kur daudzas apvalku funkcijas ir pārņē-
musi placenta. Tā • nodrošina dīgļa gāzu maiņu; • piegādā barības vielas; • aizvada vielmaiņas galaproduktus; • pasargā augli no mikroorganismu un kaitīgu vielu iekļūšanas tajā; • nodrošina dīgļa attīstību, izdalot hormonus, kurus var noteikt ar īpašu testu. Placentu ar dīgli savieno nabas saite, kas veidojas, alantojā un dzeltenuma maisā ieaugot asinsvadiem. Difūzijas ceļā caur placentu no-
tiek vielu maiņa starp dīgļa un mātes asinīm. Zīdītāju embrionālās attīstības ilgums ir at-
karīgs no dzīvnieka izmēriem un attīstības pakāpes pēc piedzimšanas. Laika periodu no apaugļošanās līdz piedzim-
šanai zīdītājiem sauc par grūsnību. Visgarākais grūsnības ilgums ir lielajiem zīdītājiem. Piemēram, ziloņiem tas ir vairāk nekā 600 dienas, vaļiem - vairāk nekā 300, govīm - 270, cilvēkam - 280, suņiem - 60, pe-
lēm - 20 dienas. Atšķirībā no citiem zīdītājiem cilvēka mazulis piedzimst ļoti nespēcīgs, tāpēc zināmā mērā pirmo dzīves gadu var pielīdzināt citu zīdītāju pēdējiem grūsnības mēnešiem. Dzīvniekiem dzimumvairošanās ir sezonāla rakstura. Tā notiek tajā gada periodā, kad mā-
tītes organisms ir pietiekami spēcīgs, lai nodro-
šinātu dīgli ar attīstībai nepieciešamajām ba-
rības vielām. Mazuļu (vai kāpuru) izšķilšanās 65 vai dzimšana atbilst tam sezonas periodam, kad ir vislabvēlīgākie apstākļi barības ieguvei un augšanai. Kā norisinās dzīvnieku pēcembrionālā attīstība? Dīglis, kas ir attīstījies un jau spēj patstāvīgi eksistēt, pārrauj apvalkus un izkļūst ārpusē. Līdz ar šo momentu beidzas attīstības embrionālais periods un sākas pēcembrionā-
lais attīstības periods. Pēcembrionālā attīstība var būt tieša, kad jaunais organisms ir lī-
dzīgs pieaugušajam. Piemēram, rāpuļu, putnu un zīdītāju mazuļi ir līdzīgi saviem vecākiem. Attīstība ir netieša, ja embrionālās attīs-
tības rezultātā veidojas kāpuri, kas pēc izšķil-
šanās no olas pakāpeniski pārvēršas par pieau-
gušu organismu. Pārvēršanos, kuras laikā kāpuram attīstās pieaugušam dzīvniekam raksturīgie orgāni, sauc par metamorfozi. Kāpuru pārvēršanās notiek divējādi - ar pilnīgu pārvēršanos (pilnīgu metamorfozi) vai nepilnīgu pārvēršanos (nepilnīgu metamorfo-
zi). Pilnīga pārvēršanās ir tiem kukaiņiem, kuru attīstības ciklā ir kūniņa, piemēram, va-
bolēm (sk. 2.9. A att.). Pilnīgas pārvēršanās gadījumā kāpuri ir pielāgojušies dzīvei citos apstākļos nekā pieaugušie īpatņi jeb imago un tāpēc nekonkurē ar tiem dzīvesvietas un barī-
bas dēļ. Bieži vien kāpuri aktīvāk uzņem ba-
rību un intensīvāk aug nekā pieauguši īpatņi. Procesus, kas notiek kūniņā, zināmā mērā var pielīdzināt tiem, kuri notiek, attīstoties dīglim olā. Kūniņā saglabājas tikai neliela daļa kāpura šūnu, no kurām attīstās kukainis. Pārējā kāpu-
ra daļa tiek izmantota kā barības vielu rezerve. Citi kukaiņi, piemēram, sienāži, attīstās ar nepilnīgu pārvēršanos (sk. 2.9. B att.). Šo kukaiņu kāpurus sauc par nimfām. Nim-
fas ir līdzīgas pieaugušiem kukaiņiem, tikai ir mazākas. Tās ēd to pašu barību, ko pie-
augušie kukaiņi (imago). Pārvēršanās laikā 2.9. att. Attīstība ar pārvēršanos (metamorfozi) Pieaudzis kukainis (imago) A. Pilnīga pārvēršanās (pilnīga metamorfoze) Pieaudzis kukainis (imago) Kāpurs Kāpurs Ola (nimfa) vairākas reizes | novelkas B. Nepilnīga pārvēršanās (nepilnīga metamorfoze) nimfas vairākkārt novelkas - nomaina hitīna apvalku, kas traucē augšanu. Nepilnīga pār-
vēršanās raksturīga arī citiem dzīvniekiem, ne tikai kukaiņiem, piemēram, gliemenēm, zivīm, abiniekiem. Mazkustīgiem dzīvniekiem vai arī tiem dzīvniekiem, kas piestiprinājušies pie substrāta, piemēram, koraļļiem, kāpuri brīvi pārvietojas un veicina sugas izplatīšanos. Dzīvnieku attīstības veidi 66 2.3. CILVĒKA VAIROŠANĀS UN ATTĪSTĪBA Cilvēka dzimumorgānu sistēmas uzbūve un funkcijas ir ļoti līdzīgas citu zīdītāju dzimum-
orgānu sistēmām. Cilvēkam un citiem zīdītā-
jiem dzimumorgānu sistēma nodrošina • dzimumšūnu attīstību; • apaugļošanos; • dzimumhormonu veidošanos; • dīgļa attīstību - sievišķajā organismā. Kāda ir vīrieša dzimumorgānu sistē-
mas uzbūve un funkcijas? Vīrišķie dzimuin-
dziedzeri sēklinieki jau embrionālās attīstības laikā no vēdera dobuma ieslīd sēklinieku mai-
siņos (sk. 2.10. A att.). Sēkliniekos temperatūra ir par 1-1,5 °C zemāka nekā vēdera dobumā. Šāda temperatūra nepieciešama, lai attīstītos normāli spermatozoīdi. Katrs sēklinieks ir veidots no vairākām dai-
vām (sk. 2.10. B att.). Sēklinieka daivās atrodas izlocītie sēklas kanāliņi. Šajos kanāliņos notiek spermatozoīdu vairošanās un nofor-
mēšanās - spermatoģenēze*. Izlocīto sēklas kanāliņu dobuma ārējā malā atrodas vīrišķo dzimumšūnu cilmes šūnas. Spermatoģenēzes laikā dzimumšūnu cilmes šūnas dalās un pakā-
peniski pārvietojas uz izlocītā kanāliņa centru, līdz no tām izveidojas noformējušies spermato-
zoīdi (sk. 2.10. C att.). Vidējais spermatoģenē-
zes ilgums ir 72 dienas. No sēkliniekiem spermatozoīdi nokļūst sēklinieku piedēkļos, kur tiek pabeigta spermatozoīdu noformēšanās. No sēklinieku piedēkļiem spermatozoīdi nonāk sēklvados, * Par spermatoģenēzi jūs mācījāties 11. klasē. 2.10. att. Vīrieša dzimumorgānu sistēmas uzbuve A. Vīrieša dzimumorgāni Urīnpūslis Sēklvads Sēklas pūslītis Prostata Sēklas izsviedējkanāls Dzimum Sēklinieka piedēklis Sēklinieks Sēklvads Izlocītais sēklas Sēklinieka B. Sēklinieks un sēklinieka piedēklis Noformējušies spermatozoīdi Dzimumšūnu cilmes šūnas C. Izlocītā sēklas kanāliņa šķērsgriezums 67 kas iesniedzas vēdera dobumā un stiepjas urīnpūšļa virzienā. Aiz urīnpūšļa katram sēkl-
vadam pievienojas neliels dziedzeris - sēklas pūslītis. Tas izdala biezu, viskozu šķidrumu, kas satur spermatozoīdu darbībai nepiecieša-
mās barības vielas. Sēklvads un sēklas pūslīša izvadkanāls savienojas, veidojot sēklas izsvie-
dējkanālu. Sēklas izsviedējkanāls iet cauri prostatai jeb priekšdziedzerim, kur savieno-
jas ar urīnizvadkanālu. Prostata ir kastaņa lieluma orgāns, kas atrodas zem urīnpūšļa un aptver urīnizvadkanāla augšdaļu. Tas izdala vielas, kas veido spermas šķidrumu un kas nepieciešams spermatozoīdu funkcionēšanai. Saraujoties prostatas muskuļiem, notiek sper-
mas izsviešana. Spermas veidošanā piedalās vairāki dzie-
dzeri: sēklinieki, sēklas pūslīši, prostata un urīnizvadkanāla sīpoliņa dziedzeri. Urīniz-
vadkanāla sīpoliņa dziedzeri ir divi zirņa lie-
luma dziedzeri, kas atrodas zem prostatas un izdala eļļainu šķidrumu. Dziedzeru sekrēti satur spermatozoīdiem nepieciešamās barī-
bas vielas, nodrošina spermatozoīdu pārvie-
tošanos sievietes dzimumorgānos un ieeļļo urīnizvadkanālu, kas atveras dzimumlocekļa galviņā. Vīriešiem reproduktīvajā vecumā spermato-
zoīdu veidošanās notiek regulāri, bet sievietei olšūnu veidošanās notiek cikliski. Kāda ir sievietes dzimumorgānu sis-
tēmas uzbūve un funkcijas? Sievišķās dzi-
mumšūnas - olšūnas - nobriest olnīcās (sk. 2.11. att.). Meitenei piedzimstot, katrā olnīcā ir aptuveni 140 000 folikulu. Par folikulu sauc olšūnu kopā ar to apņemošām folikula šūnām. Folikula šūnas nodrošina ar barības vielām olšūnu un izdala sievišķos dzimumhor-
monus. Atšķirībā no vīrieša sievietei dzīves laikā dzimumšūnu skaits pakāpeniski sama-
zinās. Sasniedzot reproduktīvo vecumu, vie-
nā vai otrā olnīcā periodiski nobriest viena olšūna*. Kaut gan augšanu vienlaikus uzsāk vairāki folikuli, parasti viens no tiem apsteidz pārējos un attīstās par Grāfa pūslīti - ovu-
lācijai gatavu folikulu, kurš satur nobriedušu olšūnu. Ovulācija ir Grāfa pūslīša pārplīšana un olšūnas izdalīšanās no olnīcas. Parasti tā no-
tiek menstruālā cikla 14. dienā. Olšūna pa olvadu sāk virzīties uz dzemdi. Ja šajā laikā, kad olšūna ir olvadā, tur nonāk spermatozoīdi, seko apaugļošanās un izveidojas zigota. Zigotai drostalojoties (sk. 62. Ipp.), izveidojas dīglis, kuru olvada skropstiņepitēlijs lēnām pārvieto dzemdes virzienā. Aptuveni pēc 7 dienām dīglis nonāk dzemdē, kur turpinās tā attīstība līdz piedzimšanai. Ja olšūnas apaugļošanās nenotiek, olšūna aiziet bojā, bet dzemdes gļotāda noārdās - no-
tiek menstruācija. Menstruācija sakrīt ar cikla pirmajām dienām, kad sākas jaunu folikulu augšana olnīcā. Sievietes dzimumcikla garums ir vidēji 28 dienas. Menstruālo ciklu regulē hipofīzes hormoni**. Neatkarīgi no tā, vai apaugļošanās ir vai nav notikusi, ovulējušā folikula vietā olnīcā veido-
jas dzeltenais ķermenis. Dzeltenā ķermeņa šūnas sekretē sievišķo dzimumhormonu (pro-
gesteronu), kas nodrošina dzemdes gļotādas saglabāšanos un sagatavošanos dīgļa uzņemša-
nai (implantācijai). Ja apaugļošanās nenotiek, dzeltenais ķermenis saglabājas līdz menstruālā cikla beigām, bet pēc tam uzsūcas. Ja apaug-
ļošanās ir notikusi, dzeltenais ķermenis no-
drošina normālas dzemdes gļotādas funkcijas pirmajos grūtniecības mēnešos. Kā norisinās cilvēka embrionālā attīs-
tība? Cilvēka dīgļa attīstība sākas olvadā. Dīgli pa olvadu uz dzemdes pusi virza olvada skrop-
stiņepitēlijs. Olvadā notiek olšūnas drostaloša-
nās, izveidojas morula, bet pēc tam - blastula. * Ļoti reti vienlaikus nobriest divas vai vairākas olšūnas. Šajā gadījumā dzimst neidentiski dvīņi. ** Par sievietes dzimumcikla hormonālo regulāciju sīkāk stāstīts 4.2. nodaļā. 68 Olnīca Augošs folikuls Dzemdes dobums Dīglis
ļ Dzeltenais 01vads
( Apaugļošanās ķermenis. Maksts Dīgļa implantācija Dzemdes kakls Olšūna Ovulācija Folikuls ar nobriedušu olšūnu (Grāfa pūslītis) Norises olnīcās Folikula augšana Ovulācija Dzeltenā ķermeņa veidošanās Cikla dienas 1. |2. |3. |4. |5. |6. | 7. | 8. | 9. |10.|11.|12.|13.|14.|15.|16.|17.|18.|19.|20.|21.|22.|23.|24.|25.|26.|27.|28. Norises dzemdē Gļotādas noārdīšanās Gļotādas atjaunošanās un sagatavošanās embrija uzņemšanai Ja notikusi apaugļošanās Apaugļošanās Dīgļa pārvie- Dīgļa ieligzdošanās Zigotas tošanās pa dzemdē izveidošanās olvadiem 2.11. att. Norises sievietes dzimumcikla laika Aptuveni 6 vai 7 dienas pēc ovulācijas blastula sasniedz dzemdes dobumu un sākas tās ieligz-
došanās jeb implantēšanās dzemdes sienā. Daļa no blastulas šūnām veido embriju (embrio-
blasts), bet daļa - dīgļa apvalkus (trofoblasts). Dīgļa apvalki sāk izdalīt hormonu, kuru iz-
manto grūtniecības noteikšanai. Pirmos divus grūtniecības mēnešus (8 ne-
dēļas) cilvēka dīgli dēvē par embriju, bet pēc tam - par augli. Atšķirībā no embrija auglim ir izveidojušies visi orgāni un viņš izskatās pēc maza cilvēka. Trešajā grūtniecības nedēļā sākas embrija or-
ganoģenēze. Cilvēkam un citiem mugurkaul-
niekiem vispirms veidojas nervu caurulīte. Šo procesu sauc par neirulāciju. Cilvēka embrijam no 21. līdz 32. attīstības dienai izveidojas sirds un asinsrite caur to (sk. 2.12. A att. 70. Ipp.). Dīglim ir attīstījušies roku un kāju aizmetņi, kā arī acāboli un dzirdes pūslīši (sk. 2.12. B att. 70. Ipp.). Līdz 8. nedēļas beigām turpinās orgā-
nu sistēmu veidošanās. Dzimumorgānu sistēma attīstās pēdējā, tādēļ ultrasonogrammā bērna dzimumu var noteikt, tikai sākot ar 9. grūtnie-
cības nedēļu. Šajā laikā auglis ir aptuveni 35 mm garš (sk. 2.12. C att. 70. Ipp.). Cilvēka auglim placenta pilnībā izveidojas 10. attīstības nedēļā. Turpmākajās grūtniecības nedēļās auglis strauji aug un tam pilnveidojas visas orgānu 69 2.12. att. Cilvēka embriji un augļi C. 9. attīstības nedēlā Ir izveidojusies nabas saite, pukst sirds. Ultrasonogrā-
fijā var noteikt dzimumu. D. 16. attīstības nedēlā Māte sajūt pirmās augļa kustības. Visu ķermeni klāj smalki matiņi (lanugo). diagnostikas metodes, ar kurām var noteikt gaidāmā bērniņa veselības stāvokli. Populārā-
kā ir ultrasonogrāfijas metode - augļa attēla iegūšana ar ultraskaņu. Iedzimto slimību dia-
gnosticēšanai var izmantot horija bārkstiņu šūnu paraugu vai amnija šķidrumā esošās šū-
nas (amniocentēze), jo augļa apvalku šūnas ir ģenētiski identiskas ar augļa šūnām. Kādi ir cilvēka attīstības posmi pēc piedzimšanas? Atšķirībā no dzīvniekiem, kuri pēcembrionālās attīstības laikā spēj ek-
sistēt patstāvīgi (izņemot nelielu daļu putnu un zīdītāju), cilvēka mazulis pēc piedzimšanas ir atkarīgs no vecāku rūpēm. Cilvēka attīstībā pēc piedzimšanas izšķir vairākus posmus. Pirmajā dzīves mēnesī cilvēka mazuli sauc par jaundzimušo. Šajā laikā mazulim nepie-
ciešama īpaši rūpīga un uzmanīga kopšana, jo notiek viņa pielāgošanās dzīvei ārpus mātes or-
ganisma -viņam tikai tagad sāk funkcionēt elpo-
šanas sistēma, gremošanas sistēma sāk uzņemt un sagremot barību, izmainās asins cirkulācija, jo pārstāj funkcionēt nabas saites asinsvadi. Viņš vēl nespēj turēt galviņu, nekoordinē kus-
tības, nefokusē skatienu. Viņam nav saaugušas galvaskausa šuves un starp tām ir vairākas at-
veres - avotiņi. Vislabākais un vispiemērotākais jaundzimušā uzturlīdzeklis ir mātes piens, jo sistēmas. 16. grūtniecības nedēļā tā garums sasniedz aptuveni 20 cm (sk. 2.12. D att.). Cilvēkam embrionālā attīstība ilgst 280 die-
nas. Ja augļa attīstība noritējusi normāli un bērns piedzimst laikā, tas sver aptuveni 3,5 kg un ir vairāk nekā 50 cm garš. Pateicoties medicīnas sasniegumiem, auglis var izdzīvot arī tad, ja piedzimst pirms laika. Uzskata, ka auglis var izdzīvot, sākot ar 32. at-
tīstības nedēļu. Šajā laikā tas sver aptuveni 1,2 kg un ir 38 cm garš. Cilvēka embrionālajā attīstībā ir vairāki kri-
tiski periodi. Viskritiskākie ir pirmie divi grūt-
niecības mēneši, kad notiek svarīgāko orgānu aizmetņu veidošanās. Šajā laikā dažādi nelabvē-
līgi ārējās vides faktori var izraisīt dīgļa attīstī-
bas traucējumus. Cauri placentai var iekļūt me-
dikamenti un citas vielas, piemēram, alkohols un nikotīns. Arī mātes slimības var ietekmēt embrija attīstību. Piemēram, ja māte slimo ar masaliņām, bērnam var rasties garīga atpalicī-
ba, sirds slimības vai citi traucējumi. Attīstības traucējumu veids ir atkarīgs no tā, kurā dīgļa attīstības laikā notiek organisma saindēšanās ar toksiskām vielām. Ja infekcija iekļūst embrijā 5. attīstības nedēļā, var rasties sirds slimības, 6. nedēļā - aklums, bet 9. nedēļā - kurlums. Mūsdienās ir izstrādātas dažādas prenatā-
lās (lat. vai. praenatalis - pirms dzimšanas) A. 5. attīstības nedēlā Ir roku un kāju aizmetņi, sāk veidoties sirds un na-
bas saite. Vēl ir astīte. B. 7. attīstības nedēlā Sāk veidoties galvas sma-
dzenes. Turpina veidoties pārējās orgānu sistēmas. 70 • tas ir viegli uzņemams un sagremojams; • tajā ir antivielas, kas pasargā bērnu no infek-
cijas slimībām, kuras pārslimojusi māte; • tas nesatur mikroorganismus (ja mātei krū-
tis ir veselas); • pienā ir hormoni, kas nodrošina bērna aug-
šanu un attīstību; • veidojas emocionālā saikne starp bērnu un māti, kas veicina viņa garīgo attīstību; • barošana ar krūti ir veselīga mātei, jo veici-
na dzemdes saraušanos un tās iepriekšējās formas atgūšanu pēc dzemdībām. Lai sekmētu mazuļa augšanu un attīstību, barošanu ar krūti ieteicams turpināt līdz gada vecumam - šajā laika posmā bērnu sauc par zīdaini. Ar mātes pienu zīdainim pilnībā pie-
tiek līdz 3 mēnešu vecumam, pēc tam papil-
dus jāsāk viņu piebarot ar augļu un dārzeņu biezeņiem, putrām u. c. atbilstošu pārtiku. Ja mātei piens veidojas nepietiekamā daudzumā, zīdaini ēdina ar mākslīgajiem piena aizstājē-
jiem. Pirmajā gadā zīdainis ļoti strauji aug un attīstās. 3 mēnešu vecumā viņš izdod nearti-
kulētas skaņas, bet gada vecumā jau izrunā dažus vārdus. Pusgada vecumā zīdainis sāk sēdēt, mācās rāpot, viņam sāk augt pirmie zobi (piena zobi). 8 mēnešu vecumā zīdainis māk patstāvīgi piecelties, apsēsties, pieturoties stā-
vēt. Patstāvīgi staigāt bērns iemācās aptuveni gada vecumā. No gada līdz trīs gadu vecumam cilvēka mazuli sauc par mazbērnu. Šajā vecuma pos-
mā viņš iemācās patstāvīgi ēst, saprast viņam teikto, runāt vienkāršos teikumos, rotaļāties, prasīties uz podiņa. No 3 gadu vecuma mazuli sāk saukt par pirmsskolas vecuma bērnu. Vairums bērnu 6 vai 7 gadu vecumā uz-
sāk skolas gaitas. Vecuma posmu no 6 (7) līdz 10 gadiem sauc par jaunāko skolas vecumu. īpaši svarīgs periods cilvēka attīstībā ir pusaudža vecums (10-15 gadi), kad viņš ļoti strauji aug, izmainās iekšējo sekrēcijas dziedze-
ru darbība - iestājas dzimumgatavība, izveido-
jas sekundārās dzimumpazīmes. Šīs izmaiņas cilvēka organismā sauc par pubertāti. Visiem bērniem pubertāte neiestājas vienlaikus. Pusaudža vecumam seko jaunieša vecums (16-21 gads), kad cilvēks pamazām sasniedz garīgo un fizisko briedumu. Uzzini vairi&f Kontracepcijas metodes Dzimumattiecības ir daudzu mūsdienu jauniešu dzīves sastāvdaļa. Statistika liecina, ka jaunieši uzsāk dzimumat-
tiecības arvien jaunākā vecumā. Katram jaunietim, kurš dzīvo dzimumdzīvi, jāapzinās, ka tās rezultātā var iestā-
ties grūtniecība. Stājoties dzimumattiecībās, nedrīkst aizmirst plašo saslimstību ar seksuāli transmisīvajām slimībām. Katram jaunietim, uzsākot dzimumattiecības, ir jāizvēlas, kādus kontracepcijas līdzekļus lietot, lai izsar-
gātos no nevēlamas grūtniecības un seksuāli transmisī-
vajām slimībām. Kontracepcija ir dažādu paņēmienu un līdzekļu iz-
mantošana, kas ļauj izvairīties no nevēlamas grūtniecības. Mūsdienās tiek piedāvāts daudzveidīgs kontracepcijas līdzekļu klāsts. Tos var iedalīt trijās grupās: hormonālās, barjeras un alternatīvās kontracepcijas metodes. Hormonālie kontracepcijas līdzekļi satur dabisko dzi-
mumhormonu sintētiskos analogus. Hormonu ievadīša-
nai sievietes organismā ir dažādi veidi: tabletes [sk. att.), hormonus saturoši plāksteri [sk. att.), dzemdes spirāles ar hormoniem, hormonu injekcijas u.c. Neatkarīgi no 71 hormonu ievadīšanas veida visas hormonālās metodes maina sievišķo dzimumhormonu līmeni asinīs. Lietojot kontraceptīvos hormonus, hipofīze tiek"piemānīta"- olnī-
cās ražoto hormonu vietā asinīs palielinās sintētisko hor-
monu līmenis, kas sūta hipofīzei signālu "pietiek!". Tāpēc kontraceptīvo līdzekļu lietošanas laikā hipofīze nestimulē olnīcas, jo saņem informāciju, ka organismā dzimumhor-
monu daudzums ir pietiekams. Tajā pašā laikā olnīcas atpūšas, tajās nenobriest olšūnas, ovulācija nenotiek. Barjeras metodes novērš apaugļošanos, neļaujot spermatozoīdiem nonākt makstī vai dzemdē un sasniegt ovulējušo olšūnu. Barjeras metodes var lietot gan vīrieši, gan sievietes. Prezervatīvs jeb kondoms (sk. att.) dzimum-
akta laikā jāuzvelk uz vīrieša dzimumlocekļa. Tas neļauj spermai nonākt makstī un apaugļot olšūnu. Nebojāts prezervatīvs nelaiž cauri ne mikroorganismus, ne vīrusus. Šī ir vienīgā kontracepcijas metode, kas efektīvi aizsargā no inficēšanās ar seksuāli transmisīvajām slimībām, kā arī HIV, tāpēc vīriešu prezervatīvus iesaka lietot cilvēkiem, kam nav pastāvīga partnera. Di afragmas tiek sauktas arī par sieviešu prezervatīviem. Diafragmas ir vāciņveida un izgatavotas no lateksa gumijas [sk. att.). Diafragmu ievieto sievietes makstī tieši pirms dzimumakta, bet iz-
ņem 6- 8 stundas pēc dzimumakta. Spermicīdi ir vielas, kas iznīcina spermatozoīdus. Pie-
ejami dažādas formas spermicīdi - svecītes, gels, krēms -, kas jāievada makstī pirms dzimumakta. Vielas, kas ir sper-
micīdu sastāvā, sagrauj spermatozoīdus, neļaujot tiem nonākt dzemdē un olvados. Šo produktu aktīvās vielas iedarbojas arī uz baktēriju šūnu membrānām un vīrusu apvalkiem. Līdzīga iedarbība ir spirālei, kuru ievada dzemdes do-
bumā (sk. att.). To ievieto un atstāj dzemdē uz vairākiem gadiem. Spirāle, tāpat kā jebkurš svešķermenis organis-
mā, ietekmē imūnsistēmu - dzemdes gļotādā ap spirāli uzkrājas ļoti daudz leikocītu. Vielas, kuras izdala leikocīti, negatīvi iedarbojas uz spermatozoīdiem, neļaujot tiem nonākt olvados. Visiem kontracepcijas līdzekļiem ir savas priekšrocī-
bas un trūkumi. Katram organismam ir savas individuālās īpatnības un atšķirīga reakcija uz dažādiem kontracepci-
jas līdzekļiem. Pirms izvēlēties noteiktu kontracepcijas līdzekli, ieteicams konsultēties ar savu ginekologu. Neviens no kontracepcijas līdzekļiem nenodrošina 100 % drošību. Atsevišķos gadījumos, piemēram, izvaro-
šanas vai prezervatīva plīšanas gadījumā, nākas lietot t. s. avārijas kontracepciju. Izplatītākais avārijas kontracep-
cijas veids ir tabletes, kas satur īpaši lielu progesterona devu.Tāsjālieto ne vēlāk kā 72 stundu laikā pēc neaizsar-
gāta dzimumakta.Tabletes satur tādu hormona devu, kas var apstādināt ovulāciju, pārtraukt olšūnas apaugļošanos un tās ceļu pa olvadiem, izraisīt dzemdes gļotādas noār-
dīšanos, kas novērstu apaugļotās olšūnas implantāciju dzemdes gļotādā. Nevēlamu grūtniecību var pārtraukt, veicot abortu. Abortu var izmantot tikai galējas nepieciešamības gadī-
jumā, jo tas atstāj nelabvēlīgas sekas uz sievietes orga-
nismu. Piemēram, var iestāties neauglība, tiek traucēta iekšējās sekrēcijas dziedzeru darbība. Aborta veikšanai ir vairāki ētiskie aspekti. Latvijā abortu pēc sievietes lūgu-
ma var veikt līdz 12. grūtniecības nedēļai. Veicot abortu pēc 8. grūtniecības nedēļas, tiek iznīcināts auglis. Hormonu tabletes Hormonus saturošs Prezervatīvs Maksts Spirāle plāksteris diafragma 72 2.4. AUGU VAIROŠANĀS UN ATTĪSTĪBA Augiem, līdzīgi kā dzīvniekiem, raksturīga gan dzimumvairošanās, gan bezdzimumvairošanās. Augiem raksturīgākie bezdzimumvairošanās veidi ir veģetatīvā vairošanās, fragmentēšanās un vairošanās ar sporām (sporaugiem). Dzimum-
vairošanās - vairošanās ar sēklām - raksturīga tikai sēklaugiem (kailsēkļiem un segsēkļiem). Veģetatīvo vairošanos un fragmentēšanos nodrošina atsevišķas auga daļas, no kurām veidojas viss organisms. Kādas augu daļas nodrošina jaunu augu veidošanos? Daudziem augiem ir novērojama veģetatīvā vairošanās, kurā no vecākorga-
nisma atdalās kāda auga daļa un izveidojas jauns augs. Parasti veģetatīvā vairošanās no-
tiek ar auga daļu pārveidnēm. Plaši izplatīta ir vairošanās ar pazemes daļām - sakneņiem, gurniem, bumbuļiem, sīpoliem (sk. 2.13. att. 74. Ipp.), kā arī ar virszemes daļām, piemēram, ar stīgām (sk. 2.14. A att. 75. Ipp.). Augu vairošanās veidi 73 2.13. att. Augu veģetatīvā vairošanās ar pazemes daļām A. Kartupeļu bumbuļi Bumbuļi ir vasas pazemes pārveid-
nes. Bumbuļi ir paresninātas stum-
bra daļas, kuras atrodas zemē. Tajos uzkrājas rezerves vielas. Nākamā gada pavasarī augs tās izmanto asnu veidošanai. B. Tulpju sīpoli Sīpoli ir vasas pazemes pārveid-
nes. Tie ir pārveidojušies pumpuri, kuru zvīņlapās uzkrātas rezerves vielas. Sīpolam katru gadu veido-
jas "bērniņi" - jauni sīpoli. C. Dāliju gurni Gumi ir sakņu pārveidnes. Tie veido-
jas, saknēm paresninoties un uzkrā-
jot rezerves vielas. Nākamajā gadā gurnus iestādot, izaug jauns augs. Atsevišķi augi, piemēram, apses, ķirši, ave-
nes, veido sakņu atvases, no kurām izaugjauni virszemes dzinumi. Savukārt liepām, alkšņiem un lazdām attīstās stumbra jeb celma atva-
ses - jauni dzinumi izaug blakus vecākauga stumbram. Daži ūdensaugi, piemēram, elodejas, un sū-
nas, piemēram, sfagni, var vairoties fragmen-
tējoties - ar zaru fragmentiem. Cilvēki augu veģetatīvai pavairošanai izman-
to arī spraudeņus (sk. 2.14. B att.), noliektņus un potēšanu*. Kopš 20. gs. septiņdesmitajiem gadiem ir pilnveidojušās augu mikropavairo-
šanas metodes (sk. 38. un 39. Ipp.). Veģetatīvi pavairojot kultūraugus, saglabājas to šķirņu īpašības, jo pēcnācēji ir ģenētiski identiski ve-
cākaugiem. Daudzām ziedaugu sugām un šķir-
nēm, vairojoties veģetatīvi, pēcnācēju skaits ir daudz lielāks, nekā vairojoties ar sēklām. * Potēšana ir vēlamās šķirnes zara (potzara) pieau-
dzēšana citam augam (potcelmam), kuram ir saknes. Šo metodi visbiežāk izmanto augļu koku pavairošanai. Kā vairojas sporaugi? Viens no bez-
dzimumvairošanās veidiem ir vairošanās ar sporām. Sporaugu attīstības ciklā ir izteik-
ta paaudžu maiņa. Sporaugu attīstībā izšķir divas paaudzes: bezdzimumpaaudzi - spo-
rofītu - un dzimumpaaudzi - gametofitu. Dzīves ciklā sporaugiem veidojas gan sporas, gan dzimumšūnas - gametas. Sporofits ir diploīdā paaudze (2n), bet gametofīts - haplo-
īdā paaudze (n). Kā piemēru sporaugu attīstības ciklam aplūkosim lāčsūnu vairošanos un attīstību (sk. 2.15. A att. 76. Ipp.). Sūnas stumbrs ar lapām ir gametofīts, jo stumbra galotnē īpašās tvertnēs veidojas dzimumšūnas - gametas. Lāčsūnas ir divmājnieki, jo vīrišķās un sie-
višķās dzimumšūnas veidojas uz atsevišķiem dzinumiem. Kad gametas ir pilnīgi attīstījušās, var no-
tikt to saplūšana jeb apaugļošanās. Lai sūnu spermatozoīdi nokļūtu pie olšūnas, ir nepiecie-
šams ūdens, piemēram, rasas piliens, jo sper-
74 2.14. att. Augu veģetatīva vairošanas ar virszemes daļām A. Ložņu cekuliņa stīgas Daudziem augiem, piemēram, ložņu gundegai, ložņu āboliņam, maura re-
tējam, ir ložņājoši stumbri jeb stīgas. Stīgas mezglu vietās iesakņojas, un veidojas jauni augi. B. Gardēnijas spraudeņi Vairumam augu nogrieztās va-
sas daļas spēj veidot saknes. Šādi pavairo gan telpaugus, gan dekoratīvos kokus un krū-
mus, gan ogulājus. C. Kalanhojas lapa ar "bērniņiem" Kalanhojām lapu malās saskatāmi sīki mezgli, no kuriem attīstās jauni augi. Ja jaunais augs nokrīt uz augsnes, tam izaug saknītes, un tas sāk augt. matozoīdi ir līdzīgi vicainām vienšūnas aļģēm. Apaugļošanās rezultātā veidojas zigota, kurai ir diploīds hromosomu skaits (n + n — 2n). No zigotas attīstās sūnu bezdzimumpaau-
dze - sporofīts. Sporofītam ir piesūceknis, kas nostiprina to stumbra galotnē, kātiņš un sporu vācelīte. Sporu vācelītēs attīstās sporas. Veidojoties sporām, notiek reduktīvā dalīša-
nās jeb mejoze (2n^>n) un sporām jau ir hap-
loidāls (n) hromosomu komplekts. Kad sporas ir izsējušās, sporu vācelīte un kātiņš atmirst un nokrīt. Sporas ir reproduktīvas šūnas, kas veici-
na augu izplatīšanos. Nonākušas labvēlīgos apstākļos, sporas dalās - dīgst. Sporai dīgs-
tot, veidojas zarots šūnu pavediens - sūnas pirmdīglis (protonēma). Labvēlīgos augša-
nas apstākļos uz protonēmas pēc pāris dienām veidojas pumpuri, no kuriem izaug jaunas sūnas. Atšķirībā no sūnām paparžu attīstības ciklā dominē sporofits (sk. 2.15. B att. 77. Ipp.) - uz paparžu lapām ir sporangiju kopas, kurās at-
tīstās sporas. Veidojoties sporām, hromosomu komplekts kļūst haploīds. Sporai dīgstot, rodas papardes pirmdīglis (protallijs). Papardes protallijs atgādina dažus milimetrus lielu sirds-
veida plāksnīti. Tas ir zaļā krāsā, un tā šūnās notiek fotosintēze. Protallijs ir gametofīts, jo uz tā īpašos vairo-
šanās orgānos attīstās gametas. Apaugļošanās var notikt, ja ir pietiekams mitruma daudzums, lai paparžu spermatozoīdi aizpeldētu līdz olšū-
nai. Apaugļošanās rezultātā rodas zigota, no ku-
ras attīstās jauns sporofīts - maza paparde. Kad jaunajai papardei izveidojas saknes, stumbrs un lapas, protallijs aiziet bojā. Līdzīgs attīstī-
bas cikls ir arī kosām un staipekņiem. Augstāk attīstītajiem augiem dominējošā ir bezdzimumpaaudze (sporofits), bet dzimum-
paaudze (gametofīts) ir reducēta. Kā vairojas sēklaugi? Sēklaugi (segsēkļi jeb ziedaugi un kailsēkļi) vairojas ar sēklām. Atšķirībā no sporām sēklas nodrošina dīgļa ba-
rošanos un aizsardzību. Sēklas, tāpat kā spo-
ras, veicina augu izplatību. Sēklu veidošanās un izplatīšanās ir augu dzimumvairošanās, jo tā ir saistīta ar dzimumšūnu attīstību un ap-
augļošanos. 75 2.15. att. Sporaugu attīstības cikls Sporu vācelīte 'Kātiņš Sporofīts (2n) Mejoze Piesūceknis Protonēma Pumpuri A. Sūnām 1. Sporas 2. Dīgstoša spora 3. Gametofīts 4. Vairošanās orgāns, kurā attīstās olšūna (arhegonijs) 5. Vairošanās orgāns, kurā attīstās spermatozoīdi (anterīdijs) 6. Zigota 7. Jauna sporofīta veidošanās 8. Sporofīts 9. Sporangijs 76 Sporangiju kopas -
soras - šķērsgriezums Sporofīts (2n) Mejoze «a® «o (i) Gametofīts (n) Protallijs Rizoīdi B. Papardēm 1. Sporas 2. Dīgstoša spora 3. Gametofīts 4. Vairošanās orgāns, kurā attīstās olšūna (arhegonijs) 5. Vairošanās orgāns, kurā attīstās spermatozoīdi (anterīdijs) 6. Zigota 7. Jauna sporofīta veidošanās 8. Sporofīts 9. Sporangijs 77 2.16. att. Parastas priedes vairošanās r \ A. Vīrišķais čiekurs Priežu vīrišķie čiekuri izveido-
jas pavasarī uz jaunajiem za-
riem. Tie atgādina vālīti, kas veidota no daudziem ovāliem putekšņu maciņiem. Priežu pu-
tekšņus izplata vējš. B. Sievišķais čiekurs Priežu sievišķie čiekuri izveido-
jas pavasarī jauno zaru galot-
nēs. Tiem ir sarkanīgas čiekur-
zvīņas. Zem katras čiekurzvīņas atrodas divi kaili sēklaizmetni. C. Sievišķais čiekurs, kurā at-
tīstās sēklas Priedēm no apputeksnēšanās līdz olšūnas apaugļošanai paiet aptuveni 14 mēneši. Šajā laikā sievišķo čiekuru zvīņas kļūst zaļganas un sacietē. D. Sievišķais čiekurs ar nobrie-
dušām sēklām Nākamā gada oktobrī sieviš-
ķajos čiekuros ir nobriedušas sēklas un tie kļūst brūngani. Čiekurzvīņas atveras un izsēj sēklas. E. Priedes sēklas Priežu sēklas izsējas otrā gada pavasarī - aprīlī, maijā. Sēk-
lām ir lidspārni, kas veicina to izplatīšanos ar vēja palīdzību. Sēklā atrodas dīglis un rezerves vielas. Sēklaugu olšūnas attīstās sēklaizmetņos, bet spermiji* - putekšņos. Kailsēkļiem un segsēkļiem ir atšķirīgi vairošanās orgāni, kuros veidojas dzimumšūnās un attīstās sēklas. Kailsēkļu vairošanās orgāni ir čiekuri: vīriš-
ķie čiekuri, kuros veidojas putekšņi, un sie-
višķie čiekuri, kuros veidojas sēklaizmetni, no kuriem pēc apaugļošanās attīstās sēklas (sk. 2.16. att.). Priedēm un eglēm vīrišķie un sieviš-
ķie čiekuri veidojas uz viena auga - tādus kail-
sēkļus sauc par vienmājniekiem. Kadiķiem un īvēm vīrišķie un sievišķie čiekuri attīstās uz dažādiem augiem - tādus kailsēkļus sauc par divmājniekiem. Pēc apputeksnēšanās vī-
rišķie čiekuri aiziet bojā, bet sievišķie čiekuri attīstās par sēklu čiekuriem. Segsēkļu jeb ziedaugu vairošanās orgāni veidojas ziedos. Sievišķie vairošanās orgā-
ni ir zieda augļlapas. Augļlapai saaugot ar malām vai arī vairākām augļlapām saaugot kopā, izveidojas auglenīca. Ja augiem vie-
nā ziedā atrodas gan vīrišķie, gan sievišķie orgāni, tad šādus ziedus sauc par divdzimu-
mu ziediem, piemēram, ķiršu ziediem ir gan auglenīca, gan putekšņlapas. Ziedus, kuriem ir tikai viena veida, t. i., vīrišķie vai sievišķie vairošanās orgāni, sauc par viendzimuma ziediem, piemēram, lazdas. Augus, kuriem vīrišķie un sievišķie ziedi atrodas uz viena auga, sauc par vienmājniekiem, piemēram, gurķi, ozoli, alkšņi. Augus, kuriem vīrišķie un sievišķie ziedi atrodas uz dažādiem augiem, sauc par divmājniekiem, piemēram, vītoli, apiņi, smiltsērkšķi. Pēc apputeksnēšanās no divdzimumu ziedu vai sievišķo ziedu auglenī-
cas veidojas auglis. Auglenīcas augšējā daļa, kas uztver putekš-
ņus, ir drīksna (sk. 2.17. att.). Drīksnu ar sēklotni savieno irbulis. Auglenīcas apakšējā, * Par spermatozoīdiem (sengr. vai. sperma - sēkla; zoon - dzīvnieks; eidos - veids) sauc vīrišķās dzimum-
šūnās, kuras spēj aktīvi pārvietoties. Atšķirībā no spo-
raugu spermatozoīdiem sēklaugu spermiji ir pasīvas šūnas. 78 Putekšņlapa Putekšnīca ar putekšņiem Putekšņlapas . kātiņš Drīksna Irbulis Sēklotne ar sēklaizmetni Auglenīca 2.17. att. Zieda uzbūve paplašinātā daļa ir sēklotne. Tajā ir viens vai vairāki sēklaizmetni, kuru galvenā sastāv-
daļa ir dīgļsoma. Katrā dīgļsomā atrodas olšū-
na un polārie kodoli - divus kodolus saturoša šūna. Segsēkļu ziedu vīrišķie vairošanās orgāni ir putekšņlapas - uz kātiņa novietotas putekš-
nīcas, kurās attīstās putekšņi. Nobriedušā pu-
teksnī ir divas šūnas: veģetatīvā šūna, kurai augot veidojas dīgstobrs, un ģeneratīvā šūna, kurai daloties izveidosies divi spermiji. Pēc ap-
puteksnēšanās, kad putekšņi ir nokļuvuši uz drīksnas, tie dīgst - putekšņa veģetatīvā šūna izspiežas no putekšņa apvalka un veido dīg-
stobru, kas ieaug drīksnas audos un pa irbuli aug sēklotnes virzienā (sk. 2.18. att. 80. Ipp.). Putekšņu dīgšanu sekmē cukuriem bagātas vielas, ko izdala drīksna. Dīgstobrā pārvietojas arī ģeneratīvā šūna. Tā dalās, un izveidojas divi spermiji - vīrišķās dzimumšūnas, kas nonāk dīgļsomā. Abi spermiji bioķīmiski atšķiras. Katram no tiem ir sava funkcija: viens spermijs apaug-
ļo olšūnu, bet otrs saplūst ar sekundārajiem kodoliem. No apaugļotās olšūnas jeb zigotas attīstās sēklas dīglis, bet no sekundārajiem ko-
doliem - sēklas endosperma*. Tā ir barības vie-
lu rezerve dīgļa attīstībai. Šādu apaugļošanos, kurā tiek apaugļotas divas šūnas, sauc par divkāršo apaugļošanos. Pēc apaugļošanās no auglenīcas rodas auglis, kurš satur vienu vai vairākas sēklas (sk. 2.19. att. 80. Ipp.). Dažkārt augļa veidošanā piedalās arī citas zieda daļas, piemēram, apziednis vai ziedgultne. Divkāršā apaugļošanās notiek tikai segsēk-
ļiem. Kailsēkļiem tiek apaugļota tikai olšūna, no kuras pēc apaugļošanās attīstās sēklas dīg-
lis, bet sēklas endosperma veidojas bez apaug-
ļošanās. Segsēkļu dominējošā paaudze ir sporofīts, bet dzimumpaaudze jeb gametofīts ir reducē-
jies. Gametofīta pazīmes un funkcijas piemīt putekšņiem un dīgļsomai. * Sēklas endosperma ir unikāla - ar triploīdu hro-
mosomu skaitu 3n. Palielināts hromosomu skaits veici-
na rezerves vielu uzkrāšanos sēklas endospermas šūnās. 79 Spermiji •Putekšņi Dīgstobrs Dīgļsomas šūnas Sekundārie kodoli Olšūna Dīgstobrs Dīgļsomaj, šūnas Dīgļsomā Dīgļsomas šūnas Sekundārie -kodoli Olšūna 2.18. att. Segsekļu divkāršā apaugļošanās 1. Nokļuvis uz drīksnas, puteksnis dīgst - veģetatīvā 4. Viens spermijs apaugļo olšūnu, veidojot zigotu (n + šūna veido dīgstobru. + n = 2n). 2. Spermiji pārvietojas pa dīgstobru sēklaizmetņa vir- 5. Otrs spermijs saplūst ar sekundārajiem kodoliem, ziena. 3. Spermiji iekļūst dīgļsomā. veidojot endospermas šūnu (2n + n = 3n). xEndospermas -
šūna (3n) vZigota (2n)-
Apaugļots zieds 2.19. att. Sēklas un augļa veidošanās Augļa mīkstums Sēklapvalks >- Sēklas endosperma *• Sēklas dīglis Sulīgs auglis 80 Uzzini Neparastie augļi Sadzīvē ar vārdu "auglis" asociējas kaut kas sulīgs un salds, bet šī jēdziena zinātniskā nozīme ir plašāka. Augļi ir ļoti daudzveidīgi, bet tie visi ir veidojušies no zieda un tajos ir viena vai vairākas sēklas. Tradicionāli augļus iedala pēc sēklu skaita - viensēklas vai daudzsēklu augļi - un sulīguma - sausi vai sulīgi augļi. Daļa sauso augļu, pie-
mēram, pākstis un pogaļas, ir veroņi, jo atveras un izsēj sēklas. Citiem sausajiem augļiem, piemēram, riekstiem un zīlēm, šāda īpašība nepiemīt, tāpēc tos sauc par ne-
veroņiem. Augļu daudzveidībā atrodami arī tādi augļi, kurus ir grūti sagrupēt pēc iepriekšminētajiem principiem, pie-
mēram, kopaugļi. Tie radušies no ziediem ar vairākām auglenīcām, piemēram, avenes, kazenes, zemenes [sk. att.). Avenēm un kazenēm ir kauleņu kopaugļi, jo no kat-
ras zieda auglenīcas attīstās kaulenis - sulīgs viensēklas auglis, kas saaug kopā ar citiem. Zemenēm ir riekstiņu kop-
augļi. Patiesībā zemenes augļa lielākā daļa ir koniska zied-
gultne, kura pēc noziedēšanas izaug lielāka, kļūst sulīga un salda, bet tās virsmas padziļinājumos izvietojas auglī-
ši - riekstiņi. Arī rozēm ir riekstiņu kopauglis, kuram sulī-
gā ziedgultne aptver daudzus riekstiņus. Līdzīgi veidojas granātābola kopauglis, kura ādainā ziedgultne ietver su-
līgus kauleņus [sk. att.). Daudziem rožu dzimtas augiem, piemēram, bitenēm, ir sausi riekstiņu kopaugļi [sk. att.). Ābols ir līdzīgs ogai. Tas ir vienkāršs auglis, kas attīs-
tās no zieda ar vienu auglenīcu. Ābeles ziediem ir apak-
šējā sēklotne - tā ir iegrimusi ziedgultnē, un vainaglapas ir piestiprinātas virs tās. Ziedam noziedot, nobirst tikai vainaglapas, bet pārējās zieda daļas kopā ar sulīgo zied-
gultni pārtop ābolā. Ābols raksturīgs arī ābelēm, bum-
bierēm, cidonijām. Ananasam ir neparasta ziedkopa - ziedi ļoti blīvi ir izvietojušies lapu žāklēs. Pēc apaugļošanās ziedkopa pārveidojas kompaktā augļkopā. No katras zieda sēk-
lotnes attīstās oga, kas saaug ar sulīgo lapas apakšējo daļu. Lapas spicais gals paliek ārpus augļa. Arī ziedkopas ass kļūst sulīga. Tātad 1-4 kg smagā augļkopa veidojas no trim daļām - ogām, lapām un ziedkopas ass. Gandrīz visām ananasu sugām galvenā ziedkopas ass turpina augt un veido augļkopas galā lapu rozeti [sk. att.). Subtropu mežos augošajiem zīdkokiem ir divdzimu-
mu ziedi. Sievišķie ziedi sakārtoti blīvos ķekaros, no ku-
riem pēc apputeksnēšanās attīstās zīdkoku augļkopas [sk. att.). Zīdkoku augļkopas plaši izmanto pārtikā un ārstniecībā. Vīģes ziedi ir izkārtoti uz sulīgas, biezas ziedgultnes. Pēc apputeksnēšanās ziedgultne sakļaujas kopā, ieskauj vīģes ziedus un veido augļkopu [sk. att.). Citrusaugiem, piemēram, apelsīniem, citroniem, auglis ir hesperīds jeb pomerancis. Tam ir blīvs, ādains augļapvalks ar daudzām ēterisko eļļu tvertnēm. Augļa mīkstums veidojas no augļlapu iekšējās epidermas izau-
gumiem - sulīgiem matiņiem. Nereti pārtikā mēs lietojam augļus, kuros nav sēklu. Tie ir partenokarpie augļi, kas zaudējuši augu izplatīša-
nās funkciju. Piemēram, banāna auglis ir partenokarpa oga. Selekcijas rezultātā ir iegūtas partenokarpas banānu šķirnes. Vīnogu un mandarīnu augļos nav sēklu, ja ziedus stimulē ar bioloģiski aktīvām vielām, lai tie sāktu veidot augļus pirms apaugļošanās. Ne vienmēr augļa nosaukums atbilst augļa veidam. Piemēram, daudzu "riekstu" nosaukumi ir mānīgi. Val-
rieksti nonāk tirdzniecībā bez augļapvalkiem un cieto sēklapvalku dēļ atgādina riekstus. Patiesībā valrieksta auglis ir kaulenis [sk. att.). Arī kokospalmas auglis nav rieksts, bet kokospalmas augļa kauliņš [sk. att.). Savukārt zemesriekstu augļi ir pākstis [sk. att.). 81 Kopaugli Kazenes kauleņu kopaugli Augļkopas Granātābola kauleņu kopauglis Ananasa augļkopa Kokospalmas kauleņi Pļavas bitenes riekstiņu kop-
augli Zldkoka augļkopas Zemesrieksta pākstis Vīģes augļkopas Augļi, kuri nav rieksti Valrieksta kauleņi 82 Organismi var vairoties dzimumiski un bezdzimumiski. Bezdzimumvairošanās procesā • vairojas viens vecākorganisms, • nenotiek apaugļošanās, • jauns or-
ganisms veidojas no kādas organisma daļas vai somatiskās šūnas, • pēcnācēji ir ģenētiski identiski vecākorganismam, • pēcnācēji ir ģenētiski vienveidīgi. Bezdzimumvairošanās veidi ir • dalīšanās uz pusēm, • vairošanās ar sporām, • fragmentēšanās, • pumpurošanās un • augu veģetatīvā vairošanās. Daudziem augiem ir novērojama veģetatīvā vairošanās ar pazemes daļām, kā arī ar virszemes daļām. Cilvēki augus veģetatīvi pavairo ar • spraudeņiem, • no-
liektņiem un • potēšanu. Viens no bezdzimumvairošanās veidiem ir sēņu un spo-
raugu vairošanās ar sporām. Organismu dzimumvairošanās notiek, saplūstot divām dzimumšūnām jeb game-
tām. Dzimumvairošanās procesā • vecākorganismiem veidojas sievišķās un vīrišķās dzimumšūnās, • notiek apaugļošanās, * no zigotas attīstās jauns organisms, * pēc-
nācēji ir ģenētiski atšķirīgi no vecākorganismiem un * ģenētiski daudzveidīgi. Dzīvniekiem dzimumšūnu veidošanās notiek dzimumdziedzeros - gonādās. Olšū-
nas veidojas olnīcās, bet spermatozoīdi - sēkliniekos. Vairums dzīvnieku ir šķirt-
dzimumu - viņiem olnīcas un sēklinieki attīstās atsevišķos organismos. Hermaf-
rodītiem vienā organismā attīstās gan vīrišķie, gan sievišķie dzimumdziedzeri un attiecīgās dzimumšūnās. Pēc apaugļošanās sākas zigotas drostalošanās, izveidojas dīglis un notiek organo-
ģenēze - dīgļa orgānu veidošanās. Visas daudzšūnu organisma attīstības stadijas, kas rodas no zigotas un turpina attīstīties, līdz kļūst par dzīvotspējīgu organismu, sauc par dīgli. Vairumam dzīvnieku dīgļa attīstība norisinās olā, bet zīdītājiem īpašā orgānā - dzemdē. Cilvēka dīgli pirmos divus grūtniecības mēnešus dēvē par embriju, bet pēc tam -
par augli. Atšķirībā no embrija auglim ir izveidojušies visi orgāni un viņš izskatās pēc maza cilvēka. Dzīvnieku pēcembrionālā attīstība ir tieša, ja piedzimušais organisms ir līdzīgs pieaugušajam. Attīstība ir netieša, ja no olas izšķiļas kāpuri, kas pakāpeniski pārvēršas par pieaugušu organismu. Pārvēršanos, kuras laikā kāpuram attīstās pieaugušam dzīvniekam raksturīgie orgāni, sauc par metamorfozi. Segsēkļi jeb ziedaugi un kailsēkļi vairojas ar sēklām. Sēklaugu olšūnas veidojas sēklaizmetņos, bet spermiji - putekšņos. Kailsēkļiem putekšņi veidojas vīriš-
ķajos čiekuros, bet sēklaizmetni - sievišķajos čiekuros, no kuriem pēc apaug-
ļošanās attīstās sēklas. Segsēkļu sievišķie vairošanās orgāni ir zieda augļlapas, bet vīrišķie vairošanās orgāni ir putekšņlapas. 83 (/(zdesU-ktrd 1. Nosauciet atbilstošo jēdzienu! A. Vairošanās veids, kurā divi organismi rada ģenētiski daudzveidīgus pēcnācējus B. Vairošanās, kuru veic viens organisms, radot ģenētiski vienveidīgus pēcnācējus C. Dzīvnieku dzimumdziedzeri D. Dzimumšūnās E. Dzīvnieki, kuriem sievišķie un vīrišķie dzimumdziedzeri attīstās vienā organismā F. Dzimumšūnu saplūšana G. Apaugļota olšūna H. Daudzšūnu organisma attīstības stadija, kas rodas no zigotas un turpina attīstī-
ties, līdz kļūst par dzīvotspējīgu organismu I. Augi, kuriem sievišķie un vīrišķie ziedi (vai čiekuri) veidojas uz viena auga 2. Noradiet, kuras pazīmes piemīt katram dzīvniekam! Nepieciešamības gadī-
jumā izmantojiet papildu informācijas avotus. Dzīvnieki Divkupru kamielis Mājas balodis Zaļā varde Dārza vīngliemezis Istabas muša Pazīmes šķirtdziinumu dzīvnieks hermafrodīts ārējā apaugļošanās iekšējā apaugļošanās dīglis attīstās olā dīglis attīstās dzemdē attīstās tieši attīstās ar daļēju pārvēršanos attīstās ar pilnīgu pārvēršanos 3. Noradiet, kuras pazīmes piemīt katram augam! Nepieciešamības gadījumā izmantojiet papildu informācijas avotus. Augi Parastā egle Parastais kadiķis Gurķis Smaržīgā dedestiņa (puķzirnītis) Pabērzu smiltsērkšķis Tomāts Pazīmes putekšņi attīstās vīrišķajos čiekuros putekšņi attīstās putekšņlapās sēklaizmetni attīstās sievišķajos čiekuros sēklaizmetni attīstās sēklotnē viendzimuma ziedi divdzimumu ziedi vienmājnieks divmājnieks sausi augļi sulīgi augļi 4. Noradiet, kads vairošanas veids raksturots katra piemera! Noradiet, ku-
ros piemēros nav raksturota vairošanās! A. Kūdras sūnu (sfagnu) vairošanās ar zaru fragmentiem B. Zāles ataugšana pēc nopļaušanas C. Jaunas astes ataugšana zaudētās vietā ķirzakām D. Dāliju pavairošana ar gurniem E. Upeņu pavairošana ar spraudeņiem F. Tranu attīstība no neapaugļotām bišu olšūnām G. Amēbas dalīšanās uz pusēm 5. Pabeidziet shēmu par augļu veidiem, noradot, kuram burtam shēma at-
bilst katrs augļu veids! Augļu veidi: sausi augļi, sulīgi augļi, veroņi, neveroņi, rieksts, sēklenis, pāksts, pogaļa, grauds, kaulenis, oga, ābols, pākstenis. r x i Augļi ī F G 1 \ i \ H 1 J K L M 6. Aplūkojiet sievietes dzimumsistēmas attēlu! Norādiet, ar kuru ciparu apzīmēta sievietes dzimumsistēmas daļa, kurā notiek nosauktais process! Daži cipari ir lieki, bet dažus var izmantot vairākkārt. Olšūnas augšana folikulā līdz ovu-
lācijai Dzeltenuma ķermeņa veidošanās pēc ovulācijas Sievišķo dzimumhormonu sintēze Apaugļošanās Dīgļa attīstība līdz vēlīnai blastu-
las stadijai Dīgļa implantācija (ieligzdošanās) Gastrulas veidošanās Organoģenēze Augļa attīstība 85 7. Atrodiet tos jedzienus, kuru bioloģiska nozīme ir vienādā vai ļoti līdzīga! Augu vairošanās Dzīvnieku vairošanās Sēklotne, olšūna, dīgļsoma, divdzimumu zieds, viendzimuma zieds, spermijs, veģetatīvā vairoša-
nās, apputeksnēšanās, putekšnīca, sēkla Spermatozoīds, šķirtdzimumu dzīvnieki, folikuls, olnīca, hermafrodīts, ola, olšūna, pumpurošanās, sēklinieks, pārošanās 8. Aplūkojiet sunu attīstības cikla shematisko attēlu! Noradiet, kuram cipa-
ram attēlā atbilst katrs apgalvojums! • Sūnas - gametofīti • Apaugļošanās • Spermatozoīdu veidošanās • Olšūnu veidošanās • Zigota • Zigotas dalīšanās Jauna sporofīta veidošanās Jaunu sūnu veidošanās uz protonēmas Sporu dīgšana Sporu izsēšanās Sporofīts - sporu vācelīte ® © © 11 R 9. Izlasiet tekstu! Atbildiet uz jautajumiem! Latvijā viens no bīstamākajiem priežu kaitēkļiem ir priežu sprīžotājs. Normālos ap-
stākļos priežu sprīžotāja saimniekaugs ir parastā priede, taču, kad kaitēkļi savairojas masveidā, kāpuriem nepietiek barības un viņi var nograuzt skujas arī eglēm, kadiķiem un var tikt bojāti pat virši. Stipri atskujotās audzēs vēl vairākus gadus turpinās kai-
tēkļu apgrauzto koku kalšana. Pieaugušie kukaiņi - tauriņi (sk. att.) - izkūņojas un lido no maija beigām līdz jūlija vidum. 24 stundu laikā pēc mātīšu izkūņošanās notiek pārošanās, un drīz pēc tam mātītes sāk dēt olas. Olas tiek dētas virknēs pa 2-20 uz vie-
nas skujas. Vienas mātītes auglība ir 80-240 olas. 15-30 dienas pēc olu izdēšanas šķiļas jaunie kā-
puri. Kāpuri iegraužas skujās, veidojot rievas. Kad kāpuri paaugušies, viņu barošanās veids mainās - viņi grauž skujas vienu malu. Sprīžotāju kāpuri barojas pārsvarā ar iepriekšējā gada sku-
jām. Pieauguša kāpura garums sasniedz 30 mm. 86 Rudenī pieaugušie kāpuri ierokas zemsedzē (sūnās, trūdvielās). Tur kāpuri iekūņo-
jas un pārziemo kā kūniņā. Sprīžotāju dabiskie ienaidnieki ir parazīti (trihogrammas, jātnieciņi u.c.), plēsīgie kukaiņi (zeltactiņas, sprakšķu kāpuri u.c.) un putni. Tā kā kaitēkļu jaunās paaudzes attīstība norit ilgu laiku, sprīžotāja populāciju ļoti ietekmē laikapstākļi. 9.1. Ar kādiem jēdzieniem var raksturot priežu sprīžotāja vairošanos un attīstību? Nosauciet vismaz 5 jēdzienus! 9.2. Kāpēc mežsaimnieki apkaro priežu sprīžotājus? 9.3. Iesakiet, ar kādām metodēm var apkarot priežu sprīžotāju! Kādas ir dažādu metožu priekšrocības un trūkumi? 9.4. Kā laikapstākļi var ietekmēt priežu sprīžotāju savairošanos? Pamatojiet savu viedokli! 10. Izlasiet tekstu! Atbildiet uz jautājumiem! Latvijā šobrīd ir vairāk nekā 600 invazīvo augu sugu. Par vienu no bīstamākajām invazīvajām augu sugām, kas nopietni apdraud vietējo sugu izplatību, tiek uzskatīts Sosnovska latvānis. Pēc Valsts augu aizsardzības dienesta datiem, Sosnovska latvāņu platības Madonas rajonā pārsniedz 10 000 ha, bet Cēsu rajonā - 800 ha. Latvijā ir iz-
strādāta īpaša programma Sosnovska latvāņu ierobežošanai (
http://www.videsprojekti
. lv/faili/jaunumi/bukleti/latvanis_brosura.pdf), bet daudzi no pasākumiem ir neveik-
smīgi, jo latvāņu izplatību sekmē to vairošanās īpatnības. Latvāņi ir monokarpi augi - tie uzzied tikai vienreiz mūžā, bet pēc sēklu izsēšanās aiziet bojā. Parasti Sosnovska latvāņi ir divgadīgi augi - pirmajā gadā izveido lapu ro-
zeti, pārziemo ar uzkrājējsakni, bet uzzied otrajā gadā. Ja augam neļauj uzziedēt, tas turpina augt vairākus gadus. Latvāņi ražo sēklas gan pēc svešapputes, gan pašapputes. Tāpēc no viena auga izsējas liels skaits sēklu - apmēram 20 tūkstoši un vairāk. Sēklas izplatās ar vēja palīdzību. Latvāņu sēklas saglabā dīgtspēju 3-6 gadus. Augsnē atrodamo sēklu skaits uz 1 m
2 var būt līdz 12 000. Visas sēklas neuzdīgst, jo augi konkurē savā starpā un tiem ne-
pieciešami resursi attīstībai. Optimālais sēklu dīgšanas dziļums ir 0,5-3 cm. Latvāņi neveido ziedus arī tad, ja nav sakrāts pietiekami daudz barības vielu un augam nav optimāli augšanas apstākļi. Rezultātā to dzīves ilgums var palielināties no 2 līdz 12 gadiem. Latvāņu dzīvotspēju veicina uzkrājējsaknes. Ja saknes nenogriež dziļāk par 8-10 cm, no tām ataug jauns augs. 10.1. Izmantojot dažādus informācijas avotus, noskaidrojiet, ar kādām me-
todēm iespējams apkarot Sosnovska latvāņu izplatību! 10.2. Kāpēc Sosnovska latvāņu nopļaušana neierobežo to izplatību? 10.3. Kādas vairošanās īpatnības veicina Sosnovska latvāņu izplatīšanos? 10.4. Iesakiet, jūsuprāt, efektīvākās Sosnovska latvāņu apkarošanas metodes • mazās platībās, • lielās platībās! 87 Priedes sēklas lielums nepārsniedz dažus milimetrus. Latvijā lielāko priežu garums sasniedz vairāk nekā 40 metrus un apkārtmērs - 4 metrus. Kāds milzīgs darbs jāpaveic katrai auga šūnai un visām šūnām kopā, lai radītu koku, kas saražo vairākus simtus tonnu skābekļa gadā! B I O T E H N O L O Ģ I J A S I R C i A N I S Ml - Ī V Ī B A S N O R I S E S • B I O T E H N O L Kā iedala organismus atkarībā no to barošanās veida? Kā gremošanas orgānu sistēma ir pielāgota noteiktam barošanās veidam? Kāda ir cilvēka gremošanas orgānu sistēmas uzbūve un funkcijas? Kā vadaudi nodrošina vielu transportu augos? Kādi ir asinsrites sistēmas uzbūves pamatprincipi un asinsrites sistēmas veidi? Kāda ir četrkameru sirds uzbūve un darbība? Kāds ir cilvēka asins sastāvs, un kādas funkcijas asinis nodrošina? Kādas ir limfātiskās sistēmas funkcijas? Kas nodrošina organisma imunitāti? Kā gāzu maiņa un elpošana notiek augiem? Kā gāzu maiņa notiek dzīvniekiem? Kā notiek ieelpa un izelpa? Kā evolūcijas gaitā pilnveidojušās dzīvnieku izvadorgānu sistēmas? Kā cilvēkam notiek urīna veidošanās nierēs? Kādas funkcijas veic dzīvnieku un cilvēka āda? 3.1. ORGANISMU BAROŠANĀS Katrs organisms ir dzīvā sistēma. Lai orga-
nisms varētu eksistēt, tam nepieciešama vielu un enerģijas apmaiņa ar apkārtējo vidi. Visas organismos notiekošās vielu pārvērtības sauc par vielmaiņu jeb metabolismu. Organismu vielmaiņā ir trīs posmi: vielu uzņemšana, vielu pārveidošana un vielu izvadīšana. Organismu vielmaiņas pirmais posms ir organismam nepieciešamo vielu uzņemšana -
barošanās. Organismiem ir ļoti atšķirīgi baro-
šanās veidi. Kā iedala organismus atkarībā no to barošanās veida? Pēc enerģijas iegūšanas un organisko vielu sintēzes veida organismus iedala autotrofos, heterotrofos un miksotrofos organismos. Autotrofie organismi no apkārtējās vides uzņem neorganiskās vielas un tad sintezē sev vajadzīgās organiskās vielas. Tipiski autotrofie organismi ir augi, kuri fotosintēzes procesā, izmantojot gaismas enerģiju, no neorganiskām vielām sintezē organiskās vielas. Sintezētās 3.1. att. Miksotrofi organismi A. Apaļlapu rasene Aplūkojot raseni, šķiet, ka tās lapas klāj sīki ra-
sas pilieni. Patiesībā tas ir dziedzermatiņu izdalītais nektārs, kas pievilina ku-
kaiņus. Rasenes lapa reaģē uz kukaiņa pieskārienu, aizveras un izdala gremo-
šanas enzīmus, kas kukaini sagremo. organiskās vielas tiek aizvadītas uz visām auga daļām. Tur tās izmanto kā enerģijas avotu, kā šūnas uzbūves struktūrelementus vai arī uzkrāj kā barības vielu rezerves (sk. 3. grāma-
tas 113. Ipp.). Autotrofo organismu sintezētās organiskās vielas izmanto organismi, kas ba-
rojas ar organiskajām vielām, - heterotrofi un miksotrofi. Neliela daļa organismu ir miksotrofi, kas organisko vielu sintēzei izmanto gan neorga-
niskās, gan organiskās vielas. Tā barojas, pie-
mēram, augi - kukaiņēdāji. No Latvijā sasto-
pamajiem augiem miksotrofi barojas rasenes (sk. 3.1. A att.), pūslenes un kreimides. Šie augi aug augsnē, kur ir ļoti maz slāpekļa, un par slā-
pekļa avotu izmanto citus organismus. Mikso-
trofajiem augiem ir īpaši pielāgojumi, ar kuru palīdzību tie var nomedīt sīkus dzīvnieciņus, tā nodrošinot sevi ar nepieciešamajām barības vielām. Miksotrofi barojas arī vienšūnis zaļā eiglēna (sk. 3.1. B att.). Heterotrofie organismi izejvielas orga-
nisko vielu sintēzei iegūst, uzņemot no vides B. Zaļā eiglēna Ja kādam botāniķim uz-
dosiet jautājumu "Kas ir eiglēna?", viņš teiks, ka eiglēna ir aļģe, jo tā satur hloroplastus, kuros notiek fotosintēze. Zoologs uz šo jautājumu atbildēs, ka eig-
lēna ir vienšūnis, jo tum-
sā tā barojas līdzīgi citiem vienšūņiem - fagocitē orga-
niskās daļiņas. 90 3.2. att. Saprotrofi organismi A. Pelējums Pelējumus izmanto atseviš-
ķu siera šķirņu ražošanā. Pelējums, augot sierā, iz-
dala enzīmus, kas pārvei-
do sierā esošās organiskās vielas un rada vielmaiņas galaproduktus, kas piešķir sieram specifisko garšu. Šādi iegūst tā sauktos zilos sierus. To ražošanā izman-
to Penicillum ģints pelēju-
mu sēnes. organiskās vielas. Tā barojas daudzas baktēri-
jas, vienšūņi, sēnes un dzīvnieki. Heterotrofie organismi izdala enzīmus, kas sašķeļ organiskās vielas, lai varētu tās absor-
bēt* un izmantot organismā. Visiem heterotro-
fajiem organismiem barošanās procesā ir divi posmi - barības vielu sagremošana un absor-
bēšana. Atkarībā no tā, kur notiek barības sagremošana, heterotrofos organismus iedala saprotrofos un fagotrofos organismos. Saprotrofie organismi gremošanas enzī-
mus izdala ārvidē, kur notiek organisko vielu šķelšana, un absorbē no apkārtējās vides orga-
nisko vielu šķeļproduktus. Piemēram, pelēju-
ma sēņu micēlijs izdala gremošanas enzīmus, kas sašķeļ pārtikas produktos esošās organis-
kās vielas (sk. 3.2. att.). Tāpat barojas arī sa-
protrofās baktērijas. * Absorbēt - uzsūkt, uzņemt (latīņu vai. absorbe-
re - uzsūkt). B. Baktērijas Saprotrofās baktērijas pār-
strādā organiskās vielas savā dzīves vidē. Nereti šajā procesā rodas cilvēkam tok-
siski vielmaiņas galapro-
dukti. Piemēram, baktērija Clostridium botulinum iz-
dala toksīnu, kas cilvēkam izraisa muskuļu paralīzi un pat nāvi. Šīs baktērijas vai-
rojas anaerobos apstākļos dažādos gaļas produktos. Fagotrofie organismi uzņem nesagremotas organiskās vielas. To sagremošana un šķeļpro-
duktu absorbēšana notiek organismā. Visprimi-
tīvākais fagotrofu barošanās veids ir iekššūnas gremošana jeb fagocitoze. Tā raksturīga vien-
šūņiem, piemēram, amēbām un tupelītēm, kā arī zemāk attīstītajiem dzīvnieku valsts pārstāv-
jiem, piemēram, sūkļiem un zarndobumaiņiem. Iekššūnas gremošanas procesā atsevišķas šū-
nas, ieliecoties šūnas membrānai, uzņem mikro-
skopiskas barības daļiņas un izveido gremoša-
nas vakuolu. Gremošanas vakuolā ir enzīmi, kas sašķeļ barību. Sašķeltās barības vielas absor-
bējas šūnas citoplazmā, bet nesagremotās vielas paliek vakuolā. Tā pievirzās pie šūnas ārmalas un izvada nesagremotās vielas ārā no šūnas. Augstāk attīstītajiem heterotrofajiem or-
ganismiem - dzīvniekiem — ir speciāli orgāni barības satveršanai, ievadīšanai organismā un sagremošanai. Atkarī bā no barošanās vei da organi smi em ir atšķirīga vieta ekosistēmas trofiskajā struktūrā -
barošanās ķēdēs un tīklos. Atkārtojiet par barošanās ķēdēm un tīkliem (sk. 2. grāmatas 4.1. nod.)l § 1. Pierakstu burtnīcā uzrakstiet barošanās tīklu, kas attēlo barošanās attiecības pļavas ekosistēmā! Barošanās tīklā iekļaujiet vi smaz 7 organi smus! 2. Ai z katra organi sma iekavās ierakstiet j ēdzi enus, kas raksturo šī organi sma barošanās veidu! Katram organi smam atbilstošo j ēdzi enu skaits var būt atšķirīgs. Piemēram: baltais ābol i ņš (au-
totrofs organisms); medusbi te (heterotrofs, fagotrofs, fītofāgs). 91 Organismu barošanās veidi Kā evolūcijas gaitā pilnveidojusies dzīvnieku gremošanas orgānu sistēma? Vairumam dzīvnieku ir raksturīga dobumgre-
mošana. Viņiem organismā ir izveidojusies telpa, kurā enzīmi sašķeļ uzņemto barību. Lielākajai daļai dzīvnieku tas ir gremošanas trakts. Tas var būt pilnīgs vai nepilnīgs. Nepilnīgam gremošanas traktam (sk. 3.3. A att.) ir tikai viena atvere, ko sauc par muti. Šāds gremošanas trakts ir zarndobumai-
ņiem un plakantārpiem. Zarndobumaiņiem ir zarnas dobums, kuru izklāj divu veidu šūnas. Zarnas dobumā dziedzeršūnas izdala gremo- , A
T - „ » . ° A. Nepilnīgs gremosanas trakts šanas enzīmus, kas šķeļ barību. Daļēji sagre- j. Hidra motās barības daļiņas fagocitē epitēlija šūnas, 2. Planārija kurās notiek iekššūnas gremošana. Plakantārpiem, piemēram, planārijai, barī-
ba pa muti nonāk zarnā, kas zarojas pa visu ķermeni. Sagremotās barības vielas absorbē zarnas sienas šūnas, no kurām tās tiek trans-
portētas uz pārējām ķermeņa šūnām. Nesa-
gremotās barības vielas pa vienīgo atveri -
muti - tiek izvadītas no organisma. Tomēr šim 3.3. att. Gremošanas orgānu evolūcija Tausteklis Mute Mute Rīkle Zarnas zari Mute trakts B. Pilnīgs gremošanas trakts 92 gremošanas veidam ir viens trūkums - kamēr viena barības porcija tiek sagremota, nākamo nevar uzņemt. Tāpēc šis gremošanas veids nav piemērots aktīviem dzīvniekiem, kam barība jāuzņem bieži. Vairumam dzīvnieku ir izvei-
dojies pilnīgs gremošanas trakts (sk. 3.3. B att.) - gremošanas trakts ar divām atverēm (muti un ānusu). Tāds gremošanas trakts ir veltņtārpiem, posmtārpiem un citiem augstāk attīstītiem dzīvniekiem. Pilnīgam gremošanas traktam ir cauruļveida uzbūve. Tas sastāv no vairā-
kiem noteiktā secībā izvietotiem dobiem or-
gāniem - barības vada, kuņģa, zarnām. Kat-
ram gremošanas trakta posmam ir noteiktas funkcijas. Piemēram, guzā īslaicīgi uzkrājas barība, kuņģī un zarnas sākumposmā notiek barības vielu šķelšana, zarnas tālākajos pos-
mos - sašķelto barības vielu uzsākšanās. Evo-
lūcijas gaitā dzīvniekiem attīstās dziedzeri, kuru izvadkanāli atveras dažādos gremošanas trakta nodalījumos. Piemēram, siekalu dzie-
dzeri, aizkuņģa dziedzeris un aknas izdala gremošanas sulas, kas satur enzīmus un citas vielas. Kā gremošanas orgānu sistēma ir pielā-
gota noteiktam barošanās veidam? Dzīv-
nieki ēd ļoti daudzveidīgu barību. Pēc barības veida viņus iedala • fitofāgos - augēdājos (sengr. vai. phyton -
augs, phagos - ēst), • zoofāgos - gaļēdājos (sengr. vai. zoort - dzīv-
nieks), • detritofāgos - dzīvniekos, kas pārtiek no organiskajām atliekām (sengr. vai. detritus -
noberzts, nodilis), • polifāgos - visēdājos (sengr. vai. poly -
daudz). Dzīvnieku gremošanas trakts ir pielāgots viņu barošanās veidam - barības satveršanai un sasmalcināšanai, kā arī barības sagremo-
šanas īpatnībām. Visiem dzīvniekiem gremo-
šanas trakts sākas ar muti. Ar muti dzīvnieki barību satver, ja nepieciešams, arī nonāvē. Atkarībā no tā, kā dzīvnieks uzņem barību, mute var būt vienkārša atvere, piemēram, sliekai, vai arī atvere, kurai ir īpaši pielāgo-
jumi, piemēram, dēlēm ir žokļi ar zobiņiem. Dažādi kukaiņi barojas ar atšķirīgu barību, tādēļ to mutes orgāni ir pielāgoti konkrētam barības iegūšanas veidam. Pieaugušiem ku-
kaiņiem ir dūrējtipa, sūcējtipa, grauzējti-
pa, laizītājtipa, lacējtipa mutes orgāni (sk. 3.4. att.), bet kāpuriem parasti ir grauzējtipa mutes orgāni. Zirnekļiem ir šaura mute, un viņi nevar apēst lielus barības gabalus. Viņiem pie mutes ir divi pāri ekstremitāšu - heliceras un pedipal-
pi (sk. 3.5. att. 94. Ipp.). Pedipalpus zirnekļi izmanto, lai pieturētu un grozītu upuri, bet helicerās ir indes dziedzeru izvadkanāli. Ar helicerām zirnekļi ievada upurī gremošanas enzīmus un vielas, kas darbojas līdzīgi nar-
kozei. Gremošanas enzīmi sagremo upuri, bet zirneklis pēc noteikta laika izsūc sagremoto barības putriņu. Lacējtipa Dūrējtipa (bite) (ods) Sūcēj-
caurule snuķis Laizītājtipa (muša) Grauzējtipa (vabole) Sūcējtipa (tauriņš) 3.4. att. Posmkāju mutes orgāni Saritināts snuķis 93 3.5. att. Zirnekļa mutes orgāni Zirnekļu heliceras (1) reizēm sauc par indeszobiem, jo tām ir asi gali, kurus zirneklis iedur upurī. Pedipalpi (2) palīdz satvert un noturēt upuri. Daudzi zirnekļi pedipalpus izmanto arī pārošanās laikā - satver un ievada mātītes ķermenī spermas paketi. Mugurkaulnieku mutes dobumu veido kaula skelets - žokļi, kuros ir zobi. Ar zobiem dzīv-
nieki satver, nokož un sasmalcina barību. Zivis, rāpuļi, abinieki un ūdenī mītošie zīdītāji (zob-
vaļi, delfīni) barību nesasmalcina ar zobiem, bet tikai satver. Šo dzīvnieku zobiem ir koniska forma. Rāpuļiem, piemēram, čūskām, ir īpaši zobi - indeszobi, kuriem ir dobs vidus, un tajos atveras indes dziedzeru izvadkanāli. Putniem nav zobu. Plēsīgie putni, piemēram, vanagi, barības kumosu noplēš ar līko knābi, bet citi putni, piemēram, vistas, zīlītes, lielu barības gabalu knābā. Kaut gan jēdziens "zobi" tiek lietots ļoti plaši, dažādām mugurkaulnieku grupām tie ir atšķirīgi. Zivīm tie attīstījušies, pārveidojoties zvīņām. Abiniekiem un rāpuļiem tie atgādina nelielus, pie kaula pieaugušus konusus, tikai krokodiliem tie izvietoti iedobēs - alveolās. Zī-
dītāji ir vienīgie mugurkaulnieki, kuriem ir īsti kaula zobi ar komplicētu uzbūvi. Plātņvaļiem pie augšžokļa ir piestiprinātas ragvielas plātnītes, caur kurām viņi izfiltrē planktonu (sk. 3.6. att.). Sauszemes zīdītā-
jiem ir formas ziņā atšķirīgi zobi (sk. 3.7. att.). Priekšzobi ir piemēroti barības kumosa noko-
šanai, ilkņi - upura satveršanai un nonāvēša-
nai, dzerokļi - barības sasmalcināšanai. Zīdītā-
jiem zobi ir pielāgojušies konkrētam barošanās veidam. Gaļēdājiem, piemēram, caunām, ir lieli ilkņi un dzerokļi ar asām šķautnēm, turpre-
tī zālēdājiem, piemēram, zirgiem un govīm, nav ilkņu un viņu dzerokļiem ir liela, plakana virsma. Grauzējiem, piemēram, bebram, ir asi kaltveida priekšzobi, bet ilkņu nav. Šie zobi visu dzīvnieka dzīvi atjaunojas. Zālēdājiem un grauzējiem starp priekšzobiem un dzerokļiem ir liela atstarpe - diastēma. Mugurkaulniekiem mutes dobumā atro-
das muskuļots orgāns - mēle. Mēle piedalās ēdiena pārvietošanā un norīšanā, skaņu veido-
šanā un garšas uztveršanā. Zīdītājiem uz mēles ir garšas kārpiņas. Abiniekiem un atsevišķiem rāpuļiem, piemēram, hameleoniem, mēle ir ļoti gara, un ar to var noķert garām lidojo-
šus kukaiņus. Arī dažiem putniem, piemēram, 3.6. att. Plātņvaļa ragvielas plātnītes Plātņvaļi barojas, izfiltrējot caur ragvielas plātnītēm no ūdens lielu daudzumu sīku organismu, galvenokārt vēžveidīgos, gliemjus un nelielas zivis. Valis piesmeļ pilnu muti ar ūdeni un barību. Muti aizverot, ūdens izplūst ārā caur ragvielas plātnēm, bet barība paliek mutē. 94 3.7. att. Zīdītāju zobi Dzerokļi A. Cauna (gaļēdājs) Priekšzobi -Ilkni Priekšzobi dzīvojošajiem dzīvniekiem atgremotāji ir aļņi, staltbrieži, stirnas, bet no mājlopiem - govis, aitas un kazas. Kad atgremotāji barību norij pirmo reizi, tā nokļūst pirmajos divos kuņģa nodalījumos - spureklī un aceknī -, kur to sadala mikroorganismi. Tad barība tiek atrī-
ta atpakaļ mutes dobumā. Šajā brīdī darbojas barības vada muskulatūra, tikai pretējā virzie-
nā. Dzīvnieks barību košļā vēlreiz. Šo procesu sauc par atgremošanu. Kad barība tiek norīta otrreiz, tā nokļūst trešajā un ceturtajā kuņģa nodalījumā - grāmatniekā un glumeniekā -, kur to šķeļ kuņģa sulas enzīmi. Dzerokļi-
B. Govs (zālēdājs) ^Diastēma dzeņiem, ir gara mēle, lai no izkaltā cauruma varētu izvilkt barību. Čūskām un ķirzakām ir iešķelta mēle, kas veic taustes funkciju. Lielākajai daļai zīdītāju ir neliela mēle, iz-
ņemot zālēdājus, piemēram, govis, kas ar mēli plūc zāli, un tādus dzīvniekus kā skudrulāči un bruņneši, kas ar garo, lipīgo mēli savāc kukaiņus. No mutes barība nonāk gremošanas trakta sākumdaļā - barības vadā. Daļai dzīvnieku, piemēram, veltņtārpiem, posmkājiem, put-
niem, barības vadā ir paplašinājums - guza, kurā uzkrājas barība. Plēsīgajiem putniem guzā īslaicīgi uzkrājas nesagremotās barības atliekas, ko viņi pēc tam atrij. Gremošanas trakta platākā daļa visiem dzīv-
niekiem ir kuņģis. Vairumam dzīvnieku kuņģis ir viendaļīgs, bet atsevišķiem mugurkaulnie-
kiem ir sarežģītāka kuņģa uzbūve. Putniem ir divdaļīgs kuņģis: muskuļkuņģis, kurā notiek barības saberšana, un dziedzerkuņģis, kurā izdalās gremošanas sula. Daļai pārnadžu kārtas zīdītāju ir izveidojies īpašs kuņģis (sk. 3.8. att.), kas ļauj barību (zāli un lapas) sakošļāt divreiz. Šādus dzīvniekus sauc par atgremotājiem. Latvijā no savvaļā Barības norīšana pirmo reizi i r M Barības atkārtota norīšana 3.8. att. Atgremotāju kuņģis 95 Tiem zālēdājiem, kuri nav atgremotāji, kā arī grauzējiem, kuri ēd grūti sagremojamu ba-
rību, ir labi attīstīta aklā zarna. Šiem dzīv-
niekiem aklajā zarnā notiek barības šķelšana mikroorganismu ietekmē. Gaļēdājiem aklā zar-
na ir attīstīta vājāk. Kāda ir cilvēka gremošanas orgānu sis-
tēmas uzbūve un funkcijas? Cilvēka gremo-
šanas orgāni ir pielāgoti daudzveidīgas barības sagremošanai {sk. 3.9. att.). Mutes dobumā sākas ne tikai barības mehā-
niskā sasmalcināšana, bet arī tās ķīmiskā sašķelšana. Tur uz barību iedarbojas pirmā gremošanas sula - siekalas. Mutes dobumā atveras siekalu dziedzeru izvadkanāli. Sieka-
las mitrina mutes dobumu, rada tajā neitrālu vidi. Cilvēku siekalās esošais enzīms amilāze šķeļ ogļhidrātus {sk. 3.1. tab. 98. Ipp.). Enzīms lizozīms iznīcina mikroorganismus. Gļotviela mucīns salipina barību. Mutes dobuma recep-
toru kairinājums rada reflektoras reakcijas, kuras sagatavo gremošanas traktu uzņemtās barības turpmākai pārstrādei. No mutes dobuma barība ar mēles palīdzību tiek nogādāta rīklē, kur sākas barības vads un elpceļi. Barības vada gļotāda veido krokas. Tajā ir gļotu dziedzeri, kas izdala sekrētu. Rijot sekrēts veicina barības piciņu slīdēšanu, bet krokas atvieglo šķidruma novadīšanu uz leju. Kontrahējoties barības vada gludajai muskula-
tūrai, barība nonāk kuņģī. Kuņģī turpinās barības vielu sašķelšana, jo uz tām iedarbojas kuņģa sula. Kuņģa sula satur enzīmu pepsīnu un sālsskābi. Pepsīns šķeļ olbaltumvielas. Sālsskābe rada pepsīnam nepieciešamo skābo vidi (pH=2) un uzbriedina (denaturē) olbaltumvielas, atvieglojot to šķel-
šanu. Sālsskābe ir dezinficētāja - tā iznīcina daudzus ar barību norītus patogēnus mikro-
organismus. Kuņģa gļotādā ir dažādu veidu šūnas. Viena veida šūnas izdala sālsskābi, otra veida šūnas producē pepsinogēnu, kas sālsskā-
bes ietekmē pārvēršas pepsīnā, bet trešā veida šūnas ražo gļotas. Gļotas pasargā kuņģa audus no sālsskābes un pepsīna iedarbības. Kuņģa muskulatūras kustības palīdz ba-
rību sajaukt un virzīt tālāk. Kuņģa slēdzēj-
muskulis regulē barības nokļūšanu nākamajā gremošanas trakta daļā - tievajā zarnā, ku-
ras sākumposmu sauc par divpadsmitpirkstu zarnu. Skābais kuņģa saturs nonāk divpadsmit-
pirkstu zarnā, kurā ieplūst žults un aizkuņģa dziedzera sula. 3.9. att. Cilvēka gremošanas orgānu sistēma Rīkle Aknas Aklās piedēklis Taisnā zarna Barības vads zarna Mutes dobums Žultspūslis Aizkuņģa dziedzeris Divpadsmit pirkstu zarna Resnā zarna Siekalu dziedzeri 96 Aizkuņģa dziedzera sula neitralizē kuņģa radīto skābo vidi, padarot to viegli sārmainu. Aizkuņģa dziedzera amilāze šķeļ cieti, kas ne-
tika sašķelta mutē, bet maltāze turpina cietes šķeļproduktu sadalīšanu. Ogļhidrātu šķelšanas galaprodukts ir glikoze, kas uzsūcas asinīs tie-
vajā zarnā. Līdzīgi kā kuņģī pepsīns, aizkuņģa dziedze-
ra tripsīns arī sašķeļ olbaltumvielas. Aizkuņģa dziedzera sula satur arī enzīmu peptidāzi, kas sa-
šķeļ olbaltumvielu šķeļproduktus līdz aminoskā-
bēm. Aminoskābes uzsūcas asinīs tievajā zarnā. Divpadsmitpirkstu zarnā sākas tauku šķel-
šanās. Tauki barības masā veido pilienus, bet gremošanas enzīmiem ir grūti "piekļūt" tauku molekulām pilienos. Tauku šķelšanu atvieglo žults. Žults veidojas aknās, bet uzkrājas žults-
pūslī. Tā satur žultsskābju sāļus, kas veido tauku emulsiju - sadala tauku pilienus ma-
zākās pilītēs. Emulģētos taukus šķeļ aizkuņ-
ģa dziedzera enzīms lipāze. Tauku šķelšanās galaprodukti ir taukskābes un glicerīns, kas uzsūcas tievajā zarnā. No divpadsmitpirkstu zarnas barības masa ar sašķeltajām un vēl nesašķeltajām barības vielām pārvietojas tālāk pa tievo zarnu. Tie-
vās zarnas sienā ir daudz dziedzeršūnu, kuras izdala zarnu sulu. Zarnas sula ir sārmaina un bagāta ar enzīmiem, kas pabeidz barības vielu šķelšanu. Tievajā zarnā notiek barības vielu uzsākšanās. Ūdens un barības vielu uzsūkša-
nos veicina zarnas bārkstiņas (sk. 3.10. att.), ievērojami palielinot tievās zarnas virsmu. Vie-
lu uzsākšanās notiek gan difūzijas, gan aktīvās pārneses veidā. Caur tievās zarnas gļotādas bārkstiņām barības vielas nokļūst asinīs vai limfā. Ogļhidrātu un olbaltumvielu šķelšanās produkti - glikoze un aminoskābes - nokļūst asinsvadu kapilāros, ieplūst aknu vārtu vēnā un tiek aiznesti uz aknām. Aknu šūnas absor-
bē un neitralizē kaitīgās vielas, kas radušās zarnās vai uzņemtas ar uzturu. Aknu vārtu Tievās zarnas epitēlija šūnas Tievās zarnas siena Tievās zarnas bārkstiņas 3.10. att. Tievās zarnas sienas uzbūve Gludie muskuļi Tievās zarnas sienas krokas Asins kapilāri Limfas kapilārs Vēna, kas ieplūst aknu vārtu vēnā Zarnu artērija 97 Uzturvielu šķelšanās cilvēka gremošanas orgānos 3.1. tabula Gremošanas orgāns Gremošanas enzīmu avots Uzturvielu šķelšanās Mutes dobums Siekalu dziedzeri . . amilāze u ciete *>• maltoze Kuņģis Kuņģa gļotāda olbaltumvielas P
eP
sln
Sļ, peptīdi Divpadsmitpirkstu zarna Aizkuņģa dziedzeris . ^ amilāze u ciete >• maltoze maltāze ,., « maltoze ghkoze Divpadsmitpirkstu zarna Aizkuņģa dziedzeris olbaltumvielas t
nP
sm
speptīdi peptīdi P^PtidŠ^Lp. ami noskābes Divpadsmitpirkstu zarna Aknas" . , . žultsskābju sāli . , ... tauki tauku emulsija Divpadsmitpirkstu zarna Aizkuņģa dziedzeris tauki HēĒžē+, taukskābes un glicerīns Tievā zarna Tievās zarnas dziedzeršūnas Līdzīgi procesi kā divpadsmitpirkstu zarnā * Sarkanā krāsā ir tie šķeļprodukti, kuri tiek absorbēti. ** Žults ir gremošanas sula, kura nesatur gremošanas enzīmus. Žultsskābes sāļi nešķeļ taukus, bet veido tauku emulsiju. vēnas asinīs ir lielāka glikozes koncentrāci-
ja nekā citos asinsvados plūstošajās asinīs, jo aknu šūnas no glikozes sintezē un uzkrāj re-
zerves ogļhidrātu glikogēnu. Aknām ir svarīga nozīme organisma vielmaiņas procesos, jo tajās notiek organisko vielu pārveidošana no viena veida citā. Piemēram, no taukskābēm sintezē holesterīnu vai lipoproteīnus. Tauku sašķelšanās produkti - glicerīns un taukskābes - uzsūcas limfā un tālāk nonāk lielā asinsrites loka vēnās. Tievā zarna pāriet resnajā zarnā. Resnās zarnas sākumdaļai ir maisveida izaugums - aklās zarnas piedēklis* (apendiks). Šajā izaugumā var sākties iekaisums - apendicīts. Iekaisums ir jāizoperē, pretējā gadījumā aklās zarnas piedēk-
lis var plīst un izraisīt smagas sekas, pat nāvi. Resnajā zarnā nonāk nesagremotās barības vielas. Ūdens un sāļi uzsūcas, bet no nesa-
gremotajām uztura atliekām veidojas fekāli-
ju masa. Šajā gremošanas trakta posmā dzīvo * Citiem zīdītājiem šajā vietā ir aklā zarna, bet cilvēkam saglabājies aklās zarnas rudiments. mikroorganismi, kas sintezē organismam ne-
pieciešamos vitamīnus. Zarnu nūjiņas (koli-
baktērijas) sintezē K vitamīnu un vairākus B grupas vitamīnus, kurus izmanto organisms. Ar saviem enzīmiem tās nomāc organismam kaitīgo baktēriju darbību un veicina gremoša-
nas procesus. Lietojot antibiotikas, aiziet bojā ne tikai organismam patogēnās baktērijas, bet arī normālā zarnu mikroflora - cilvēkam nepie-
ciešamie mikroorganismi. Tādēļ, lai pēc antibio-
tiku lietošanas atjaunotu zarnu mikrofloru, ieteicams uzturā lietot biolakto vai jogurtu. Nesagremotās uztura atliekas īslaicīgi uzkrā-
jas resnās zarnas beigu daļā - taisnajā zarnā -
un caur anālo atveri tiek izvadītas no organisma. Kā organismā tiek izmantotas uzņem-
tās vielas? Starp organismu un apkārtējo vidi nepārtraukti norit vielu maiņa. Tā ir vielu uzņemšana, izmantošana un atkritumvielu iz-
vadīšana. Barošanās nodrošina enerģētisko vielmaiņu, jo visa organismā patērētā enerģija rodas, oksidējoties daļai uzņemto uzturvielu. 98 Enerģija uzkrājas ATP saišu veidā. Šo enerģiju organisms var pakāpeniski, atbilstoši savām vajadzībām izmantot dzīvības procesiem. At-
karībā no organisma vecuma un aktivitātes daļu uzņemto uzturvielu izmanto plastiska-
jai vielmaiņai - organisma augšanai un at-
jaunošanai. Ja uzņemtās uzturvielas netiek izmantotas organisma dzīvības procesos, tās uzkrājas kā vielu rezerves. Augi uzkrāj vielu rezerves galvenokārt ogļhidrātu, retāk - tauku vai ol-
baltumvielu veidā. Vislielākie rezerves vielu krājumi ir augļos un sēklās, sakneņos, bum-
buļos un citās augu orgānu pārveidnēs, kuru funkcija ir rezerves vielu uzkrāšana. Dzīvnieki uzkrāj vielu rezerves tauku veidā, piemēram, zemādas tauku slānī. Ja regulāri uzņem vairāk uzturvielu, nekā organismam nepieciešams, notiek ķermeņa aptaukošanās, kas nelabvēlīgi ietekmē tā funkcijas. Lai organisms augtu, attīstītos, spētu darbo-
ties un būtu vesels, ir nepieciešama pilnvērtīga barība. Ar barību dzīvnieki un cilvēks uzņem olbaltumvielas, ogļhidrātus, taukus, ūdeni, mi-
nerālvielas un vitamīnus. Olbaltumvielas ir ne-
pieciešamas organisma augšanai un attīstībai. Tās ir visu audu galvenā sastāvdaļa un orga-
nismā veic daudzas funkcijas. Olbaltumvielas atrodas kā augu, tā arī dzīvnieku produktos. Cilvēka organisms lielāko daļu olbaltumvielu sintēzei nepieciešamo aminoskābju saņem ar uzturu, bet, ja tas nenotiek, aminoskābes spēj veidoties cita no citas. No 20 olbaltumvielu sa-
stāvā esošām aminoskābēm cilvēka organisms spēj sintezēt 12 aizstājamās aminoskābes, bet Barības vielu izmantošana nespēj sintezēt 8 neaizstājamās aminoskābes. Dzīvnieku olbaltumvielas satur visas neaizstā-
jamās aminoskābes, bet augu olbaltumvielās to nav*. Enerģiju cilvēka organisms iegūst galveno-
kārt no ogļhidrātiem, kurus uzņem ar augu valsts produktiem. Ar uzturu uzņemtie ogļhid-
rāti tiek sašķelti līdz glikozei. Pēc uzsākšanās asinīs glikoze vai nu tūlīt iekļaujas vielmaiņas procesos, vai arī no tās muskuļaudos un aknu šūnās veidojas glikogēns. Glikogēnā pārvēršas aptuveni 35 % no visas uzņemtās glikozes. Tā kā glikogēnā molekula sastāv no daudziem gli-
kozes atlikumiem, īsā laikā ir iespējams atšķelt vajadzīgo glikozes daudzumu. Tas ir svarīgi, kad organismam ātri vajag enerģiju, piemē-
ram, garīgās un fiziskās slodzes laikā un stresa situācijās. Atšķeltās glikozes molekulas nonāk asinīs, bet pēc tam - organisma šūnās, kur glikozi izmanto kā enerģijas avotu. Glikogēns ir pirmā rezerve, ko mugurkaulnieki iztērē ba-
došanās laikā, tad tiek patērēti tauki, un tikai pašās beigās - olbaltumvielas. Tauki organismā veic dažādas funkcijas -
aizsargfunkciju, termoregulācijas, siltumizo-
lācijas funkcijas, tie nepieciešami dažādu bio-
loģiski aktīvu vielu sintēzei, kā arī ir bioloģiski aktīvu vielu šķīdinātāji. Tomēr galvenā tauku funkcija ir rezerves vielu uzkrāšanas funkcija. Viens grams tauku satur divreiz vairāk enerģi-
jas nekā ogļhidrāti un olbaltumvielas. Dzīvības procesos ļoti svarīga nozīme ir vitamīniem - nelielām organisko vielu mole-
kulām, kas cilvēka un dzīvnieku organismam nepieciešamas niecīgā daudzumā (sk. 3.2. tab. 100. Ipp.). Vairums vitamīnu vajadzīgi enzī-
mu sintēzei, kas nodrošina dažādus dzīvības procesus. Piemēram, K vitamīns ietilpst en-
zīmu sastāvā, kas veicina asins recēšanu, bet C vitamīns nepieciešams kolagēna sintēzei, kas nodrošina saistaudu elastību. * Neaizvietojamās aminoskābes no augu valsts pro-
duktiem satur kukurūzas graudi un pupas, īpaši sojas pupas. 99 Lielāko daļu vitamīnu organisms nespēj sin-
tezēt, un tie jāuzņem ar barību. Vitamīnus iedala ūdenī šķīstošos un taukos šķīstošos vit-
amīnos. Ūdenī un asins plazmā šķīst C, P un visi B grupas vitamīni. Šie vitamīni organismā tiek uzkrāti nelielā daudzumā. Ūdenī šķīstošie vitamīni parasti nepieciešami enzīmu darbībai. Taukos šķīstošie vitamīni (A, D, E un K) uz-
krājas ķermeņa taukos un organismā saglabājas ilgu laiku. Taukos šķīstošie vitamīni organis-
mā veic dažādas funkcijas: nodrošina membrā-
nu funkcionēšanu, asins sarecēšanu, kaulu un zobu veselību, redzes pigmentu veidošanos utt. Lai nodrošinātu normālu organisma funk-
cionēšanu, ar uzturu nepieciešams uzņemt no-
teiktus ķīmiskos elementus. Kalcijs, fosfors, kālijs, nātrijs, hlors un magnijs ik dienas jā-
uzņem aptuveni 100 mg. Kalcijs nepieciešams kaulu un zobu stiprināšanai, nervu impulsu pārvadīšanai un muskuļu kontrakciju nodroši-
Vitamīnus saturošie produkti un to funkcijas organismā 3.2. tabula Vitamīni Produkti Nozīme organisma Deficīta izraisītas slimības un traucējumi Taukos
šķīstošie A Zaļie un dzeltenie dārzeņi, piena produkti, aknas, olas Redzes, ādas, matu, kaulu un dzimumorgānu veselība Redzes pasliktināšanās, ādas sausums Taukos
šķīstošie D Piena produkti, treknas zivis, olas. Veidojas ādā UV staru ietekmē Kaulu un zobu veselība, imūn-
sistēmas darbība Kaulu trauslums, rahīts Taukos
šķīstošie E Zaļie lapu dārzeņi, graudi, man-
deles, saulespuķu sēklas Eritrocītu veidošanās, dzimum-
hormonu un vairogdziedzera hormonu veidošanās, šūnu aizsardzība pret novecošanos Dzimumsistēmas funkciju trau-
cējumi, mazasinība Taukos
šķīstošie K Zaļie lapu dārzeņi, kāposti, zied-
kāposti Asiņu sarecēšana, kaulu viel-
maiņa Pavājināta asiņu recēšana Ūdenī
šķīstošie B, Cūkgaļa, graudi, rieksti, raugs Ogļhidrātu vielmaiņa Nogurums, muskuļu un locītavu vājums, pastiprināta uzbudinā-
mība Ūdenī
šķīstošie B
2 Graudi, piens, zaļie dārzeņi Enerģētiskā vielmaiņa, nervu sistēmas darbība, ādas veselība Ādas un gļotādas iekaisumi, pastiprināta uzbudināmība Ūdenī
šķīstošie B
3 Liesa gaļa, graudi, aknas, olas Enerģētiskā vielmaiņa Ādas iekaisums, caureja, svara zudums, depresija Ūdenī
šķīstošie Vairums produktu Enerģētiskā vielmaiņa Locītavu sāpes, matu izkrišana, krampji, redzes pasliktināšanās Ūdenī
šķīstošie b
6 Gaļa, zivis, graudi, piens Aminoskābju vielmaiņa, nervu darbība Muskuļu krampji, mazasinība, nervu sistēmas traucējumi Ūdenī
šķīstošie B u Gaļa, aknas, zivis, olas, piens Eritrocītu veidošana, nervu sis-
tēmas darbība Mazasinība Ūdenī
šķīstošie Biotīns Olas, gaļa, rupjmaize Ogļhidrātu vielmaiņa Nespēks, ādas iekaisums, matu izkrišana Ūdenī
šķīstošie Folij-
skābe Zaļie lapu dārzeņi, rieksti, graudi, aknas Eritrocītu veidošana, DNS un RNS sintēze Anēmija Ūdenī
šķīstošie C Augļi (īpaši - citrusaugļi), dārzeņi Kolagēna veidošana, audu atjau-
nošana, imūnsistēmas darbība Cinga - zobu izkrišana, sāpes lo-
cītavās, sirdsdarbības traucējumi Ūdenī
šķīstošie P Citrusaugļi, upenes, rožu augļi Sīko asinsvadu sieniņu nostip-
rināšana, labāka C vitamīna izmantošana Sīko asinsvadu trauslums un caurlaidība 100 nāšanai. Visvairāk kalcija satur piena produkti un zaļie lapu dārzeņi. Arī fosfors nepieciešams kaulu un zobu veselībai. Šo elementu lielos dau-
dzumos satur gaļa, piena produkti un graudi. Lai nodrošinātu organisma augšanu, attīs-
tību un augstas darbaspējas, ir nepieciešams pareizs uzturs. Pareiza uztura galvenās pra-
sības ir uztura dažādība, uztura sastāvdaļu sabalansētība un mērenība. Uzzini Sabalansēts uzturs satur olbaltumvielas, taukus un ogļhidrātus, kuru daudzumam jābūt norādītam uz produkta etiķetes vai iesaiņoju-
ma. Diennaktī patērētais enerģijas daudzums ir atkarīgs no cilvēka vecuma un dzimuma, no nodarbošanās veida un vielmaiņas īpatnībām, kā arī no apkārtējās vides temperatūras un citiem faktoriem. Veģetārisms Pēdējos gados pieaug to cilvēku skaits, kas atsakās no dzīvnieku valsts produktu lietošanas pārtikā - kļūst par veģetāriešiem. Veģetārisma jēdziens ir ļoti plašs, sākot no vienkārša paraduma neēst gaļu un beidzot ar filozofiju dzīvot tā, lai neradītu ciešanas ne dzīvniekiem, ne augiem. Pastāv dažādi veģetārisma paveidi. Izplatītākais veģetārisma paveids Eiropā un Latvijā ir ovolaktoveģetārisms. Ovolaktoveģetārieši neēd pro-
duktus, kas iegūti no nokautiem dzīvniekiem, to skaitā zivis, taču uzturā iekļauj olas un piena produktus. Laktoveģetārisms nepieļauj no nokautiem dzīvnie-
kiem iegūtu produktu un olu izmantošanu uzturā, taču laktoveģetārieši lieto pienu un piena produktus. Ovoveģetārisms ir veģetārisma paveids, kad uzturā netiek lietoti produkti, kas iegūti no nokautiem dzīv-
niekiem, un piena produkti. Ovoveģetārieši ēdienkartē iekļauj olas. Vegānisms ir atsacīšanās no visu dzīvnieku izcelsmes produktu lietošanas uzturā. Vegāni neēd ne produktus, kas iegūti no nokautiem dzīvniekiem, ne olas, ne piena produktus, reizēm arī medu. Frutārisms ir visstingrākais veģetārisma paveids. Fru-
tārieši ēd tikai tos augu izcelsmes produktus, kurus var iegūt, nekaitējot augam, turklāt parasti tos ēd svaigā veidā. Frutārieši ēd augļus, sēklas un dažus dārzeņus, piemēram, tomātus un gurķus, taču neēd augus un tā-
dus dārzeņus kā, piemēram, kolrābji, sīpoli un kartupeļi. Frutārieši parasti pārtikā nelieto graudus un graudaugu produktus, jo graudi tiek ievākti, nopļaujot augus. Izlasiet par sabalansēta uztura principiem (sk. 99. Ipp.) un dažādiem veģetārisma veidiem! Izvēr-
tējiet dažādu veidu veģetāriešu uzturu! Izsakiet savus argumentus par veģetāriešu uztura sabalan-
sētību un organisma nodrošināšanu ar nepieciešamajām uzturvielām, vitamīniem un ķīmiskajiem elementiem! 101 Uzzini vairāk/ mmaSSM Augu minerālā barošanās Augi ir autotrofi organismi, kas fotosintēzes procesā no neorganiskām vielām - ūdens un oglekļa dioksīda -
sintezē organiskās vielas. Fotosintēzei nepieciešamo oglekļa dioksīdu augi uzņem caur lapu atvārsnītēm, bet ūdeni - ar saknēm no augsnes. Taču augiem organisko vielu sintēzei ir nepieciešamas arī citas neorganiskās vie-
las - fosfors, slāpeklis, kālijs, magnijs u.c. Fosforu, slāpekli un kāliju sauc par primāriem makroelementiem, jo tie augiem ir nepieciešami visvairāk. Fotosintēzes procesā augi sintezē glikozi ( CH
ļ
20
5), kuru izmanto citu organisko vielu sintēzei. Glikozes sastā-
vā ir tikai trīs ķīmiskie elementi - ogleklis, ūdeņradis un skābeklis -, bet olbaltumvielu veidošanai ir nepieciešams arī slāpeklis, jo tas ietilpst aminoskābju sastāvā. Slāpekli augi uzņem ar saknēm nitrāta (NO,) un amonija (NH
4
+) jonu veidā. Šie joni augsnē rodas organisko atlieku trūdē-
šanas procesā vai mēslojot augsni ar slāpekli saturošiem minerālmēsliem. Visvairāk slāpeklis augiem ir nepiecie-
šams augšanas periodā. Fosfors ietilpst adenozīntrifosfāta (ATP) un nukleīn-
skābju (DNS un RNS) sastāvā. Fotosintēzes procesā augi pārvērš gaismas enerģiju ATP saišu ķīmiskajā enerģijā [sk. 3. grāmatas 113. Ipp.), tādējādi fosfora trūkuma gadīju-
mā augiem nevar notikt pilnvērtīgs fotosintēzes process. Augi uzņem fosforu no augsnes ar saknēm fosfāta (P0
4
3 ) jonu veidā. Šie joni augsnē rodas organisko atlieku trūdē-
šanas procesā vai mēslojot augsni ar fosforu saturošiem minerālmēsliem. Visvairāk fosfora augi patērē, attīstoties ziediem un augļiem. Kālijs augos atrodams šūnsulā izšķīdušu sāļu vei-
dā. Tas aktivizē fotosintēzi, olbaltumvielu biosintēzi, enzīmu darbību, veicina ogļhidrātu uzkrāšanos sēklās, sakneņos, bumbuļos un citās pārveidnēs. Augi uzņem kāliju no augsnes kālija (K
+) j onu veidā. Šie joni augsnē rodas, šķīstot kāliju saturošiem iežiem, trūdot organis-
kajām atliekām vai mēslojot augsni ar kāliju saturošiem minerālmēsliem. Nedaudz mazākā koncentrācijā augiem nepieciešams kalcijs, sērs un magnijs. Tos sauc par sekundāriem mak-
roelementiem. Magnijs ietilpst hlorofila sastāvā, tāpēc tā trūkums augam izraisa traucējumus fotosintēzē, ir trau-
cēta auga augšana un augs sāk dzeltēt. Ievērojami mazākā koncentrācijā augi uzņem boru, hloru, mangānu, cinku, varu, nātriju un citus mikroele-
mentus. Dabiskajās ekosistēmās augi em nepieciešamo vielu daudzumu augsnē nodrošina dabiskie vielu aprites cikli. Trūdēšana veicina minerālvielu atjaunošanosaugsnē un palielina augsnes auglību. Lauksaimniecības sējumos dabiskā vielu aprite nenotiek, jo, novācot ražu, augu atliekas parasti augsnē "neatgriežas". Tīrumos augsnes uzlabošanai izmanto organiskos mēslus un minerāl-
mēslus. Dabiskos apstākļos augsne darbojas kā minerālvielu rezervuārs. Kopš 17. gadsimta zinātnieki sāka pētīt, vai augiem nepieciešamās minerālvielas nevar nodrošināt, audzējot tos minerālvielu šķīdumā, un tika likti pamati augu audzēšanas metodei, ko sauc par hi droponi ku (sengr. vai. hydros - ūdens, ponos - darbs). Hidroponikas metode tiek izmantota gan zinātniskajiem pētījumiem, gan lauksaimniecības kultūru audzēšanai [sk. att.). Salātu audzēšana hidroponika 102 Pec enerģijas iegūšanas un organisko vielu sintēzēs veida organismus iedala autotrofos, heterotrofos un miksotrofos organismos. Autotrofie organismi no apkārtējās vides uzņem neorganiskās vielas un tad sintezē sev vajadzīgās organiskās vielas. Miksotrofie organismi organisko vielu sintēzei iz-
manto gan neorganiskās, gan organiskās vielas. Heterotrofie organismi izejvielas or-
ganisko vielu sintēzei iegūst, pārstrādājot citu organismu saražotās organiskās vielas. Visiem heterotrofajiem organismiem barošanās procesā ir divi posmi - barības vie-
lu sagremošana un absorbēšana. Atkarībā no tā, kur notiek barības sagremošana, heterotrofos organismus iedala saprotrofos un fagotrofos organismos. Saprotrofie organismi gremošanas enzīmus izdala ārvidē, kur notiek organisko vielu šķelšana, un absorbē no apkārtējās vides organisko vielu šķeļproduktus. Fagotrofie orga-
nismi uzņem nesagremotas organiskās vielas. To sagremošana un šķeļproduktu absorbēšana notiek organismā. Visprimitīvākais fagotrofo organismu barošanās veids ir iekššūnas gremošana. Tā raksturīga vienšūņiem un atsevišķiem dzīvniekiem. Vairumam dzīvnieku ir dobumgremošana. Nepilnīgam gremošanas traktam ir tikai viena atvere, ko sauc par muti. Vairumam dzīvnieku ir izveidojies pilnīgs gremošanas trakts -
gremošanas trakts ar divām atverēm (muti un ānusu). Dzīvnieki ēd ļoti daudzveidīgu barību. Pēc barības veida viņus iedala * fitofāgos, • zoofāgos, » detritofāgos un • polifāgos. Dažādu dzīvnieku gremošanas trakta īpatnības ir pielāgotas viņu barošanās veidam -
barības satveršanai un sasmalcināšanai, kā arī barības sagremošanas īpatnībām. Cilvēka gremošanas traktu veido mute, barības vads, kuņģis, tievā zarna, kura sākas ar divpadsmitpirkstu zarnu, resnā zarna, kuras beigu daļa ir taisnā zarna, un ānuss. Mutē notiek barības mehāniskā apstrāde un sākas ogļhidrātu šķelšana. Kuņģis ir vienīgā gremošanas trakta daļa, kur ir skāba sula. Kuņģa sulas enzīmi iedarbojas uz olbaltumvielām. Tievās zarnas sākumposmā - divpadsmitpirkstu zarnā ieplūst aizkuņģa dziedzera sula un žults, kas rodas aknās. Šajā gremošanas trakta daļā tiek šķeltas visas uzturvielas - olbaltumvielas, ogļhidrāti un tauki. Tauku šķelšanā svarīga nozīme ir žultij, kas veido tauku emulsiju, tādējādi atvieglojot to šķelšanu. Tievās zarnas sākumposmā tiek pabeigta uzturvielu sagremošana, bet tālākajos posmos notiek uzturvielu šķeļproduktu - glikozes, aminoskābju, glicerīna, tauk-
skābju - un citu uzturvielu, piemēram, vitamīnu uzsākšana. Resnajā zarnā uzsūcas ūdens un sāļi. Nesagremotās barības vielas tiek izvadītas no organisma caur ānusu. Uzņemtās barības vielas tiek izmantotas • enerģētiskajai vielmaiņai, • plastiskajai vielmaiņai - organisma augšanai un atjaunošanai vai • rezerves vielu uzkrājumu veidošanai. 103 Pe,t«ie,cis£ai$ darbs MINERĀLVIELU IETEKME UZ ZIRŅU DĪGSTU AUGŠANU Situācijas apraksts Sēklas satur vielu rezerves, kas nepieciešamas to dīgšanai. Sēklu dīgšanai ir nepie-
ciešams siltums un mitrums, bet nav vajadzīga augsne. Kad dīgsti ir iztērējuši sēklā uzkrātās vielu rezerves, tie sāk uzņemt minerālvielas un ūdeni no augsnes. Visvairāk augiem ir nepieciešami primārie makroelementi - slāpeklis, fosfors un kālijs. Šo elementu patēriņš dažādos auga attīstības posmos ir atšķirīgs. Darba uzdevumi 1. Izlasiet situācijas aprakstu, "Uzzini vairāk!" 102. Ipp. un darba gaitu! 2. Izvirziet pētāmo problēmu un hipotēzi! 3. Nosakiet lielumus - neatkarīgo, atkarīgo, fiksētos! 4. Sekojot dotajai darba gaitai, sagatavojieties eksperimentam! 5. Pēc nedēļas veiciet datu reģistrēšanu, apstrādi un atspoguļošanu! 6. Seciniet, kā dažādas minerālvielas ietekmē zirņu dīgstu augšanu! Piederumi 4 dienas diedzēti vienas šķirnes zirņi (20 gab.), 300 ml destilēta istabas tempe-
ratūras ūdens, kristālisks kālija hlorīds (KC1), amonija nitrāts (NH
4N0
3), kalcija dihidrogēnfosfāts (Ca(H
2P0
4)
2), mēģeņu statīvs, 9 mēģenes, 3 vārglāzes (200 ml), mērcilindrs (125 ml ± 1 ml), svari, līmpapīrs, pipete, universālais indikatorpapīrs, termometrs. Darba gaita 1. Pagatavojiet 1 % KC1, 1 % NH
4N0
3un 1 % Ca(H
2P0
4)
2 šķīdumus: • nosveriet 1 g no katras vielas un ieberiet katru savā vārglāzē; • ar mērcilindru nomēriet un katrā vārglāzē ielejiet 99 ml ± 1 ml destilēta ūdens; • ar stikla nūjiņu maisiet šķīdumus, līdz sāls ir izšķīdis; • uz līmpapīra uzrakstiet vielas šķīduma nosaukumu un pielīmējiet to pie attiecīgās vārglāzes. 2. Trijās mēģenēs (20 ml) ielejiet 1 % KC1 šķīdumu, atstājot no augšas aptuveni 1 cm. 3. Tikpat daudz trijās mēģenēs ielejiet 1 % NH
4N0
3 un trijās - 1 % Ca(H
2P0
4)
2 šķīdu-
mu. Mēģenes pirms tam marķējiet - norādot barības šķīdumā esošo vielu. 4. Ar indikatorpapīru visās mēģenēs izmēriet šķīduma pH un iegūtos datus reģistrējiet darba lapā. Ar termometru visās mēģenēs izmēriet šķīduma temperatūru un iegūtos datus reģistrējiet darba lapā. 5. Atlasiet zirņu dīgstus ar aptuveni vienāda garuma sakni, izmēriet to un reģistrējiet datus tabulā. 6. Katrā mēģenē ievietojiet vienu zirņa dīg-
stu, nostiprinot to ar bumbiņā saveltu filtrpapīru (sk. att.). 7. Dīgstu ievietojiet tā, lai sakne pilnībā būtu šķīdumā, bet zirnis un filtrpapīra bumbi-
ņa - virs tā. Ja nepieciešams, papildiniet šķīdumu mēģenē, piepilinot ar pipeti at-
tiecīgo šķīdumu. 8. Visas mēģenes ievietojiet mēģeņu turētājā, kuru nolieciet uz palodzes telpā ar pastā-
vīgu gaisa temperatūru (aptuveni 20 °C). 9. Zirņus audzējiet 7 dienas. Palaikam pār-
baudiet, vai šķīdums mēģenēs ir pietieka-
mā daudzumā, ja nav, tad papildiniet. 10. Pēc nedēļas zirņus izņemiet no mēģenēm. Katram dīgstam izmēriet saknes un stumbra garumu un iegūtos datus reģistrējiet tabulā. 11. Veiciet datu apstrādi, atspoguļojiet tos grafiski un izanalizējiet, nosakot sakarības un atbilstību izvirzītajai hipotēzei. Zirņu dīgstu nostiprināšana ar filtr-
papīru Datu reģistrēšana Zirņu dīgstu sakņu un stumbru garums Barības šķīduma esošā viela Zirnis Saknes garums pirms eksperimenta, mm ±0,5 Saknes garums eksperimenta beigās, mm ±0,5 Stumbra garums eksperimenta beigās, mm ±0,5 1 KCI 2 3 1 NH
4N0
3 2 3 1 Ca(H
2P0
4)
2 2 3 Secinājumi 1. Norādiet, vai izvirzītā hipotēze apstiprinājās! Pierādiet savu secinājumu ar datiem! Ja hipotēze neapstiprinās, aprakstiet atšķirības un izskaidrojiet to varbūtējos cēlo-
ņus! Ja nepieciešams, izmantojiet citus informācijas avotus! 2. Norādiet eksperimenta trūkumus un varbūtējo kļūdu cēloņus! 3. Norādiet, kā uzlabot eksperimentu un novērst varbūtējos kļūdu cēloņus! 105 (/(zde,(HLtKi 1. Nosauciet atbilstošo jēdzienu! A. Organismi, kas no apkārtējās vides uzņem neorganiskās vielas un tad sintezē sev vajadzīgās organiskās vielas B. Organismi, kas no apkārtējās vides uzņem un organisko vielu sintēzei izmanto gan neorganiskās, gan organiskās vielas C. Organismi, kas organisko vielu sintēzei iegūst izejvielas, pārstrādājot citu orga-
nismu organiskās vielas D. Organismi, kas izdala gremošanas enzīmus ārvidē, kur notiek organisko vielu šķelšana, un absorbē no apkārtējās vides organisko vielu šķeļproduktus E. Organismi, kas uzņem nesagremotas organiskās vielas, kuru sagremošana un šķeļproduktu absorbcija notiek organismā F. Gremošanas trakts ar vienu atveri - muti G. Gremošanas trakts ar divām atverēm - muti un ānusu H. Bioloģiski aktīvas vielas, kas šķeļ uzturvielas 2. Noradiet jedzienus, kas raksturo doto organismu barošanos! Atsevišķiem organismiem atbilst viens jēdziens, citiem - vairāki. Organism
i: pienene, maizes raugs, zaķis, rasene, tupelīte, slieka, eiglēna, laputs, apse, varde, astoņkājis, pūslene, šampinjons, korallis, lentenis, hlorella (aļģe), cilvēks. Jēdzien
i: • autotrofs, miksotrofs, heterotrofs; •fagotrofs, saprotrofs; • fitofāgs, zoofāgs, polifāgs, detritofāgs. 3. Norādiet, kurā cilvēka gremošanas trakta daļā notiek nosauktie procesi! Atsevišķi procesi var notikt vairākās gremošanas trakta daļās. Dažās gremošanas trakta daļās nenotiek gremošanas procesi. Gremošanas trakta daļa
s: mute, barības vads, kuņģis, divpadsmitpirkstu zarna, tievā zarna, resnā zarna, aklās zarnas piedēklis, taisnā zarna. Gremošanas proces
i: A. Šķeļas ogļhidrāti B. Šķeļas olbaltumvielas C. Šķeļas tauki D. Veidojas tauku emulsijas E. Izdalās neitrāla vai viegli sārmaina gremošanas sula F. Izdalās skāba gremošanas sula G. Uzsūcas uzturvielu šķeļprodukti H. Uz sūcas ūdens un sāļi I. Baktērijas ražo K un B grupas vitamīnus J. Īslaicīgi uzkrājas nesagremotās barības vielas 4. Kuriem dzīvniekiem raksturīgi dotie pielāgojumi barības uzņemšanai un sagremošanai! Atsevišķi pielāgojumi raksturīgi vienam dzīvniekam, citi - vairā-
kiem. 5. Skolotāja uz tāfeles uzzīmēja shematizētu mugurkaulnieku gremošanas orgānu sistēmu un tajā notiekošos procesus. 5.1. Nosauciet, kurš gremošanas sistēmas orgāns atbilst katram ciparam! 5.2. Kuras krāsas bultiņa atbilst konkrētajam gremošanas procesam: • gremošanas sulu izdalīšanās; • uzturvielu šķeļproduktu uzsūkšanās; • ūdens un sālu uzsūkšanās! 6. Daudziem zināms, ka, ēdot ogļhidrātus saturošus produktus, var ātri palielināt gli-
kozes līmeni asinīs un iegūt enerģiju. To var izmantot, lai iegūtu enerģiju eksāmenu laikā, pirms sporta sacensībām u.c. Vidēja lieluma banānā ir aptuveni 25 g ogļhidrātu -
ciete un cukuri. Banāni satur daudz vairāk cietes nekā citi augļi. Dosimies virtuālā ceļojumā pa organismu kopā ar cietes molekulu, kas atrodas banānā! Ceļojuma sākuma punkts ir banāna auglis, bet beigu punkts - muskuļa šūna, kurai nepieciešama enerģija. Pielāgojumi barības uzņemšanai un sagremošanai Nepilnīgs gremošanas trakts Pilnīgs gremošanas trakts Nav gremošanas sistēmas - barību uzsūc caur ķermeņa virsmu Guza barības uzkrāšanai Cetrkameru kuņģis Barības sagremošana ārpus ķermeņa Labi attīstīta aklā zarna Specializēti ārējie mutes orgāni Starp priekšzobiem un dzerokļiem ir liela atstarpe Spēcīgi attīstīti ilkņi Spēcīgi attīstīti priekšzobi Zobus aizstāj ragvielas plātnītes Dzīvnieki Kātainā hidra Planārija Vērša lentenis Krusta zirneklis Dūrējods Medusbite Skrejvabole Meža balodis Mājas govs Pelēkais vilks Eirāzijas bebrs Zilais valis ® ® 107 Tā satur gremošanas enzīmus, kas šķeļ , un Šie gremoša-
nas procesi notiek ( ). Žultij ir nozī-
mīga loma šķelšanā. To izdala ( ), bet uzkrāj Sagremotās barības vielas uzsūcas asinīs no ( )• Ūdens un minerālvielas uzsūcas asi-
nīs no ( ). No zarnām asinis aizplūst pa ( )• Asinsrite transportē barības vielas, ūdeni un minerālvielas uz citiem orgāniem, kur tās tiek izmantotas šūnu vielmaiņas procesos. Šūnu viel-
maiņas galaprodukti no jauna nonāk asinsritē. Kaitīgie šūnu vielmaiņas produkti no asinīm tiek izfiltrēti ( )• 6.1. Nosauciet, pa kādām gremošanas trakta daļām ceļo cietes un tās šķeļ-
produktu molekulas, līdz uzsūcas asinīs! Nosauciet, kādas pārvērtības ar cieti un tās šķeļproduktiem notiek dažādās gremošanas trakta daļās (ja notiek)! 6.2. Izskaidrojiet, kā cietes šķeļproduktu molekulas nonāk muskuļa šūnā! 7. Gatavojoties bioloģijas stundai par gremošanas orgānu sistēmas uzbūvi un funkci-
jām, interneta vietnē http://www.freewebs.com/monfared20/digestion
jpg.ip
g skolotāja atrada šādu attēlu. Lasiet tekstu par gremošanu un organisma vielmaiņu! 7.1. Melnās daudzpunktes vietā ievietojiet atbilstošā orgāna nosaukumu! 7.2. Norādiet un ievietojiet iekavās ciparu, kas atbilst katram gremošanas orgānam! 7.3. Sarkanās daudzpunktes vietā ievietojiet atbilstošās uzturvielas nosau-
kumu! Uzturvielu gremošanas process sākas ( ), kur izdalās gremošanas sula no Olbaltumvielu šķelšana sākas ( ), kur izdalās skāba gremošanas sula. Visnozīmīgākā gremošanas sula iz-
dalās no 108 8. Skolēni laboratorijas darbā pētīja gremošanas enzīma pepsīna darbību. Katrā mēģenē viņi ielēja 3 ml ūdens, kuram pievienoja 3 saputota olas baltuma piciņas un 1 ml pepsīna šķīduma. Pārējie apstākļi katrā mēģenē bija atšķirīgi. Par olbaltumvielu sagremošanu liecina olas baltuma izšķīšana. Kurā mēģenē olas baltums izšķīda, kurā - ne? Pamatojiet savu spriedumu! A B C D y y y y 3 ml ūdens 3 saputota olas baltuma piciņas 1 ml pepsīna 37 °C 1 ml 5 % NaOH 37 °C 1 ml 5 % HCI 37 °C 1 ml 5 % HCI 1 ml 5 % NaOH 5 °C 1 ml 5 % HCI R 10. Sengrieķu filozofs Sokrāts ir teicis: "Vajag est, lai dzīvotu, nevis dzīvot, lai estu." Sokrātā teiciens ir aktuāls arī mūsdienās. Nosauciet un pamatojiet piecus argumentus, kas apliecina Sokrātā sprie-
dumu patiesumu! Aplūkojiet attēlā redzamo uztura piramīdu! Izmantojot uztura piramīdā ietverto infor-
māciju, izveidojiet piecus sabalansēta uz-
tura pamatprincipus! 109 3.2. VIELU TRANSPORTS Šūna ir organisma uzbūves un darbības pamatvienība. Lai nodrošinātu šūnu dzīvības procesus, ir nepieciešams tām piegādāt barības vielas un skābekli, kā arī aizvadīt vielmaiņas galaproduktus. Lielākajai daļai organismu šīs funkcijas veic vielu transporta sistēma, bet visiem tādas nav Kuriem organismiem nav specializētas vielu transporta sistēmas? Specializētas vie-
lu transporta sistēmas nav vienšūnas organis-
miem un vienkāršākajiem daudzšūnu organis-
miem. Vienšūņiem visi dzīvības procesi noris vienā šūnā un vielu apmaiņa ar apkārtējo vicli notiek tieši - caur plazmatisko membrānu. Gāzu (skābekļa un oglekļa dioksīda) maiņa notiek pasīvi - difūzijas ceļā. Savukārt barības vielu uzņemšanu un vielmaiņas galaproduktu izvadī-
šanu nodrošina aktīvā transporta veidi - ekso-
citoze un endocitoze (sk. 3. grāmatas 4.1. nod.). Specializētas vielu transporta sistēmas nav tiem daudzšūnu organismiem, kuri ir salīdzi-
noši nelieli, piemēram, sēnēm. Sēnēm vielu apmaiņu ar apkārtējo vidi nodrošina micēlija pavedienveida hifu šūnas. Tās apkārtējā vidē izdala gremošanas enzīmus un uzsūc sašķeltās barības vielas un ūdeni. Pa hifām vielas pārvie-
tojas no micēlija uz citām sēnes daļām pasīvā vai aktīvā transporta veidā. Vairumam augu vielu transportu nodrošina vadaudi, bet sūnām vadaudu nav. Tām nav arī sakņu kā citiem augiem. Sūnas parasti aug mitrās, ēnainās vietās un ūdeni uzņem caur lapu un stumbra virsmu. Ūdens, neorganiskās vielas un organiskās vielas sūnās pārvietojas līdzīgi kā sēnēs - no šūnas uz šūnu. Tāds vielu transportēšanas veids ir mazāk efektīvs nekā citiem augiem, tāpēc sūnas nevar transportēt ūdeni lielākā augstumā un parasti tās neizaug garākas par 20 centimetriem. Augstāk attīstītiem dzīvniekiem vielu transportu nodrošina asinsrites sistēma, bet primitīvākiem dzīvniekiem - sūkļiem, zarndo-
bumaiņiem, plakantārpiem un veltņtārpiem -
asinsrites sistēmas nav. Minētajiem dzīvnie-
kiem nav arī elpošanas sistēmas un gāzu maiņa notiek difūzijas ceļā caur ķermeņa virsmu. Primitīvāk attīstītiem dzīvniekiem ir samērā plāns ķermenis un nepieciešamās vielas viegli var nokļūt šūnās un tikt izvadītas no tām. Šiem dzīvniekiem gremošanas sistēma ir veidota tā, ka nodrošina nepieciešamo vielu sadali pa or-
ganismu. Piemēram, plakantārpiem zarna ir sazarojusies pa visu ķermeni un no tās barības vielas nokļūst līdz visām organisma daļām. Arī izvadsistēma sastāv no sīki zarotām cau-
rulītēm, kas savāc vielmaiņas galaproduktus no katras organisma daļas un izvada apkārtējā vidē tieši - caur atveri uz ķermeņa virsmas. Vairumam daudzšūnu organismu vielas ir jātransportē lielākā attālumā un to pārvieto-
šanās no šūnas uz šūnu būtu ļoti neefektīva. Vaskulāro augu* vadaudi un dzīvnieku asinsri-
tes orgāni nodrošina efektīvu vielu transportu lielā attālumā - no orgāna uz orgānu. * Par vaskulārajiem augiem sauc augus ar labi attīstītiem vadaudiem - papardes, kosas, staipekņus, kailsēkļus, segsēkļus. 110 3.11. att. Ūdens pārvietošanās augā Vielu transports augos Kā vadaudi nodrošina vielu transportu augos? Augiem vielu transporta sistēmu veido vadaudi, kas nodrošina ūdens un minerālvielu nokļūšanu no saknēm līdz lapām un pārējām auga daļām, kā arī lapās sintezēto organisko vielu transportu uz citām auga daļām (aug-
ļiem, sēklām, saknēm, stumbriem). Augiem vielu transportā liela nozīme ir ūdenim. Pa vadaudiem pārvietojas tikai ūde-
nī šķīstošas vielas. Ūdens un tajā izšķīdušās minerālvielas plūst pa koksnes vadaudiem (sk. 3. grāmatas 2. nod.): trahejām (segsēk-
ļiem) un traheīdām (kailsēkļiem, papardēm, kosām un staipekņiem). Koksnes vadaudi visās auga daļās - saknēs, stumbrā, lapās -
veido mikroskopisku caurulīšu sistēmu. Sak-
nēs ūdens nonāk osmozes ceļā, jo sakņu šūnās ir augstāka sāļu un citu izšķīdušo vielu kon-
centrācija nekā augsnē. Kad ūdens ieplūst sakņu šūnās, tas rada saknes spiedienu. Tas spiež ūdeni un tajā izšķīdušās minerālvie-
las uz augšu pa koksnes vadaudiem. Šo plūs-
mu veicina ūdens fizikālās īpašības - ūdens molekulu tieksme savstarpēji saistīties (ūdeņ-
raža saites) un pieķerties pie vadaudu sieni-
ņām. Tomēr sakņu spiediens nav pietiekams, lai ūdeni paceltu vairāku desmitu metru aug-
stumā. Ūdens plūsma un vielu transports pa kok-
snes vadaudiem nebūtu iespējams, ja lapās nenotiktu transpirācija - ūdens iztvaikoša-
na caur atvārsnītēm. Tā rada transpirācijas sūcēj spēku, kas veicina vielu transportu kok-
snes vadaudos. Notiekot transpirācijai, ūdens tiek "vilkts" vispirms no lapas, tad no stumbra un saknēm (sk. 3.11. att.). pamataudu šūnas sprauga tvaiki Transpirācija Ūdens molekulu pieķeršanās trahejas sieniņām molekulu savstarpējā pievilkšanās Ūdens pārvietošanās | pa koksnes vadaudiem molekulas spurgaliņa daļiņas Ūdens uzsukšanās saknēs 111 Piebriedušas atvārsnītes slēdzēj šūnas Hloroplasts Šūnapvalks Atvārsnītes sprauga Saplakušas atvārsnītes slēdzējšūnas 3.12. att. Atvārsnītes Katra atvārsnīte sastāv no divām slēdzēj-
šūnām, starp kurām ir atvārsnītes sprau-
ga. Atvārsnītes slēdzējšūnām ir nevienmērīgi sabiezināti šūnapvalki. Ūdenim iekļūstot slē-
dzējšūnās, tās piebriest*, šūnapvalki izliecas un atvārsnītes sprauga atveras. Ja atvārsnī-
tes slēdzējšūnās nav pietiekami daudz ūdens, atvārsnītes sprauga paliek aizvērusies {sk. 3.12. att.). Ūdens transpirācija ir atkarīga arī no ārējās vides apstākļiem. Siltā un vējainā laikā ūdens iztvaikošana notiek daudz inten-
sīvāk nekā vēsā un mitrā laikā**. Tādējādi ūdens un minerālvielu transporta intensitāti koksnes vadaudos ietekmē vairāki ārējās vides faktori: • ūdens daudzums augsnē; • ūdenī izšķīdušo sāļu koncentrācijas starpība augsnē un sakņu šūnās; • transpirācijas intensitāti ietekmējošie fak-
tori - temperatūra un mitrums. Ūdenī izšķīdušās organiskās vielas, piemē-
ram, saharoze, pārvietojas pa lūksnes vad-
audiem - sietstobriem. Sietstobri ir dzīvas, cilindriskas šūnas, kuru galos ir sietplāt-
nes - poras, caur kurām stiepjas citoplazmas pavedieni. Tādējādi sietstobri veido vienotu lūksnes vadaudu sistēmu, kas sniedzas no la-
pām līdz stumbram un saknēm (sk. 3.13. att.). Sietstobriem cieši piekļaujas pavadītāj šūnas. Pavadītājšūnas regulē vielu koncentrāciju siet-
stobros, jo aktīvi transportē organiskās vielas uz sietstobriem vai no tiem. Atšķirībā no koksnes vadaudiem, pa kuriem ūdens pārvietojas tikai vienā virzienā - aug-
šup no saknēm uz lapām -, pa sietstobriem saharoze un citas ūdenī izšķīdušās organiskās vielas var pārvietoties jebkurā virzienā. Vielu plūsmas virziens ir atkarīgs no izšķīdušo vielu koncentrācijas gradienta***. Saharozes un citu cukuru plūsma pa lūksnes vadaudiem parasti sākas no lapām, kur foto-
sintēzes procesā rodas glikoze. Pavadītājšū-
nās no glikozes tiek sintezēta saharoze un aktīvi pārnesta uz sietstobriem. Sietstobros pieaug saharozes koncentrācija, kas izraisa pastiprinātu ūdens plūsmu (osmozi) no kok-
snes vadaudiem uz lūksnes vadaudiem. Šķīdu-
ma spiediens sietstobros pieaug, un šķīdums plūst tajā virzienā, kur spiediens ir zemāks. Šķīduma spiediens ir zemāks tajās auga daļās, kur cukuri tiek patērēti šūnu elpošanas pro-
cesā vai uzkrāti. Piemēram, augļos ogļhidrāti uzkrājas šūnu vakuolās šūnsulas veidā, bet * Ūdens radīto spiedienu uz šūnapvalku sauc par turgora spiedienu. ** Transpirāciju zināmā mērā var salīdzināt ar veļas žūšanu. Arī veļa žūst ātrāk sausā un siltā laikā, jo tad ūdens no auduma iztvaiko daudz ātrāk. *** 11. klasē jūs mācījāties, ka vielu pasīvais trans-
ports notiek koncentrācijas gradienta virzienā - no šķīduma, kur vielu koncentrācija ir augstāka, uz šķī-
dumu, kur tā ir zemāka. Lai veicinātu klasē novietoto tel paugu augšanu, skolēni laistāmajam ūdeni m pievienoja kom-
pleksos minerālmēslus. Augi sen nebija mēsloti, tāpēc minerālmēsli tika pielieti vairāk nekā parasti. Kaut arī augsne puķu podos bija pietiekami mitra, pēc neilga laika augi sāka vīst. Kas izraisīja augu vīšanu? Kā aprakstītā parādība saistīta ar vielu transportu augos? 112 •Hloroplasts Lapas pamataudu šūna Pavadītājšūna Sietstobru šūna Šūnas, kurās saharoze un citi cukuri tiek patērēti vai uzkrāti Koksnes vadaudi Luksnes vadaudi 3.13. att. Organisko vielu transports lūksnes vad-
audos ->• Ūdenī izšķīdusi saharoze ->- Ūdens plūsma koksnes vadaudos Saharozes aktīvais transports sēklās, bumbuļos un sakneņos - cietes veidā. Saharoze no sietstobriem tiek aktīvi pārnes-
ta uz patērētājšūnām vai uzkrājējšūnām, bet ūdens aizplūst uz koksnes vadaudiem, jo tajos ir augstāka izšķīdušo neorganisko vielu kon-
centrācija. Dažādos gadalaikos dominējošais vielu plūs-
mas virziens vadaudos atšķiras. Piemēram, lapu kokos rudenī notiek pastiprināta organis-
ko vielu plūsma uz saknēm, kur tās uzkrājas sakņu parenhīmas šūnās. Pavasarī organiskās vielas tiek izmantotas lapu plaukšanas laikā, un tad vielu plūsmas virziens ir pretējs - no saknēm uz pumpuriem. Vielu transports dzīvniekos Kādi ir asinsrites sistēmas uzbūves pa-
matprincipi? Dažādu dzīvnieku asinsrites sistēmas uzbūve ir līdzīga. Tā sastāv no asins-
vadiem un sirds, kas nodrošina asiņu plūsmu organismā. Asins plūsmu asinsvados uztur sirds. Asinsvadus iedala artērijās, kapilāros un vēnās (sk. 3.14. att. 114. Ipp.). Artērijas ir asinsvadi, pa kuriem asinis aiz-
plūst no sirds. Artēriju sienas ir samērā biezas un ļoti izturīgas. Tās veido elastīgi saistaudi un biezs muskuļaudu slānis. Artēriju sienu gludo muskuļu saraušanās vai atslābšana attiecīgi paaugstina vai pazemina asinsspiedienu. Artēriju diametrs virzienā no sirds uz ka-
pilāriem samazinās, bet kopējais artēriju dau-
dzums palielinās. Lielākās artērijas sazarojas mazākās artērijās, bet tās savukārt zarojas vēl sīkākās artērijās - arteriolās, kas tālāk sadalās kapilāros. Vairums artēriju ķermenī atrodas dziļi -
tuvu pie skeleta -, un tikai dažās vietās tās ir tuvu ādai. Sajās vietās var sataustīt pulsu. Galvenās artērijas iet uz orgāniem pa īsāko ceļu visaizsargātākajās vietās. Dzīvībai svarīgi orgāni saņem asinis pa vairākām artērijām, turklāt viena ir galvenā. Līdz ar to galvenās artērijas ievainojuma vai aizsprostošanās ga-
dījumā asinis orgānam var pieplūst pa blakus esošajiem asinsvadiem. Kapilāri ir vissīkākie asinsvadi. Tie atrodas visos orgānos un saista artērijas ar vēnām. Ka-
pilāru diametrs ir no 7 līdz 10 /xm. Organismā ir ļoti daudz kapilāru, sevišķi - orgānos, kas veic intensīvu vielmaiņu. To sienas ir veidotas no vienas šūnu kārtas - segepitēlija. Tas at-
vieglo vielu apmaiņu difūzijas ceļā un nodro-
šina šūnas ar nepieciešamajām vielām. Caur kapilāru sienām notiek barības vielu un gāzu maiņa starp asinīm un audiem, kā arī šūnstar-
pu šķidruma veidošanās, bet nieru kapilāros izdalās vielmaiņas galaprodukti un notiek urī-
na veidošanās. 113 Segepitēlijs Gludie muskuļi Saistaudi-
Kapilāri Arteriola Vēnula Kādi ir dzīvnieku asinsrites sistēmas veidi? Dzīvniekiem var būt vai nu vaļēja asinsrites sistēma, vai slēgta asinsrites sistē-
ma. Vaļēja asinsrites sistēma ir daudziem bez-
mugurkaulniekiem, piemēram, posmkājiem un lielākajai daļai gliemju. Dzīvniekiem ar vaļēju asinsrites sistēmu nav kapilāru (sk. 3.15. att.). Šiem dzīvniekiem asinis sajaucas ar šūnstarpu šķidrumu, un to sauc par hemolimfu. Hemolimfa plūst ļoti lēni. Sirds uzbūve ir primitīva - tā atgādina muskuļotu caurulīti. Sirds pulsāciju nodrošina sirds muskuļi un citi ķermeņa muskuļi. He-
molimfa no sirds pa artērijām izplūst ķerme-
ņa dobumā, bet no turienes pa vēnām ieplūst elpošanas orgānā, kur no jauna bagātinās ar skābekli, un atgriežas sirdī caur ostijām - ne-
lielām atverēm. Kukaiņiem asinsrite ir vēl vienkāršāka, jo visu ķermeni caurvij trahejas. Hemolimfai nav būtiskas nozīmes gāzu transportā, un tā pār-
nes tikai barības vielas. Skābeklis ķermeņa šū-
nās nokļūst tieši no trahejām, kas atrodas visā ķermenī. Slēgta asinsrites sistēma ir dažiem bezmugurkaulniekiem, kā arī visiem mugur-
kaulniekiem. Slēgtā asinsrites sistēmā asinis plūst tikai pa asinsvadiem. Izturīga, musku-
ļota sirds pumpē asinis asinsvados. Asinis no Sirds Pusmēness vārstuli Vēna Artērija Segepitēlijs 3.14. att. Asinsvadu veidi Asins plūsma caur kapilāriem tiek regulēta, atverot vai aizverot pirms tiem esošās arteriolas. Līdzīgi kā artērijas, arī arteriolas apņem gludie muskuļi, kas saraujoties vai atslābstot attiecī-
gi noslēdz vai atver arteriolas. Ja orgānam ir zema funkcionālā aktivitāte, daļa kapilāru var būt pilnībā "slēgti". Palielinoties slodzei, arte-
riolas aptverošie muskuļi atslābst, arteriolas paplašinās un orgānam pieplūst vairāk asiņu. Vēnas ir asinsvadi, pa kuriem asinis plūst uz sirdi. Kapilāriem apvienojoties, veidojas sī-
kas vēnas - vēnulas, bet no tām - vēnas. Virzie-
nā uz sirdi mazākas vēnas apvienojas lielākās, vēnu diametrs palielinās, bet kopējais vēnu daudzums samazinās. Vēnu sienas ir plānākas par artēriju sienām. Asinis pa vēnām plūst lēnāk nekā pa artērijām, un asinsspiediens tajās ir zemāks. Vēnu sienās ir pusmēness vārstuļi, kas neļauj asinīm plūst atpakaļ un atvieglo to tecēšanu uz sirdi. Visvai-
rāk vārstuļu ir ekstremitāšu vēnās. Asins plūs-
mu vēnās veicina skeleta muskuļu saraušanās. Vēnas organismā atrodas gan tuvu ādai, gan dziļi audos. Nepieciešamības gadījumā lielāka-
jās zemādas vēnās var ievadīt medikamentus vai arī ņemt no tām asinis. Vairumam dzīvnieku asinis plūst tikai pa asinsvadiem, bet daļai dzīvnieku tās no asins-
vadiem izplūst arī ķermeņa dobumā. 114 3.15. att. Vaļēja asinsrites sistēma (sienāzis) sirds ieplūst artērijās, kas sazarojas kapilāros, caur kuru sienām notiek gāzu un vielu maiņa orgānos. Kapilāri apvienojas vēnās, pa kurām asinis plūst uz sirdi. Slēgtā asinsrites sistēma nodrošina ātrāku asiņu plūsmu un labāku vie-
lu transportu nekā vaļējā asinsrites sistēma. Vienkāršākā slēgtā asinsrites sistēma ir posmtārpiem, piemēram, sliekai (sk. 3.16. att.). Posmtārpu asinsrites sistēmu veido muguras asinsvads, vēdera asinsvads un gredzenis-
kie asinsvadi. Sirds funkcijas pilda pulsējoši gredzeniskie asinsvadi, kas atrodas ķermeņa priekšgalā. Muguras asinsvadu ar vēdera asins-
vadu savieno pieci pulsējošu "siržu" pāri. Kat-
rā "sirdī" ir vairāki vārstuļi, kas asinīm ļauj tecēt tikai vēdera asinsvada virzienā. Pa vēdera asinsvadu asinis plūst uz ķermeņa pakaļgalu, bet pa muguras asinsvadu - uz priekšgalu. Katrā ķermeņa posmā ir gredzeniskais asins-
vads, kas savieno vēdera un muguras asins-
vadu. Tārpa iekšējos orgānus apņem kapilāru tīkls, kuros notiek vielu apmaiņa starp audiem un asinīm. Tā kā slieka elpo ar visu ķermeņa virsmu, arī viņas ādā ir daudz kapilāru. Sliekas asinis ir sarkanas, jo tajās ir hemoglobīns. Mugurkaulnieku asinsrites sistēmas uzbūve ir daudz sarežģītāka. Evolūcijas gaitā tā piln-
veidojas un funkcionē arvien efektīvāk. 3.16. att. Slēgta asinsrites sistēma (slieka) Kādas ir mugurkaulnieku asinsrites sistēmas uzbūves atšķirības? Visiem mu-
gurkaulniekiem ir slēgta asinsrites sistēma. Centrālais asinsrites orgāns, kas nodrošina asins plūsmu, ir sirds. Mugurkaulnieku sirdij ir divas, trīs vai četras kameras - priekškamba-
ri un kambari, kas darbojas saskaņoti. No sirds kameru skaita ir atkarīgs asinsrites loku skaits. Vairumam mugurkaulnieku ir divi asinsri-
tes loki, bet zivīm ir viens asinsrites loks (sk. 3.17. A att. 116. Ipp.). Zivīm sirds sastāv no di-
vām kamerām - priekškambara un kambara. Sirds kambara kontrakcijas rada augstu asins-
spiedienu un piegādā asinis žaunām. Asinis, kuras plūst uz žaunām, vienmēr satur maz skābekļa. Asinis, kurās ir maz skābekļa, bet daudz oglekļa dioksīda, sauc par venozām asinīm*. Asinis, kurās ir daudz skābekļa, bet maz oglekļa dioksīda, sauc par arteriālām asinīm. Virzoties cauri žaunām, asinis bagātinās ar skābekli - kļūst arteriālas. Ķermeņa kapilāros arteriālās asinis atdod skābekli, uzņem oglekļa * Asinis par venozām vai arteriālām sauc nevis at-
karībā no tā, pa kādiem asinsvadiem - artērijām vai vēnām - tās plūst, bet gan no tā, cik skābekļa tās satur. Vārstulis Artērija "Sirdis Vēdera Muguras asinsvads Gredzeniskie asinsvadi 115 3.17. att. Mugurkaulnieku asinsrites sistēma Kambaris Žaunu kapilāri Artērija r orgānos Vēna Plaušu artērija Plaušu kapilāri Plaušu vēna Labais priekškambaris Kambaris Kreisais priekškambaris Vēna Kapilāri orgānos ^Artērija B. Abinieka A. Zivs Plaušu artērija Plaušu kapilāri Plaušu vēna Labais priekškambaris Labais , kambaris / Kreisais priekškambaris Kreisais ^kambaris Vēna Kapilāri orgānos Artērija Plaušu artērija Plaušu kapilāri Labais priekškambaris Labais kambaris ^^ i Plaušu vēna Kreisais priekškambaris Kreisais kambaris C. Rāpuļa dioksīdu - kļūst venozas un atgriežas sirds priekškambarī. Zivis ir vienīgie mugurkaulnie-
ki, kuriem vienā asinsrites lokā asinis divreiz maina sastāvu - no venozām uz arteriālām -
un otrādi. Pārējiem mugurkaulniekiem ir divi asinsrites loki un katrā lokā asiņu sastāva mai-
ņa — gāzu maiņa - notiek vienreiz. Evolūcijas gaitā, pielāgojoties dzīvei uz saus-
zemes un gaisa skābekļa elpošanai, pārējiem mugurkaulniekiem ir radusies asinsrites sis-
tēma, kas sastāv no diviem asinsrites lokiem, kurus savā starpā saista sirds. Vēna' Kapilāri orgānos vArtērija D. Putna un zīdītāja Asinsrites loku, pa kuru venozās asinis plūst caur plaušām un bagātinās ar skābekli, sauc par mazo asinsrites loku. Loku, pa kuru arteriālās asinis no sirds plūst uz pārējiem orgāniem un atgriežas atpakaļ sirdī kā venozās asinis, sauc par lielo asinsrites loku. Abiniekiem un vairumam rāpuļu sirdī ir trīs kameras - divi priekškambari un viens kambaris (sk. 3.17. B att.). Kambarī notiek arteriālo un venozo asiņu sajaukšanās, tāpēc no sirds abu asinsrites loku artērijās ieplūst 116 jauktas asinis. Šādas daļēji arteriālas asinis plūst no sirds kambara uz plaušām vai ādas kapilāriem, jo vardei gāzu maiņa notiek gan plaušās, gan caur ādu. Tur asinis bagātinās ar skābekli un atgriežas kreisajā sirds priekš-
kambarī kā arteriālās asinis (mazais asinsrites loks). Sirds kambarī tās sajaucas ar venoza-
jām asinīm un plūst uz audu kapilāriem. Tur asinis uzņem oglekļa dioksīdu un atgriežas sirds labajā priekškambarī kā venozās asinis (lielais asinsrites loks). Rāpuļiem sirds kambarī ir nepilnīgi izveido-
jusies šķērssiena, kas daļēji nodala sirds labo un kreiso pusi, tāpēc asinis sajaucas salīdzinoši mazāk (sk. 3.17. C att.). Krokodiliem ir pilnīgi izveidojusies šķērssiena, un viņu sirds, tāpat kā putniem un zīdītājiem, ir sadalīta labajā un kreisajā pusē. Šādi sadalīta sirds nodrošina, ka asinis nesajaucas un ka orgānos nokļūst ar skābekli bagātas asinis, bet plaušās - ar oglek-
ļa dioksīdu piesātinātas asinis. Visefektīvākā asinsrite ir dzīvniekiem ar četrkameru sirdi — putniem un zīdītājiem. Vi-
ņiem šķērssiena pilnībā atdala sirds labo un kreiso pusi un sirdī ir četras kameras - divi priekškambari un divi kambari (sk. 3.17. D att.). Šāda sirds uzbūve nodrošina, ka arteriālās un venozās asinis nesajaucas. Lai no sirds labās puses asinis nokļūtu sirds kreisajā pusē, tām jāizplūst pa mazo asinsrites loku, bet no sirds kreisās puses labajā pusē tās nokļūst tikai pa lielo asinsrites loku. Mazais asinsrites loks sākas no sirds labā kambara. Venozās asinis pa plaušu artērijām plūst uz plaušām, tur plaušu kapilāros bagāti-
nās ar skābekli un pa plaušu vēnām atgriežas sirds kreisajā priekškambarī. Lielais asins-
rites loks sākas no sirds kreisā kambara. Ar-
teriālās asinis pa artērijām plūst uz visiem orgāniem, izņemot plaušas. Kapilāros tās at-
dod skābekli - kļūst venozas - un pa vēnām atgriežas labajā sirds priekškambarī. Dzīvniekiem ar diviem asinsrites lokiem asinis vienlaikus plūst abos asinsrites lokos. Nepārtrauktu asins plūsmu asinsrites lokos nodrošina saskaņota abu sirds priekškambaru un kambaru saraušanās. Kāda ir četrkameru sirds uzbūve un darbība? Četrkameru sirdij ir labais priekš-
kambaris, labais kambaris, kreisais priekš-
kambaris un kreisais kambaris* (sk. 3.18. att. 118. Ipp.). Starp priekškambariem un kamba-
riem atrodas viru vārstuļi, kas nodrošina asins plūsmu no priekškambariem uz kambariem un noslēdz ceļu atpakaļ. Vietās, kur no sirds kambariem iziet artērijas (plaušu stumbrs un aorta), atrodas pusmēness vārstuļi, kas sirds miera fāzes jeb pauzes laikā neļauj asinīm plūst atpakaļ kambaros. Impulss, kas izraisa sirds muskuļa sarauša-
nos, rodas pašā sirdī - īpašās šūnās, kuras sauc par sirds ritma noteicējšūnām. Tām piemīt nervaudu īpašības - spēja ģenerēt impulsu un nodot to sirds muskuļaudiem. Sirds ritma no-
teicējšūnas ir sakopotas mezglā (sinusatriālais mezgls), kas atrodas labā priekškambara sienā. No šī mezgla atiet šķiedras, kas pārvada uzbu-
dinājumu pa visu sirdi. Sirds darbojas automā-
tiski - neatkarīgi no nervu sistēmas iedarbības, * Shematiskajos attēlos sirdi parasti zīmē pretēji -
it kā jūs stāvētu sirds īpašniekam pretī. Ja paņemsiet attēlu rokās, tad pie kreisās rokas būs sirds labā puse, bet pie labās rokas - sirds kreisā puse. ? Dosi mi es virtuālā ceļ oj umā pa cilvēka asinsrites sistēmu! Eritrocīts pašreiz atrodas labās rokas īkšķa kapilāros. Kāds ceļš pa asinsrites orgāni em tam jāveic, lai nokļ ūtu labās kājas īkšķa kapilāros? Nosauciet attiecīgās asinsrites sistēmas daļas - asi nsvadus un sirds kameras! 117 Aorta (artērija) — Augšējā dobā vēna Labā plaušu artērija Labās plaušu vēnas Pusmēness Labais priekškambaris Viru vārstulis Labais kambaris Apakšējā dobā vēna — 3.18. att. Sirds uzbūve stumbrs (artērija) —Kreisā plaušu artērija Kreisais priekškambaris plaušu vēnas —Viru vārstulis Kreisais kambaris Sirds muskulis jeb miokards Sirds šķērssiena Artērijas uz rokām un galvu bet nervu sistēmas ietekmē sirdsdarbība var pastiprināties vai pavājināties. Sirdsdarbību ietekmē veģetatīvā nervu sis-
tēma* un endokrīnā sistēma. Simpātiskā nervu sistēma sirdsdarbību paātrina un pastiprina, bet parasimpātiskā nervu sistēma to palēnina un pavājina. Arī endokrīnās sistēmas izdalītie hormoni ietekmē sirdsdarbības ritmu, piemē-
ram, virsnieru hormons adrenalīns paātrina sirdsdarbību. Sirdsdarbības ritmu var izmainīt arī citas bioloģiski aktīvas vielas, piemēram, dažādi medikamenti. Pieaugušam cilvēkam normāls sirdsdarbības ritms ir 60-80 reizes minūtē. Sirdsdarbības cikls ir ritmiska priekškam-
baru un kambaru saraušanās. Tam ir vairākas fāzes: • priekškambaru saraušanās (priekškambaru sistole); • kambaru saraušanās (kambaru sistole); • pauze (diastole). Sirdsdarbības cikla laikā vispirms vienlai-
kus saraujas abi priekškambari, tad - abi kam-
bari. Sirds vārstuļu atvēršanās un aizvēršanās nodrošina vienvirziena asins plūsmu sirdī un asinsvados (sk. 3.3. tab.). Sirdsdarbības ritms visiem dzīvniekiem nav vienāds. Aukstasiņu dzīvniekiem sirds pukst lēnāk nekā siltasiņu dzīvniekiem. Jo mazāks dzīvnieks, jo ātrāk pukst tā sirds. Arī embrijiem un dzīvnieku mazuļiem sirds pukst straujāk nekā pieaugušiem dzīvniekiem. Sirdsdarbības ritms mainās arī atkarībā no organisma funk-
cionālā stāvokļa - fiziskās slodzes, emocionālā sasprindzinājuma. Kādi ir cilvēka asinsrites parametri? Asiņu plūsmu asinsvados nodrošina sirds kam-
baru radītais asinsspiediens. Asinsrites loku sākumā - artērijās - asinsspiediens ir lielāks, bet, plūstot pa asinsvadiem, pamazām sama-
zinās, minimumu sasniedzot vēnās. Cilvēkam normāls asinsspiediens lielā asinsrites loka artērijās ir 120/70 mm Hg**. Visaugstākais tas ir kambaru saraušanās laikā (sistoliskais asinsspiediens), zemākais - sirds pauzes laikā (diastoliskais asinsspiediens). Mazajā asinsri-
* Par veģetatīvo nervu sistēmu var lasīt šīs grā-
matas 4.2. nodaļā. ** Asinsspiediena mērvienība radusies vēsturiski. Senāk asinsspiediena mērījumus veica, izmantojot dzīvsudraba stabiņa augstumu. 118 Norises sirdi sirdsdarbības cikla laikā 3.3. tabula Cikla fāze Ilgums (s) Asiņu plūsmas virziens Asiņu piepildījums Vārstuļi Cikla fāze Ilgums (s) Asiņu plūsmas virziens priekškambaros kambaros viru pusmēness Priekškambaru saraušanās 0,1 No priekškambariem tiek dzītas kambaros Iztukšojas Piepildās Atvērti Aizvērti Kambaru saraušanās 0,3 No kambariem tiek iedzītas artērijās; daļēji tiek iesūknētas no vēnām priekškambaros Daļēji piepildās Iztukšojas Aizvērti Atvērti Pauze 0,4 ieplūst no vēnām priekškam-
baros, daļēji arī no priekškam-
bariem kambaros Piepildās Daļēji piepildās Atvērti Aizvērti tes lokā asinsspiediens ir ievērojami zemāks un nesvārstās - aptuveni 15 mm Hg. Tāpat kā sirdsdarbības ritmu, arī asins-
spiedienu regulē nervu un endokrīnā sistēma, mainot artēriju muskuļu spraigumu. Sašau-
rinoties artēriju diametram, asinsspiediens pieaug, bet paplašinoties, - samazinās. Pie-
mēram, fiziskās slodzes laikā asinsspiediens ievērojami palielinās. Asinsspiediena kritiskā robeža ir aptuveni 200/160 mm Hg. Tas strau-
ji pieaug arī emocionālās spriedzes laikā, pie-
mēram, uztraucoties. Vairāk nekā 20 % cilvēku regulāri ir pa-
augstināts asinsspiediens - hipertensija (sengr. vai. hyper - augsts, tensia - spiediens). Šiem cilvēkiem asinsspiediens ir augstāks par 140/90 mm Hg. Paaugstinātu asinsspiedienu cilvēks var izjust kā galvassāpes, reiboni, ner-
vozitāti. Hipertensija var izraisīt citas asinsri-
tes slimības, piemēram, sirdstrieku, insultu. Arī pazemināts asinsspiediens - hipoten-
sija (sengr. vai. hypo - zem, apakšā) - nelab-
vēlīgi ietekmē cilvēka veselību. Uzskata, ka hipotensija ir tad, ja asinsspiediens ir zemāks par 105/65 mm Hg. Cilvēks ar pazeminātu asinsspiedienu izjūt nespēku, reiboni. Asinsspiediena svārstības lielajā asinsrites lokā atspoguļojas kā pulss, kas ir sataustāms lielākajās artērijās. Pulss atbilst sirdsdarbības ritmam. Līdzīgi kā asinsspiediens, arī pulss mainās atkarībā no organisma funkcionālā stāvokļa. Miera stāvoklī sirds saraujas aptu-
veni 70 reizes minūtē un katras saraušanās laikā aortā tiek izgrūsts aptuveni 80 ml asiņu. Tādējādi sirds katru minūti pārsūknē 5-6 l asiņu. Fiziskās slodzes laikā pulss var sa-
sniegt 150-200 reizes minūtē. Pieaugot slodzei, palielinās arī pārsūknēto asiņu tilpums - tas var sasniegt 30-35 l minūtē. Kādas ir asinsrites sistēmas funkcijas? Tā kā asinis atrodas nepārtrauktā kustībā, tās organismā veic vairākas svarīgas funkcijas. • Nodrošina gāzu maiņu audos. Asinis pienes visiem orgāniem, to skaitā arī sirds muskulim, skābekli un uzņem no audiem el-
pošanas procesā radušos oglekļa dioksīdu. No plaušu kapilāriem oglekļa dioksīds izdalās gai-
sā. Vienlaikus asinis bagātinās ar skābekli. • Transportē barības vielas. Asinis pār-
nēsā gremošanas traktā uzsūktās barības vie-
las. Ja asinīs izsīkst transportējamās barības vielas, tās tiek uzņemtas no depo orgāniem. Piemēram, pazeminoties glikozes līmenim asi-
nīs, glikoze tiek uzņemta no aknām, kur tā veidojas no glikogēna. • Transportē uz izvadorgāniem viel-
maiņas galaproduktus. Šūnu vielmaiņas procesā rodas vielas, kas organismam ir tok-
siskas un jāizvada no organisma. Piemēram, 119 olbaltumvielu vielmaiņas galaprodukts ir amonjaks, kas pārvēršas amonija j onā, izdalās no šūnām un nonāk asinsritē. Aknās tas tiek pārveidots par urīnvielu, kas ar asinīm nonāk nierēs, kur tiek izfiltrēta. • Transportē bioloģiski aktīvas vielas. Iekšējās sekrēcijas dziedzeri izdala asinīs hormo-
nus, tā nodrošinot organisma humorālo regulā-
ciju*. Asinis pārnes arī ievadītos medikamentus. • Nodrošina organisma aizsardzību. Asinīs cirkulē pret dažādiem slimības ierosi-
nātājiem specifiskas antivielas. Asins plazmā • Par organisma humorālo regulāciju var lasīt šīs grāmatas 4.1. nodaļā. un trombocī tos ir vielas, kas nodrošina asiņu recēšanu. • Nodroši na organi sma termoregulā-
ciju. Asinis plūst caur visiem orgāniem un nodrošina vienmērīgu siltumu dažādās ķerme-
ņa daļās. Muskuļu darba laikā, kā arī tajos orgānos, kuros noris intensīva vielmaiņa, pie-
mēram, aknās un nierēs, asinis sasilst. Asi nī m plūstot pa visu ķermeni, temperatūra dažādās ķermeņa daļās izlīdzinās. Lielāko daļu siltuma asinis atdod apkārtējai videi caur ādu. Ādas asinsvadiem paplašinoties, organisms caur ādu atdod vairāk siltuma, bet, asinsvadiem sašauri-
noties, siltumatdeve samazinās. (/(zzini Sirds un asinsvadu slimības Vēl joprojām visā pasaulē sirds un asinsvadu slimības ir viens no galvenajiem nāves cēloņiem [sk. grafiku). Daudzas no šīm slimībām ir savstarpēji saistītas un var izraisīt cita citu. Ja organismā ir palielināts holesterīna daudzums, tas var izraisīt ateroskl erozi - holesterīna savienojumu izgulsnēšanos artēriju sienās. Šīs nogul-
snes samazina artēriju sienu elastību un diametru. Ne-
reti aterosklerozes sekas ir hroniski paaugstināts asins-
spiediens - hipertensija. Holesterīna izgulsnēšanās artēriju sienas padara ne-
līdzenas. Tas veicina asins recekļu (trombu) veidošanos artērijās - trombozi. Ja šāds receklis atraujas un sāk riņķot asinsritē, tas var aizsprostot mazākus asinsvadus un radīt nopietnas komplikācijas. Lai mazinātu trombu atraušanās risku, ir ievērojami jāsamazina fiziskās akti-
vitātes. Parasti šādiem slimniekiem iesaka lietot antiko-
agulantus - vielas, kas šķīdina trombus. Trombozi var ārstēt, arī izmantojot medicīniskās dēles, kuru siekalās ir asiņu recēšanu kavējoša viela hirudīns. Ateroskleroze un hipertensija var izraisīt išēmiju -
asins apgādes traucējumus kādā orgānā. Piemēram, sirds asinsvadu nosprostošanās var izraisīt nepietiekamu sirds muskuļa (miokarda) asins apgādi, kam seko mi okarda infarkts j eb sirdslēkme. Tā galvenā pazīme ir pēkšņas, stipras sāpes sirds apvidū. Ateroskleroze un hipertensija var izraisīt arī insultu -
smadzeņu asinsrites traucējumu. Insults var rasties gan asinsvadu nosprostošanās dēļ (išēmisks insults), gan palie-
linātas asinsvadu sienu caurlaidības dēļ - tad rodas asins izplūdumi smadzenēs (hemorāģisks insults). Atkarībā no tā, kurus smadzeņu reģionus un cik lielā mērā insults ir skāris, tam var būt dažādas sekas. Smagākos gadījumos var iestāties paralīze un ādas jušanas traucējumi vienā ķermeņa pusē. Par insultu liecina galvassāpes, reibonis, locekļu notirpums, redzes un runas traucējumi, vemšana, bezsamaņa. Ja ir aizdomas, ka cilvēkam ir insults, nekavē-
joties jāizsauc neatliekamā medicīniskā palīdzība. Hipertensija visbiežāk ir cilvēkiem ar lieko svaru, īpaši tiem, kuru svars par 20 % pārsniedz normu. Šādā gadī-
j umā sirdij ir jāapgādā ar asinīm vairāk audu, bet, lai to izdarītu, nepieciešams augstāks asinsspiediens. Pēdējos gados noskaidrots, ka sirds un asinsvadu sli-
mību profilaksei jālieto tāds uzturs, kas satur maz dzīv-
nieku izcelsmes tauku. 120 Nāves cēlonis Išēmija Insults Citas sirds un asinsvadu slimības Kuņģa vēzis Resnās zarnas vēzis Plaušu vēzis Krūts vēzis Citi vēža veidi Elpošanas slimības Traumas un saindēšanās Citi cēloni 10 15 Nāves cēloņi vīriešiem, un sievietēm vecumā līdz 75 gadiem (European Cardiovascular Disease Statistics 2008 report) 'B{ Vīrieši Sievietes 20 25 īpatsvars (%) ? Izlasiet "Uzzini vairāk!" par sirds un asi nsvadu sl i mī bām un izpētiet grafiku, kas attēlo gal venos cilvēku nāves cēloņus! 1. Aprēķiniet, cik procentu sieviešu un cik procentu vīriešu ik gadu mirst no dažādām sirds un asi nsvadu slimībām! 2. Izskaidrojiet, kāpēc, jūsuprāt, sirds un asi nsvadu slimības ir gal venai s cilvēku nāves cēlonis! 3. Kā var samazi nāt risku saslimt ar sirds un asi nsvadu slimībām? 4. Prognozējiet, kā nākotnē varētu mainīties sirds un asi nsvadu slimību īpatsvars nāves cēl oņu vidū! Pamatojiet savu viedokli! 121 Lielākajai daļai organismu vielu transportu veic vielu transporta sistēmas. Augiem, izņemot sūnas, vielu transporta sistēmu veido vadaudi. Ūdens un tajā izšķīdušās minerālvielas plūst pa koksnes vadaudiem - trahejām un traheīdām. Ūdens pārvietojas tikai vienā virzienā - augšup no saknēm uz lapām. Ūdens plūsmu un vielu transportu pa koksnes vadaudiem veicina transpirācija - ūdens iztvaiko-
šana caur atvārsnītēm. Ūdenī izšķīdušās organiskās vielas pārvietojas pa lūksnes vadaudiem - sietstobriem un pavadītājšūnām. Pa sietstobriem ūdenī izšķīdušās organiskās vielas var pārvietoties jebkurā virzienā. Vielu plūsmas virziens ir atka-
rīgs no izšķīdušo vielu koncentrācijas gradienta. Augstāk attīstītiem dzīvniekiem vielu transportu nodrošina asinsrites sistēma, bet primitīvākiem dzīvniekiem - sūkļiem, zarndobumaiņiem, plakantārpiem un veltņtārpiem - asinsrites sistēmas nav. Asinsrites sistēma sastāv no asinsvadiem un sirds, kas nodrošina asiņu plūsmu organismā. Artērijas ir asinsvadi, pa kuriem asinis aizplūst no sirds. Kapilāri ir vissīkākie asinsvadi, kas atrodas visos orgānos un saista artērijas ar vēnām. Caur kapilāru sienām notiek vielu maiņa starp asinīm un audiem. Vēnas ir asinsvadi, pa kuriem asinis plūst uz sirdi. Dzīvniekiem ar vaļēju asinsrites sistēmu nav kapilāru. Viņiem asinis sajaucas ar šūnstarpu šķidrumu, un to sauc par hemolimfu. Visiem mugurkaulniekiem ir slēgta asinsrites sistēma. Asinis, kurās ir maz skābekļa, bet daudz oglekļa diok-
sīda, sauc par venozām asinīm. Asinis, kurās ir daudz skābekļa, bet maz oglekļa dioksīda, sauc par arteriālām asinīm. Zivīm sirds sastāv no divām kamerām un ir viens asinsrites loks. Abiniekiem un vairumam rāpuļu sirdī ir trīs kameras - divi priekškambari un viens kambaris. Viņiem kambarī sajaucas arteriālās un venozās asinis, un abos asinsrites lokos no sirds artērijās ieplūst jauktas asinis. Putniem un zīdītājiem šķērssiena pilnībā atdala sirds labo un kreiso pusi un sirdī ir četras kameras - divi priekškambari un divi kambari. Abiniekiem, rāpuļiem, putniem un zīdītājiem ir divi asinsrites loki. Asinsrites loku, pa kuru venozās asinis plūst caur plaušām un bagātinās ar skābekli, sauc par mazo asinsrites loku. Asinsrites loku, pa kuru arteriālās asinis no sirds plūst uz pārējiem orgāniem un atgriežas atpakaļ sirdī kā venozās asinis, sauc par lielo asinsrites loku. Asiņu plūsmu asinsvados nodrošina sirds kambaru radītais asinsspiediens. Paaug-
stinātu asinsspiedienu sauc par hipertensiju, bet pazeminātu asinsspiedienu - par hipotensiju. 122 Cilvēka asins sastāvs un funkcijas Kāds ir cilvēka asins sastāvs, un kādas funkcijas asinis nodrošina? Asinis ir šķid-
rie saistaudi. Tāpat kā citos saistaudos, arī asinīs ir daudz šūnstarpu vielas. Šķidrā šūn-
starpu viela - asins plazma - veido aptuveni 55-60 % no asiņu sastāva, bet formelementi jeb asinsķermenīši - 40-45 %. Asins plazma satur 90-93 % ūdens, 7 % ol-
baltumvielu, to skaitā antivielas un fibrinogē-
nu, kā arī neorganiskos sāļus, taukus, glikozi, urīnvielu un citas vielas. Fibrinogēns piedalās asins recēšanā, pārvērzdamies nešķīstošā fibrī-
nā. No fibrinogēna atdalītu asins plazmu sauc par asins serumu. Asins formelementi (eritrocīti, leikocīti, trombocīti) veidojas asinsrades orgānos - sar-
kanajās kaula smadzenēs, liesā, aizkrūtes dzie-
dzerī jeb timusā un limfmezglos. Eritrocīti jeb sarkanās asins šūnas ir nelie-
las, apaļas, abpusēji ieliektas šūnas bez kodola (sk. 3.19. att.). To diametrs ir aptuveni 7 /j.m. Pieaugušam cilvēkam 1 mm
3 asiņu ir 4-5 mil-
joni eritrocītu. 3.19. att. Asins formelementi Skenējošā elektronmikroskopā var redzēt asins form-
elementu formu. Eritrocīti (1) atgādina abpusēji ieliektus "plācenīšus". Leikocītiem (2) uz virsmas ir membrānas krokas, uz kurām ir antivielas, kas pār-
bauda - "savējais" vai "svešais". Trombocīti (3) ir nelielas, membrānā ieskautas citoplazmas piciņas. Eritrocīti veidojas un nobriest sarkanajās kaula smadzenēs. Pilnīgi nobriedušos cilvē-
ka eritrocītos nav kodola*. Eritrocītu dzīves ilgums ir aptuveni 120 dienas. Novecojušie eritrocīti noārdās aknās un liesā. * Visiem zīdītājiem un putniem eritrocītos nav ko-
dola. Pārējiem mugurkaulniekiem eritrocītos ir kodols. Asinu sastāvs Asinis Granulocīti Bazofili E Formelementi l i 1 Eritrocīti Leikocīti Trombocīti (4-5 miljoni (4-8 tūkstoši (200-300 tūkstoši 1 mm
3) 1 mm
3) 1 mm
3) Plazma • Ūdens 90- 93% • Olbaltumvielas 7% • Neorganiskie sāļi 0,9 % • Glikoze Eozinofīli Agranul ocī ti Monocīti Neitrofili Limfociti 123 Eritrocītu galvenā funkcija ir gāzu trans-
ports. Eritrocītu citoplazmā atrodas dzelzi satu-
roša olbaltumviela - hemoglobīns. Hemoglo-
bīns veido nestabilus savienojumus ar skābekli un oglekļa dioksīdu, tādēļ tas var viegli pārnest šīs vielas. Audos, kur skābekļa koncentrāci-
ja ir zema, skābeklis atdalās no hemoglobīna, difūzijas ceļā nokļūst šūnās un tiek izmantots šūnu elpošanā. No šūnām asinīs izdalās oglekļa dioksīds, kuru eritrocīti aiznes uz plaušām, kur notiek gāzu maiņa. Eritrocīti uzņem un atdod skābekli caur membrānu. Hemoglobīns piešķir eritrocītiem un arī asinīm sarkano krāsu. Cilvē-
ka organismā jābūt no 12 līdz 18 g% (g/100 ml) hemoglobīna. Ja cilvēkam ir maz eritrocītu vai arī ir samazināts hemoglobīna daudzums tajos, viņam ir mazasinība jeb anēmija. Leikocīti jeb baltās asins šūnas ir bezkrā-
sainas šūnas ar kodolu. Leikocīti ir lielāki par eritrocītiem - vidēji 10-20 /j.m. Veselam pieau-
gušam cilvēkam 1 mm
3 asiņu ir 4-8 tūkstoši lei-
kocītu. Leikocītu mūžs ilgst no pāris dienām līdz vairākām nedēļām. Leikocītu galvenā funkcija ir imunitātes nodrošināšana. Imunitāte ir orga-
nisma spēja pasargāt sevi no infekciju izraisītā-
jiem, svešām šūnām, atmirušām šūnām un no paša organisma veidotām patoloģiskām šūnām, piemēram, vēža šūnām. Cilvēkiem ir vairāki leikocītu veidi, kuriem ir atšķirīgas funkcijas*. Procentuālo attiecību starp dažādiem leiko-
cītu veidiem sauc par leikocitāro formulu. Leikocitārās formulas noteikšanai ir liela no-
zīme slimību diagnosticēšanā. Tā, piemēram, eozinofilo leikocītu skaits ievērojami pieaug dažādu alerģisku slimību gadījumos, bet neit-
rofilo leikocītu daudzums palielinās, ja organis-
mā ir iekaisuma process. Trombocīti jeb asins plātnītes ir vismazā-
kie (2-4 p,m) asins formelementi. Trombocīti nav šūnas, bet gan citoplazmas daļiņas, kas at-
rāvušās no lielām asins cilmes šūnām. Normāli 1 mm
3 asiņu ir 200-300 tūkstoši trombocītu. * Par organisma imunitātes reakcijām un dažādu lei-
kocītu funkcijām sīkāk stāstīts "Uzzini vairāk!" 130. Ipp. Trombocītu mūža ilgums ir aptuveni 8 dienas. Trombocīti nodrošina asins recēšanu. Asinīm izplūstot no asinsvadiem un saskaroties ar ne-
līdzenu virsmu, bojātiem audiem, svešķerme-
ņiem vai gaisu, trombocīti sabrūk un no tiem atbrīvojas bioloģiski aktīvas vielas. Trombocī-
tos esošais tromboplastinogēns pārvēršas par tromboplastīnu, un sākas sarežģītu reakciju ķēde, kurā katras iepriekšējās reakcijas pro-
dukts darbojas kā enzīms nākamajā reakcijā. Piemēram, tromboplastīns ir enzīms, kas pār-
vērš plazmā esošo protrombīnu trombīnā, bet trombīns pārvērš fibrinogēnu pavedienveida olbaltumvielā - fibrīnā. Fibrīna pavedieni iz-
veido tīklu, kurā saķeras eritrocīti, un asinis pārvēršas receklī. Cilvēka asinis sarec 3-4 mi-
nūtēs. Asins recēšana pasargā organismu no lieliem asins zudumiem ievainojuma gadījumā. Asins recēšana Trombopl asti nogēns »• Trombopl astī ns I Protrombīns •Tr ombī ns Ca" i Fi bri nogēns • Fibrīns Asins recēšanai ir nepieciešams K vitamīns -
tas nodrošina protrombīna veidošanos aknās. Savukārt protrombīna pārvēršanai trombīnā ir nepieciešami kalcija joni. Ja trūkst kādas no asins recēšanai nepieciešamajām vielām, asins recēšana var būt ļoti vāja vai nenotikt. Slimību, kurai raksturīga ļoti vāja asins recēšana, sauc par hemofiliju. Hemofilijas slimniekiem pat neliels ievainojums var radīt organisma noasiņošanu. Ja asinsvadu sienas ir kļuvušas nelīdzenas, tad trombocīti var sākt sairt asinsvada iekšpusē un tajā veidojas asins receklis - trombs. Šādu slimību sauc par trombozi. Asins plūsma trom-
bu var aiznest uz dzīvībai svarīgiem orgāniem. Asins recēšana ir tikai viena no aizsargre-
akcijām, kuras nodrošina asinis. Ļoti nozīmīga ir leikocītu loma organisma aizsardzībā pret infekcijām. 124 Uzzini imm&f Asinsgrupas un asins pārliešana 1900. gadā austriešu ārsts Karls Landšteiners atklāja, ka cilvēkiem ir vairākas asinsgrupas. Asinsgrupas nosauca pēc tā, kādi antigēni ir to eritrocītos [sk. tab.). 1940. gadā K. Landšteiners atklāja, ka neatkarīgi no ABO sistēmas asinsgrupām cilvēka eritrocītos var būt arī Rh (rēzus) antigēni. Parasti asinsgrupas nosaukumā norāda gan ABO grupu, gan Rh piederību. Piemēram, šīs grāmatas autorei ir 0 Rh (D) pozit. asins grupa*. Latvijā cilvēkiem visvairāk ir A grupas (37 %) un 0 gru-
pas (36 %) asinis, B grupas asinis ir mazāk (20 %), bet vismazāk ir AB grupas asinis (7 %). Negatīvs rēzus faktors ir tikai 15 % cilvēku. ABO asinsgrupu veidi * Rh faktoru nosaka vairāki antigēni. Tā kā D ir nozīmīgā-
kais no tiem, tad pie Rh raksta burtu D. Pēc K. Landšteinera atklājuma kļuva skaidrs, ka, nepa-
reizi pārlejot asinis, parasti salīp donora asinis, izveidojot trombus, kas izsauc recipienta nāvi. Eritrocītu salipšana notiek tad, ja recipienta asinīs ir antivielas pret donora asi-
ņu eritrocītiem. Piemēram, A tipa antivielas salipina eritro-
cītus, kuru membrānā ir A tipa antigēni. Parasti cilvēkiem pārlej tās pašas grupas asinis, taču ekstremālās situācijās ir iespējams pārliet arī citas grupas asinis, bet ne visas. Līdz 1915. gadam asins pārliešana notika tieši - no viena cilvēka otram. 1915. gadā ASV pirmo reizi mēģināja donoru asinis uzglabāt. Sākotnēji asinis varēja uzglabāt tikai dažas dienas, pievienojot tām antikoagulantus -
vielas, kas kavē asins sarecēšanu. Mūsdienās donoru asinis pēc nodošanas tiek sadalītas vairākās frakcijās, kuru uzglabāšanas laiks atšķiras. Erit-
rocītus var uzglabāt tikai 42 dienas, tāpēc asins bankas preparātu krājumus nepieciešams nepārtraukti atjaunot. Latvijā asinis var nodot Valsts asinsdonoru centrā, Valsts asinsdonoru centra izbraukuma autobusos, kā arī uz vietas slimnīcās. Vienā reizē no cilvēka paņem 450 ml asiņu [sk. att.). Tā ir deva, kas negatīvi neietekmē donora veselību. Asinis ir atļauts nodot 5 reizes gadā, bet sie-
vietēm neiesaka nodot biežāk kā 3 vai 4 reizes gadā. Iz-
smeļošu informāciju par asins nodošanu var iegūt Valsts asinsdonoru centra mājas lapā. Lai nodotu asinis, Asinis nevar nodot, ja • jābūt veselam, 18-65 gadus vecam; • nav atbilstoši asins analīžu rezultāti - samazināts • svaram jābūt vairāk nekā 50 kg; eritrocītu daudzums u.c.; • asins nodošanas dienā, kā arī dienu iepriekš nedrīkst • nesen veikts pīrsings, tetovējumi; lietot treknus ēdienus; • nesen bijušas operācijas; • nedrīkst lietot alkoholu, pirms procedūras smēķēt; • pēdējā laikā veikta kāda vakcinācija; • jābūt personu apliecinošam dokumentam ar foto-
• esat bijis ārpus Latvijas t.s. riska zonas valstīs (šo grāfiju; valstu saraksts ir mainīgs); • donoru centrā jāveic asins analīzes; • ir saasinājusies kāda hroniska slimība, ir alerģija; • jābūt paēdušam; • bijusi naktsmaiņa, saspringts darbs, liels emocionāls • starp asins nodošanas reizēm jābūt vismaz 60 dienu pārdzīvojums; intervālam. • nesen piesūkusies ērce. Asinsgrupas nosaukums Antigēni eritrocītu membrānā Antivielas asins plazmā 0 -
Antivielas A un B A A Antivielas B B B Antivielas A AB A un B -
125 Kad Iveta sasniedza 18 gadu vecumu, viņa nolēma iesaistīties donoru kustībā, taču viņai ir daudz neskaidru jautājumu. Lūdzu, izskaidrojiet tos! • Ivetai ir AB Rh (D) negatīva asinsgrupa. Viņa ir dzirdējusi, ka rēzus negatīvās asinis pārliešanai neder, tāpēc šaubās, vai ir vērts doties uz asinsdonoru centru. • Iveta ir dzirdējusi, ka donoriem nevar būt pīrsings vai tetovējumi, bet viņai 16 gadu jubilejā uz muguras uztetovēja nelielu taurenīti. • Iveta nezina, cik daudz asiņu paņem no donora vienā reizē, tāpēc raizējas, vai pēc asiņu nodoša-
nas nejutīsies slikti un kā viņas organisms atjaunos nepieciešamo asiņu daudzumu. • Bērnībā Iveta bieži slimoja ar dažādām infekcijas slimībām, varbūt viņai vajag laikus veikt asins analīzes, lai noskaidrotu, vai viņas veselības stāvoklis ir atbilstošs asiņu nodošanai. Asinis ir šķidrie saistaudi, kuri sastāv no šūnstarpu vielas - asins plazmas - un asins formelementiem - eritrocītiem, leikocītiem, trombocītiem. Asins formele-
menti veidojas asinsrades orgānos - sarkanajās kaula smadzenēs, liesā, aizkrūtes dziedzerī un limfmezglos. Eritrocīti jeb sarkanās asins šūnas ir nelielas, apaļas, abpusēji ieliektas šūnas bez kodola. To citoplazmā atrodas dzelzi saturoša olbaltumviela - hemoglobīns -, kas piesaista skābekli un oglekļa dioksīdu. Ja cilvēkam ir maz eritrocītu vai arī ir samazināts hemoglobīna daudzums, viņam ir mazasinība jeb anēmija. Leikocīti jeb baltās asins šūnas ir bezkrāsainas šūnas ar kodolu. Leikocītu gal-
venā funkcija ir imunitātes nodrošināšana. Imunitāte ir organisma spēja pasar-
gāt sevi no infekciju izraisītājiem, svešām šūnām, atmirušām šūnām un no paša organisma veidotām patoloģiskām šūnām. Leikocītu skaita palielināšanās liecina par infekciju. Trombocīti jeb asins plātnītes nav šūnas, bet gan citoplazmas daļiņas, kas atrā-
vušās no lielām asins cilmes šūnām. Trombocīti nodrošina asins recēšanu. Asins recekli veido fibrīna pavedieni, kuros saķeras eritrocīti. Slimību, kurai raksturīga ļoti vāja asins recēšana, sauc par hemofiliju. Tā kā asinis atrodas nepārtrauktā kustībā, tās organismā veic vairākas svarīgas funkcijas: • nodrošina gāzu maiņu audos; • transportē barības vielas; • transportē uz izvadorgāniem vielmaiņas galaproduktus; • transportē bioloģiski aktīvas vielas; • nodrošina organisma aizsardzību; • nodrošina organisma termoregulāciju. Limfrite un imunitāte Kādas ir limfātiskās sistēmas funkci-
jas? Cilvēka asinsrites sistēma ir cieši saistīta ar limfātisko sistēmu. To veido limfvadi un limfoīdie orgāni - limfmezgli, liesa, aizkrūtes dziedzeris un sarkanās kaula smadzenes. Lim-
fa ir caurspīdīgs šķidrums, kas veidojas audos. Organisma iekšējās vides šķidrumi ir savstar-
pēji saistīti - no asinīm veidojas šūnstarpu šķidrums, bet no šūnstarpu šķidruma - limfa. Tās sastāvs ir nedaudz līdzīgs asiņu sastāvam, bet no asins formeleinentiem tajā ir tikai lei-
kocīti. Limfātiskā sistēma atšķirībā no asinsrites sistēmas neveido pilnu aprites loku, bet iet pa-
ralēli lielā asinsrites loka vēnām un plūst tikai virzienā uz sirdi. Limfa no šūnstarpām nokļūst limfkapilāros, kuri, pakāpeniski savienojoties, veido arvien lielākus limfvadus (sk. 3.20. att.). No limfvadiem limfa ieplūst lielā asinsrites loka vēnās netālu no sirds. Lielo limfvadu uzbūve ir līdzīga vēnu uzbū-
vei. Arī limfvados ir pusmēness vārstuļi, kas ļauj limfai plūst tikai vienā virzienā. Limfas plūsmu pa limfvadiem nodrošina skeleta mus-
kuļu kontrakcijas, jo limfvadi, tāpat kā vēnas, atrodas starp tiem. Limfātiskās sistēmas no-
teiktās vietās atrodas limfmezgli, kuri veidojas, saplūstot vairākiem limfvadiem. Limfmezgli ir sakārtoti grupās. Cilvēkam visvairāk limf-
Šūnstarpu 3.20. att. Limfas veidošanās —Mandeles Aizkrūtes - dziedzeris Limfmezgli ^Limfvadi Sarkanās kaula •— smadzenes 3.21. att. Limfātiskā sistēma mezglu ir cirkšņos un padusēs (sk. 3.21. att.). Atsevišķās ķermeņa vietās, piemēram, rīkles mandelēs, limfmezgli veido lielākus sakopoju-
mus nekā citviet. Limfātiskā sistēma veic trīs svarīgas funk-
cijas: • uzņem audu šķidruma pārpalikumu un no-
gādā to atpakaļ asinīs; • uzsūc taukus tievās zarnas bārkstiņās un nogādā tos asinīs; • aizsargā organismu pret slimībām. Limfātiskajā sistēmā ietilpst arī limfoīdie orgāni, kuros notiek limfocītu vairošanās un nobriešana. Limfoīdie orgāni palīdz veidot imunitāti. Liesa atrodas vēdera dobuma augšējā daļā tieši zem diafragmas. To veido limfmezglu sa-
kopojums. Atšķirībā no limfmezgliem liesai plūst cauri ne tikai limfa, bet arī asinis. Liesas paplašinājumos var uzkrāties līdz 0,5 l asiņu. Tajā nobriest daļa limfocītu, veidojas antivielas, 127 notiek mikroorganismu un svešas izcelsmes olbaltumvielu fagocitoze, kā arī noārdās vecie eritrocīti. To noārdīšanās procesā atbrīvojusies dzelzs tiek izmantota jaunu eritrocītu veido-
šanai sarkanajās kaula smadzenēs, bet hemo-
globīns - žults pigmenta veidošanai aknās. Sarkanajās kaula smadzenēs notiek asins-
rade - rodas trombocīti, eritrocīti un dažādu veidu leikocīti. Daļa leikocītu līdz galam no-
briest sarkanajās kaula smadzenēs. Limfocītu turpmākā nobriešana un specializēšanās no-
tiek aizkrūtes dziedzerī (T-limfocīti), liesā un limfmezglos (B-limfocīti). Dažādu veidu leikocīti atrodas ne tikai asinīs un limfoīdajos orgānos, bet arī iekšējo orgānu saistaudu slānī. Sevišķi daudz to ir orgānos, kuri saskaras ar ārējo vidi, - ādā, mutes, elp-
ceļu, gremošanas trakta, dzimumceļu gļotādā. Leikocīti un to producētās vielas nodrošina organisma aizsardzību pret antigēniem - jeb-
kuru organismam svešu vielu, visbiežāk olbal-
tumvielu vai polisaharīdu, kas ierosina imūn-
sistēmas atbildes reakciju. Antigēnu īpašības piemīt vīrusu apvalka olbaltumvielām, baktē-
riju membrānas olbaltumvielām, baktēriju iz-
dalītiem toksīniem u.c. Organisma aizsardzība pret antigēniem tiek nodrošināta divos veidos: nespecifiskā un specifiskā. Kas nodrošina organisma nespecifisko imunitāti? Nespecifisko jeb iedzimto imu-
nitāti nodrošina limfātiskie audi, kas atrodas visā ķermenī. Tie rada aizsardzību pret dažādu veidu antigēniem. Nespecifisko imunitāti no-
drošina trīs aizsardzības veidi: aizsargbarjeras, iekaisuma reakcija un aizsargolbaltumvielas. Dabiskās organisma aizsargbarjeras ir āda un gļotāda, kas izklāj elpošanas un gremošanas traktu, kā arī urīnizvadsistēmu un sievietes dzimumsistēmu. Āda ir aizsargbarjera, kas ne-
ļauj mikroorganismiem iekļūt organismā. Ādas virsējā kārtā ir nedzīvas šūnas, kas veido me-
hānisko aizsargbarjeru. Mikroorganismi, kas atrodas uz ādas, nevar iekļūt dziļākos audu slāņos, kā arī iegūt ūdeni un barības vielas. Aizsargbarjeras izdala vielas, kas iznīcina daļu mikroorganismu. Piemēram, sviedros ir vielas, kas kavē mikroorganismu attīstību. Mutes un deguna dobuma gļotāda izdala gļotas, kas satur bioloģiski aktīvas vielas, piemēram, lizozīmu, kuras šķīdina mikroorganismus. Elpceļus iz-
klāj skropstiņepitēlijs - šūnas, kuru skropstiņas viļņveidīgi kustas un izvada no elpceļiem mikro-
organismus. Nespecifiskās imunitātes nodroši-
nāšanā piedalās arī kuņģa sālsskābe un siekalu enzīmi, kuriem piemīt baktericīdas īpašības. Ja āda vai gļotāda tiek bojāta un mikroor-
ganismi iekļūst organismā, rodas iekaisuma reakcija, kas aktivizē imūnaizsardzības me-
hānismus. Iekaisuma vietā izdalās bioloģiski aktīva viela - histamīns. Tas veicina kapilāru caurlaidību, kā arī atslābina asinsvadu gludos muskuļus, kas palielina asins plūsmu iekaisu-
ma vietā. Līdz ar to iekaisuma vieta pietūkst un kļūst sarkana, tajā paaugstinās temperatū-
ra. Vienlaikus notiek leikocītu aktivācija. Leikocīti fagocitē organismā iekļuvušos an-
tigēnus, bojātās šūnas un toksīnus. Likvidējot iekaisuma avotu, leikocīti nereti paši iet bojā un kopā ar noārdītajām šūnām veido strutas. Nespecifisko imunitāti nodrošina arī aiz-
sargolbaltumvielas, kuras aktivē organis-
mā iekļuvušie antigēni. Tās cirkulē asinīs un limfā. Aizsargolbaltumvielas uz antigēniem var iedarboties dažādi: • neitralizēt antigēnu - saistīties ar antigēnu un tādējādi kavēt tā kaitīgo ietekmi uz orga-
nismu; • ar enzīmu palīdzību paātrināt antigēna no-
ārdīšanu; • apņemt antigēnu un palielināt iespēju fago-
cītiem to iznīcināt; • veikt antigēnu aglutināciju - pievienoties vienlaikus diviem antigēniem un izraisīt to salipšanu; • izraisīt organismam svešo šūnu izšķīšanu; • aktivizēt citu asiņu olbaltumvielu reakciju pret antigēniem. 128 Pazīstamākā aizsargolbaltumviela ir inter-
ferons, kuru izdala ar vīrusiem inficētas šū-
nas. Interferons piestiprinās pie neinficētām šūnām un palielina to noturību pret vīrusiem. Nespecifiskā imunitāte ir ģenētiski noteikta un visiem cilvēkiem līdzīga. Nespecifiskās imu-
nitātes dēļ cilvēki neslimo ar daudzām dzīvnie-
ku slimībām. Kas nodrošina organisma specifisko imunitāti? Specifiskā jeb iegūtā imunitāte veidojas tikai pret kādu konkrētu antigēnu pēc saskares ar to. Tā rodas dzīves laikā un pēcnā-
cējiem neiedzimst. Ja organismā nokļūst anti-
gēns, tas nonāk kontaktā ar leikocītiem. Atbil-
des reakcija ir specifisku, tikai pret šo konkrēto antigēnu iedarbīgu antivielu veidošanās un tā iznīcināšana salipinot un fagocitējot. Specifiskā imunitāte rodas dabiskā ceļā, cil-
vēkam inficējoties, vai arī mākslīgi - vakci-
nējoties. Tāpēc to iedala dabiski iegūtajā un mākslīgi iegūtajā imunitātē. Gan dabiski, gan mākslīgi iegūtā imunitāte var būt aktīva un pasīva. Aktīvā imunitāte ir antivielu veido-
šanās kā atbildes reakcija uz antigēna iekļū-
šanu organismā. Pasīvā imunitāte ir gatavu antivielu ievadīšana. Dabiskā aktīvā imunitāte veidojas, ja cil-
vēks pārslimo kādu slimību, piemēram, masa-
las. Pret daudzām infekcijas slimībām izveidojas imunitāte uz visu mūžu, bet pret citām, piemē-
ram, gripu, īslaicīgāk. Ir arī tādas slimības, pret kurām specifiskā imunitāte neveidojas vispār, piemēram, gonoreja, sifiliss. Dabiskā pasīvā imunitāte piemīt zīdai-
ņiem. To nodrošina gatavu antivielu saņemšana no mātes caur placentu vai ar mātes pienu. Zīdainis ir imūns pret visām tām infekcijas sli-
mībām, pret kurām mātei ir dabiskā vai māks-
līgā imunitāte. Kad māte pārtrauc mazuli zīdīt, viņam šī imunitāte pakāpeniski izzūd un sāk veidoties pašam sava. Mākslīgā aktīvā imunitāte veidojas pēc antigēna ievadīšanas slimību profilakses nolū-
kā. Lai mākslīgi iegūtu aktīvo imunitāti, veic vakcinēšanu - cilvēka organismā ievada no-
vājinātus vai nonāvētus slimību izraisītājus -
mikroorganismus vai to olbaltumvielas. Šādi mikroorganismi slimību neizraisa, taču limfo-
cīti saglabā informāciju par slimību izraisošo antigēnu, un, atkārtoti ar to saskaroties, cil-
vēks nesaslimst. Mūsdienās izmanto vakcīnas, lai izvairītos no daudzām bīstamām slimībām, piemēram, poliomielīta, difterijas, tīfa, stin-
gumkrampjiem, tuberkulozes. Mākslīgā pasīvā imunitāte ir gatavu an-
tivielu - ārstnieciskā seruma - ievadīšana organismā ārstnieciskā nolūkā. Ārstniecisko serumu iegūst no izslimojušu dzīvnieku vai cil-
vēku asinīm. Šādi iegūta imunitāte nav ilgstoša. Imunitātes veidi 129 (/(zzini Leikocītu "sadarbība" imūnsistēmas atbildes veidošanā Kad antigēns ir pārvarējis organisma nespecifiskās imunitātes aizsargbarjeras, sākas reakciju virkne, kurā ir iesaistīti dažādu veidu leikocīti. Efektīvu imūnsistēmas atbildi nodrošina leikocītu mijiedarbība. Organismā nokļuvušie antigēni agrāk vai vēlāk no-
nāk kontaktā ar B-limfocītiem vai T-limfocītiem [sk. shē-
mu). Pēc kontakta ar antigēnu B-limfocīti pārveidojas par plazmatiskajām šūnām jeb plazmocītiem. Plazmo-
cīti cīņai ar antigēnu producē lielu daudzumu antivielu, kuras nokļūst asinīs. Šo antivielu iedarbības mehānismi ir tādi paši kā nespecifiskās imunitātes gadījumā. Taču specifiskās imunitātes gadījumā organismā pret antigē-
nu veidojas noteiktas, tikai tam raksturīgas antivielas. Antivielu klātbūtni asinīs izmanto atsevišķu infekcijas slimību, piemēram, Laima slimības, HIV, masalu, žurku mēra, diagnosticēšanā. Daļa B-limfocītu kļūst par atmi-
ņas šūnām, kas cirkulē asinīs un palielina imūnsistēmas gatavību likvidēt tādus pašus antigēnus atkārtotas i23n-
ficēšanās gadījumā. T-limfocīti, tāpat kā B-limfocīti, identificē antigēnus, bet neizdala antivielas. Pēc kontakta ar antigēnu T-limfo-
cīti sāk strauji dalīties, veidojot vairākas šūnu populācijas ar dažādām funkcijām: vienas noārda antigēnus nesošās šūnas, citas regulē imūnreakcijas vai aktivē imūnšūnas. Pirmoreiz sastopoties ar slimību izraisītāju, atbildes reakcijā iesaistās tikai daži B-limfocīti un T-limfocīti. Taču katrs no tiem atstāj aiz sevis daudzas atmiņas šūnas. Nā-
kamo reizi, kad šie paši slimību izraisītāji iekļūst organismā, atmiņas šūnas iedarbojas uzantigēniem daudzātrāk nekā pirmo reizi. Vairumā gadījumu antigēni tiek iznīcināti tik ātri, ka pat neparādās nekādi infekcijas simptomi. Kā iz-
ņēmumu var minēt, piemēram, gripu. Gripas vīrusi ātri spēj veidot jaunas mutācijas. Atmiņu šūnām sastopoties ar vīrusu, kam bijušas vairākas mutācijas, tās vīrusu vairs neatpazīst, un organisms no jauna saslimst ar gripu. Specifiskās imunitātes reakcijās iesaistās arī citi lei-
kocītu veidi. Audos atrodas aktīvā monocītu forma -
makrofāgi, kas fagocitē antigēnus un antigēnu-antivielu kompleksus. Makrofāgu šūnās notiekantigēna apstrāde, kam seko tā prezentēšana - izstādīšana uz makrofāga virsmas un "iepazīstināšana" ar citām imūnšūnām. Tas atvieglo antigēna atpazīšanu un turpmākās imūnreakci-
jas, piemēram, pret šo antigēnu specializētu T-limfocītu vairošanos. Antigēnu-antivielu kompleksu fagocitēšanā iesaistās arī eozinofilie leikocīti. Fagocitē, apstrada un prezentē Aktivē citu imūnšūnu darbību Saglaba ilgstošu atmiņu par antigēnu Saglaba ilgstošu atmiņu par antigēnu 130 Kādas sekas rada imūnsistēmas darbī-
bas traucējumi? Cilvēkam reizēm ir traucē-
tas imūnsistēmas funkcijas. Šādos gadījumos var attīstīties bīstamas slimības. Raksturīgā-
kie imūnsistēmas darbības traucējumi ir šādi: • autoimūnās slimības - imūnsistēmas "uz-
brukums" sava organisma molekulām un audiem; • imūndeficīts - paaugstināta uzņēmība pret infekcijām; • alerģija - pārāk aktīva imūnreakcija. Autoimūno slimību gadījumā imūnsistē-
ma iedarbojas uz sava organisma audiem kā uz antigēniem un noteiktos audos izraisa iekaisu-
ma reakciju bez infekcijas ierosinātāja klātbūt-
nes. Piemēram, izkaisītā (multiplā) skleroze ir autoimūna slimība, kad imūnsistēma uzbrūk centrālajai nervu sistēmai, izraisot tās darbī-
bas traucējumus. Sākotnējie slimības simptomi ir redzes, līdzsvara un gaitas traucējumi, bet, tai progresējot, var attīstīties paralīze un garī-
gās uztveres traucējumi. Pēdējos gadu desmitos ir izplatījusies ļoti bīstama imūndeficīta slimība - iegūtais imūnsistēmas deficīta sindroms jeb AIDS, kuru izraisa vīruss - cilvēka imūndeficīta vī-
russ jeb HIV. To pirmoreiz atklāja 1981. gadā ASV HIV inficē T-limfocītus, to skaits organis-
mā strauji samazinās, un imūnsistēma nespēj normāli funkcionēt (sk. 3.22. att.). Tā rezultātā imūnsistēmas darbība pasliktinās un cilvēkam, kuram ir AIDS (HIV infekcijas beigu stadija), infekcijas slimības, kas parasti nav bīstamas, var izraisīt nāvi. HIV var pārnest seksuālo kontaktu ceļā, lie-
tojot vienu šļirci, pārlejot inficētas asinis, kā arī veicot pīrsingu vai tetovējumus. Tādēļ pīr-
singu un tetovējumus drīkst veikt tikai sertifi-
cētos salonos un medicīnas iestādēs, kurās lieto sterilus instrumentus. Vispirms HIV parādī-
jās narkomānu un homoseksuālu vīriešu vidū, bet mūsdienās pieaug sieviešu saslimstība un palielinās to inficēto personu skaits, kuras ir jaunākas par 13 gadiem. HIV infekcijai ir vairākas stadijas. • Vīrusa iekļūšana organismā jeb "loga periods". Tas ilgst vidēji 3-6 mēnešus. Infi-
cētā cilvēka asinīs sākotnēji palielinās vīrusu koncentrācija, bet pēc tam tā samazinās. Orga-
nisms vēl nav izstrādājis antivielas pret vīrusu, tāpēc inficēšanos vēl nevar noteikt. Antivielas pret HIV asinīs parādās tikai šī perioda bei-
gās. • Latentais periods. Slēptais periods, kas sākas nepilnu gadu pēc inficēšanās un ilgst 6-12 gadus. Tā laikā turpinās cīņa starp cilvē-
ka imūnsistēmu un HIV, bet cilvēks jūtas ve-
sels. Parasti ir palielināti limfmezgli, jo vīruss vairojas limfoīdajos audos. • Simptomātiskais periods. Pieaugot vī-
rusa daudzumam organismā un samazinoties organisma aizsardzības spējām, inficētajam cil-
vēkam sāk parādīties raksturīgi simptomi. Šajā periodā visbiežāk novēro apetītes zudumu un novājēšanu, nogurumu, drudzi, paaugstinātu temperatūru, hronisku caureju un uzņēmību pret infekcijas slimībām. • AIDS. HIV infekcijas beigu stadija, kad imūnsistēma vairs nespēj pildīt savas funkcijas un cīnīties ar infekcijām vai audzējiem, kas izraisa nāvi. Infekcijai raksturīgu 3.22. att. HTV infekcijas stadijas 131 Pēc Pasaules Veselības organizācijas ('World Health Organization) datiem, 2008. gadā pa-
saulē ar HIVbija inficēti aptuveni 33,4 miljoni cilvēku, bet gada laikā no AIDS miruši aptu-
veni 2 miljoni cilvēku, to skaitā 280 tūkstoši bērnu, kas jaunāki par 15 gadiem. Sevišķi plaši AIDS ir izplatīts Āfrikas un Dienvidaus-
trumu Āzijas valstīs. Rietumeiropā visvairāk AIDS slimnieku ir Spānijā, Francijā un Itā-
lijā. Arī Latvijā strauji pieaug HIV un AIDS izplatība. Latvijā pirmo reizi ar HIV inficētu personu konstatēja 1987. gadā. Pēc Latvijas Infekto-
loģijas centra datiem, uz 2010. gada 1. mar-
tu ar HIV inficēti bija 4647 cilvēki un kopš 1987. gada no AIDS miruši 218 cilvēki. Pagaidām nav atrasts līdzeklis, ar kuru va-
rētu izārstēt AIDS slimnieku. Ir radītas zāles, kas aizkavē HIV iekļūšanu T-limfocītos un līdz ar to pagarina laiku līdz AIDS stadijai. Pēdējos gados arvien biežāk atrodama informācija par zinātnieku veiktajiem pētījumiem, lai iegūtu vakcīnu pret HIV. Nopietnus veselības traucējumus var izrai-
sīt ne tikai imūndeficīts, bet arī pārāk spē-
cīga imūnsistēmas reakcija pret organismam svešām vielām - alerģija. Vielas, kas izrai-
sa alerģiju, sauc par alergēniem. Alergēni, kas iekļūst organismā no ārējās vides, var būt infekciozi (mikroorganismi) vai neinfekciozi (uzturvielas, ziedputekšņi, putekļi, medika-
menti). Atkarībā no tā, kur alerģiskā reakcija norisinās, parādās dažādi simptomi: izsitumi, nieze, šķavas, graušana acīs un acu asarošana. Smagākos gadījumos reaģē bronhi un sākas bronhiālajai astmai līdzīgs lēkmjveida elpas trūkums. Pati smagākā alerģijas izpausme ir anafi-
laktiskais šoks, kura gadījumā vienlaikus ir skarti daudzi orgāni un īsā laika sprīdī, paze-
minoties asinsspiedienam un cilvēkam zaudē-
jot samaņu, var iestāties nāve. Biežāk sastopamās alerģijas ir siena dru-
dzis, alerģisks konjunktivīts (acs gļotādas iekaisums), bronhiālā astma, ekzēma, nātre-
ne, pārtikas alerģija un alerģija pret kukaiņu kodumiem. Alerģija ir daudziem cilvēkiem. Pasaulē līdz 20 % iedzīvotāju ir dažādas pakāpes alerģija vai arī viņi ar to ir slimojuši dzīves laikā. Sevišķi aktuāla šī problēma ir attīstītajās val-
stīs. Viens no būtiskākajiem alerģijas profi-
lakses principiem ir izvairīšanās no alerģijas izraisītājiem. ? Jauniešu grupa Līgosvētkus pavadīja laukos. Uz rīta pusi visi aizgāja gulēt šķūnī, svaigi pļautā sienā. Pēc stundas viens no puišiem pamodās, jo viņam asaroja acis, bija spēcīgas iesnas, klepus, uz sejas parādījās sarkani izsitumi. 1. Kas puisim izraisīja tādu reakciju? 2. Kā pareizi rīkoties šādā situācijā? 132 Limfātisko sistēmu veido limfvadi un limfoīdie orgāni - limfmezgli, liesa, aizkrūtes dziedzeris un sarkanās kaula smadzenes. Limfa ir caurspīdīgs šķidrums, kas vei-
dojas audos. Limfātiskajai sistēmai ir vairākas funkcijas: • uzņem audu šķidruma pārpalikumu un nogādā to atpakaļ asinīs; • absorbē taukus tievās zarnas bārkstiņās un nogādā tos asinīs; • aizsargā organismu pret slimībām. Limfātiskajā sistēmā ietilpst arī limfoīdie orgāni, kuros notiek limfocītu vai-
rošanās un nobriešana. Limfoīdie orgāni palīdz veidot imunitāti. Leikocīti un to producētās vielas nodrošina organisma aizsardzību pret antigēniem - jebkuru organismam svešu vielu, visbiežāk - olbaltumvielu vai polisaharīdu, kas ierosina imūnsistēmas atbildes reakciju. Cilvēkam ir divi imunitātes veidi - nespecifiskā un specifiskā imunitāte. Nespeci-
fisko imunitāti nodrošina trīs aizsardzības veidi: • aizsargbarjeras, • iekaisuma reakcija un • aizsargolbaltumvielas. Dabiskās organisma aizsargbarjeras ir āda un gļotāda, kas izklāj elpošanas un gremošanas traktu, kā arī urīnizvadsistēmu un sievietes dzimumsistēmu. Ja āda vai gļotāda ir bojāta un mikroorganismi iekļūst organismā, rodas iekaisuma reakcija, kas aktivizē leikocītus. Leikocīti fagocitē organismā iekļuvušos antigēnus, bojātās šūnas un toksīnus. Nespecifisko imunitāti nodrošina arī aizsargolbaltumvielas, kuras aktivē organismā iekļuvušie antigēni. Specifiskā jeb iegūtā imunitāte veidojas tikai pret kādu konkrētu antigēnu pēc saskares ar to. Specifisko imunitāti iedala dabiski iegūtajā un mākslīgi iegūtajā. Dabiskā imunitāte rodas, cilvēkam inficējoties, bet mākslīgā - potējoties. Gan da-
biski, gan mākslīgi iegūtā imunitāte var būt aktīva un pasīva. Aktīvā imunitāte ir antivielu veidošanās kā atbildes reakcija uz antigēna iekļūšanu organismā. Pasīvā imunitāte ir gatavu antivielu ievadīšana. Lai mākslīgi iegūtu aktīvo imunitāti, veic vakcinēšanu - cilvēka organismā ievada novājinātus vai nonāvētus slimību izraisītājus - mikroorganismus. Mākslīgā pasī-
vā imunitāte ir gatavu antivielu - ārstnieciskā seruma - ievadīšana organismā ārstnieciskā nolūkā. 133 Pe,tnie,&ie£ais Jark FIZISKĀS SLODZES IETEKME UZ ASINSRITES PARAMETRIEM Situācijas apraksts Lai izsekotu sportistu trenētības dinamikai, sagatavotībai sacensībām un jauniešu atbilstībai dažādiem sporta veidiem, ir izstrādāta metodika trenētības pakāpes noteik-
šanai. Tā balstās uz asinsrites parametru - asinsspiediena un pulsa - izmaiņām slodzes laikā. Vingrinājumiem tiek izmantots veloergometrs - velosipēdam līdzīgs trenažieris, kuram var mainīt slodzi (vatos). Palielinot fizisko slodzi, paātrinās pulss un paaugstinās asinsspiediens, taču trenē-
tam un netrenētam cilvēkam asinsspiediens mainās atšķirīgi. Netrenētam cilvēkam pieaug gan sistoliskais, gan diastoliskais asinsspiediens. Trenētam cilvēkam sistolis-
kais spiediens palielinās, bet diastoliskais - samazinās. Jo lielāka spiedienu starpība, jo vairāk sportists piemērots izturības sporta veidiem. Darba uzdevumi 1. Izlasiet situācijas aprakstu un doto darba gaitu! 2. Iepazīstieties ar dotajiem eksperimenta rezultātiem (sk. tab.)\ 3. No iegūtajiem datiem izvēlieties divus radītājus, pēc kuriem, jūsuprāt, var spriest par sportistu fizisko sagatavotību! 4. Uzrakstiet izvēlētajiem datiem un dotajai darba gaitai atbilstošu pētāmo problēmu, hipotēzi un lielumus - neatkarīgo, atkarīgo un fiksētos! 5. Veiciet izvēlēto datu apstrādi un atspoguļojiet to grafiski! 6. Izanalizējiet apstrādātos datus! Seciniet, kāds ir atsevišķu sportistu un grupu fizis-
kās sagatavotības līmenis un vai viņi var nodarboties ar sporta veidiem, kuros ne-
pieciešama izturība! Pētījumā izmantotais aprīkojums: iekārta asinsspiediena un pulsa mērīšanai, veloergometrs, dators ar programmu datu reģistrēšanai un apstrādei. Darba gaita 1. Pētījums tika veikts Murjāņu Sporta ģimnāzijā sporta ārsta vadībā. 2. Eksperimentā piedalījās 3 jauniešu grupas: • kontroles grupa - fiziski netrenēti jaunieši (kods - c); • volejbolisti (kods - v); • velosipēdisti (kods - p). 3. Eksperimenta sākumā reģistrēja katra jaunieša pulsu un asinsspiedienu (miera stāvoklī). 4. Eksperimenta turpinājumā katrs jaunietis veica vingrinājumu ar veloergometru. Jauniešiem veloergometra slodze sākās ar 100 vatiem, bet jaunietēm - ar 50 va-
tiem. 5. Visa eksperimenta gaitā veloergometra ātrums bija 60 apgriezieni minūtē. Vingrinā-
j ums turpinājās tik ilgi, līdz pulss sasniedza aptuveni 170 reizes minūtē. 6. Ik pēc 2 minūtēm slodzi palielināja par 20 vatiem. Ik pēc 4 minūtēm mērīja asins-
spiedienu un pulsu. Reģi st r ēt i e dati Kods Dzi-
mums Ve-
cums Pulss miera stāvokli (reizes/min) Pulss pēc vingrinājuma (reizes/min) Asinsspiediens miera stāvoklī (mm Hg) Asinsspiediens pēc vingrināju-
ma (mm Hg) Maksi-
mālā slo-
dze (W) Laiks maksimā-
lās slodzes sa-
sniegšanai (min) C1 S 18 91 174 110/70 160/40 190 14 C2 S 18 90 175 120/80 175/90 130 8 C3 S 17 96 169 110/80 120/70 110 6 C4 S 18 89 161 120/70 130/70 130 8 C5 S 18 106 173 120/80 150/60 150 10 C6 V 15 92 177 115/85 165/65 200 10 C7 V 17 104 168 120/75 180/80 180 8 C8 V 16 101 166 110/80 190/70 240 14 C9 V 17 100 173 120/90 165/60 140 4 C10 V 18 93 173 130/80 170/45 160 6 VI V 17 77 173 120/80 200/55 280 18 V2 V 16 56 175 120/65 170/60 240 14 V3 V 19 47 162 140/85 205/55 280 18 V4 V 16 81 169 115/75 200/65 240 14 V5 V 17 80 172 140/95 190/45 240 14 V6 V 16 76 168 125/80 165/75 260 16 V7 V 17 87 175 110/75 195/85 280 18 V8 V 17 73 168 135/80 190/70 260 16 V9 V 18 75 170 155/90 180/60 240 14 VI 0 V 16 83 175 110/85 190/55 240 14 P1 S 18 74 166 100/65 160/75 190 14 P2 S 17 88 169 110/80 155/55 170 12 P3 S 18 89 170 110/70 170/50 150 10 P
4 S 18 78 169 140/90 185/50 130 8 P5 S 17 69 173 110/60 165/50 170 12 P6 V 17 104 173 160/80 215/60 220 12 P7 V 16 84 169 140/90 205/60 260 16 P8 V 17 105 170 160/80 200/50 220 12 P9 V 18 50 168 130/85 175/65 240 14 P10 V 17 81 171 125/80 155/55 200 10 135 Pe,t«ie,c,is&ciis (/arfa TRANSPIRĀCIJU UN ŪDENS UZSŪKŠANOS IETEKMĒJOŠIE FAKTORI Situācijas apraksts Transpirācija - ūdens iztvaikošana caur lapām - siltā un vējainā laikā notiek daudz straujāk nekā vēsā un mitrā laikā. Transpirācijas intensitāti ietekmē arī lapu virsmas laukums. No transpirācijas ir atkarīga ūdens un minerālvielu uzsūkšanās saknēs. Tā rada spēku, kas veicina vielu transportu koksnes vadaudos - transpirācijas sūcējspēku. Notiekot transpirācijai, ūdens tiek "vilkts" vispirms no lapas, tad - no stumbra un sak-
nēm. Jo intensīvāk notiek ūdens iztvaikošana - transpirācija, jo vairāk ūdens uzsūcas saknēs. Ūdens un minerālvielu transporta intensitāti koksnes vadaudos ietekmē arī ūdenī izšķīdušo sāļu koncentrācijas starpība augsnē un sakņu šūnās. Darba uzdevumi 1. Izlasiet situācijas aprakstu! Izvēlieties vienu faktoru, kurš ietekmē transpirāciju un ūdens uzsūkšanos saknēs! 2. Izplānojiet, kādā veidā var mainīt šo faktoru (tā lielumu)! 3. Aplūkojiet eksperimenta iekārtu {sk. att.), iepazīstieties ar eksperimentam ne-
pieciešamajiem piederumiem un izspriediet, kādu lielumu var mērīt, lai noteiktu transpirācijas intensitāti! 4. Nosakiet lielumus - neatkarīgo, atkarīgo, fiksētos! 5. Uzrakstiet pētāmo problēmu un hipotēzi! 6. Izplānojiet eksperimenta darba gaitu, lai tajā atspoguļotos, • kā tiek mainīts neatkarīgais lielums; • kā tiek mērīts atkarīgais lielums; • kā tiek nodrošināti nemainīgi fiksētie lielumi! 7. Papildiniet nepieciešamo piederumu sarakstu atbilstoši izplā-
notajai darba gaitai! 8. Pēc 4-7 dienām veiciet nepieciešamos mērījumus, kas liecina par transpirācijas intensitāti dažādos apstākļos! 9. Veiciet datu reģistrēšanu, apstrādi un atspoguļošanu! 10. Seciniet, kā pētītais faktors ietekmē transpirāciju! Piederumi: mēģeņu statīvs, 9 mēģenes, mērcilindrs (25 ml ± 1 ml), eļļa, vaska krītiņš ūdens līmeņa atzīmēšanai {un citi piederumi). Secinājumi 1. Norādiet, vai izvirzītā hipotēze apstiprinājās! Pierādiet savu secinājumu ar datiem! Ja hipotēze neapstiprinās, aprakstiet atšķirības un izskaidrojiet to varbūtējos cēloņus! 2. Norādiet eksperimenta trūkumus un varbūtējos kļūdu cēloņus! Ūdens (vai sāļu šķīdums) Eksperimenta iekārta 0(zcle,(HLtt(i /
l. Nosauciet atbilstošo jēdzienu! A. Ūdens iztvaikošana caur lapām B. Asinsvadi, pa kuriem asinis plūst uz sirdi C. Asinsvadi, pa kuriem asinis aizplūst no sirds D. Asinis, kurās ir inaz skābekļa, bet daudz oglekļa dioksīda E. Asinis, kurās ir daudz skābekļa, bet maz oglekļa dioksīda F. Asinsrites loks, pa kuru venozās asinis plūst caur plaušām un bagātinās ar skābekli G. Loks, pa kuru arteriālās asinis no sirds plūst uz pārējiem orgāniem un atgriežas atpakaļ sirdī kā venozās asinis H. Organisma aizsardzība pret infekciju izraisītājiem, svešām šūnām, atmirušām šūnām un paša organisma veidotām patoloģiskām šūnām I. Jebkura organismam sveša viela, kas ierosina imūnsistēmas atbildes reakciju J. Olbaltumvielas, kuras spēj savienoties ar antigēniem un neitralizēt tos 2. Norādiet, kurai dzīvnieku grupai atbilst katrs asinsrites veids! A. Slēgta asinsrite; muguras un vēdera asinsvadi; asiņu plūsmu nodrošina vairāku gredzenisko asinsvadu pulsācija B. Vaļēja asinsrite; asinis bagātinās ar skābekli žaunu kapilāros C. Vaļēja asinsrite; gāzu maiņa notiek trahejās; asiņu plūsmai maza nozīme gāzu transportā D. Slēgta asinsrite; viens asinsrites loks; divkameru sirds E. Slēgta asinsrite; divi asinsrites loki; trīskameru sirds; kambarī notiek venozo un arteriālo asiņu sajaukšanās F. Slēgta asinsrite; divi asinsrites loki; četrkameru sirds; asinis bagātinās ar skā-
bekli plaušās 3. Norādiet, kuram asinsvadu veidam - artērijām, kapilāriem vai vēnām -
atbilst katrs apgalvojums! A. Asinsvadi, kuros notiek asiņu satura izmaiņas B. Asinsvadi, kuru sienās nav gludo muskuļu šūnu C. Asinsvadi, kuros notiek asinsspiediena svārstības D. Asinsvadi, kuros ir viszemākais asinsspiediens E. Pienes asinis orgāniem F. Aiznes asinis no orgāniem G. Asinsvadi, kuru sienās ir pusmēness vārstuļi H. Pienes asinis plaušām I. Pienes asinis sirds muskulim J. Bagātinās ar jaunām asins šūnām sarkanajās kaula smadzenēs K, Asinsvadi, uz kuru sienām izgulsnējas holesterīna savienojumi 137 4. Noradiet, kura asinsrites slimība atbilst dotajam aprakstam! Apraksts Asiņu nesarecēšana Asinsspiediena paaugstināšanās Asinsspiediena pazemināšanās Smadzeņu asinsrites traucējums Holesterīna savienojumu nogulsnēšanās uz artēriju sienām Asiņu daudzuma samazināšanās kādā orgānā vai organisma daļā Eritrocītu skaita vai hemoglobīna daudzuma samazināšanās asinīs Kādas sirds muskuļa daļas atmiršana nepietiekamas asins apgādes dēļ Asins recekļu veidošanās asinsvados Slimība Anēmija Ateroskleroze Hemofilija Hipertensija Hipotensija Išēmija Insults Miokarda infarkts Tromboze 5. Aplūkojiet cilvēka asinsrites sistēmas she-
matisko attēlu! 5.1. Nosauciet, kādām asinsrites sistēmas da-
lām - asinsvadiem, sirds dalām - atbilst i 7 ? katrs cipars attēlā! 5.2. Nosauciet ciparus tām asinsrites sistēmas daļām, kurās plūst arteriālas asinis! 5.3. Nosauciet ciparus tām asinsrites sistēmas daļām, kurās notiek asins sastāva izmai-
ņas! » 5.4. Kurā asinsvadā ir visaugstākā glikozes koncentrācija pēc ēšanas? 5.5. Kurā artērijā ir venozas asinis? 5.6. Kurā vēnā ir arteriālas asinis? 6. Tabulā redzami divu jauniešu asins analīžu rezultāti. Izvērtējiet tos un paskaidrojiet, par kādām veselības problēmām liecina vinu asins analīzes! Formelementi Formelementu skaits 1 mm
3 Formelementi Anna ivars Eritrocīti 3 000 000 4 500 000 Leikocīti 5000 15 000 Trombocīti 250 000 200 000 7. Lai noteiktu asinsgrupas, izman-
to standarta serumu testu: iedobēs uz stikliņa iepilina asins serumus, kas satur dažādas antivielas (anti A, anti B, anti Rh (D)). Attēlos parādī-
ta dažādu asinsgrupu noteikšana. Katra stikliņa (testa) iedobēs iepi-
lina viena cilvēka (vienas asinsgru-
pas) asinis. Neiekrāsots aplītis nozī-
mē, ka asinis nesarec - aglutinācija nenotiek. Punktots aplītis nozīmē, ka notiek asiņu sarecēšana - aglu-
tinācija. Izanalizējiet standarta serumu testus! Nosakiet, kāda asinsgru-
pa ir katram cilvēkam! Atbildi pamatojiet! l. 2. 3. 4. o » m Anti A Anti B Anti Rh (D) » m O Anti A Anti B Anti Rh (D) » O » Anti A Anti B Anti Rh (D) O O O Anti A Anti B Anti Rh (D) R 8. Izanalizējiet aprakstīto situāciju un atbildiet uz jautājumiem! Meitenes staigāja pa pļavu un vāca tējai āboliņa ziedus. Vienai no viņām pie auss iedzēla bite. Dažu minūšu laikā viņai piepampa seja, elpa kļuva sēcoša. Kāpēc meitenei bija tāda reakcija uz bites dzēlienu? Kā pareizi rīkoties šādā situācijā? 9. Izanalizējiet Latvijas Infektoloģijas centra datus par HIV infekcijas izpla-
tību Latvijā uz 2010. gada 1. martu! 9.1. Izvērtējiet grafikos dotos datus! Izdariet vismaz 5 secinājumus par HIV inficēto skaita dinamiku pētītajā periodā! 9.2. Prognozējiet HIV inficēto un no AIDS mirušo skaita dinamiku tuvākajos 10 gados! Pamatojiet savu viedokli! 5000 4000 3000 2000 1000 HIV inficētie AIDS stadijā Miruši HIV stadijā Miruši AIDS stadijā 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 Kopējais IIIV infekcijas un AIDS gadījumu skaits kopš 1987. gada 139 HIV inficētie AIDS stadijā Miruši HIV stadijā 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 Jauno HIV infekcijas un AIDS gadījumu skaits katrā gadā 802 0- 9 10-14 15-19 20- 24 25- 29 30-34 35-39 40- 44 45- 49 >50 Kopīgo HIV infekcijas gadījumu sadalījums dzimumu un vecumu grupās 10. Attēlā redzama eksperimenta iekārta - potometrs. 10.1. Kādu auga dzīvības procesu iespējams pētīt ar šo iekārtu? 10.2. Kādi faktori ietekmē šī auga dzīvības procesu? 10.3. Kādi mērījumi jāveic, lai novērtētu, kāda ir no-
teikta faktora ietekme uz šo dzīvības procesu? 10.4. Izvēlieties vienu no ietekmējošiem faktoriem un izplānojiet eksperimentu tā ietekmes pētīšanai! 10.5. Kādi ir eksperimenta lielumi: neatkarīgais, atkarīgais, fiksētie? 10.6. Kāda ir eksperimenta pētāmā problēma un hipotēze? 10.7. Uzrakstiet eksperimenta darba gaitu, lai tajā atspoguļotos, • kā tiek mainīts neatkarīgais lielums; • kā tiek mērīts atkarīgais lielums; • kā tiek nodrošināti nemainīgi fiksētie lielumi! Stikla caurulīte ar tilpuma iedalām Piltuve ūdens papildināšanai Metāla spailes gumijas caurules aizspiešanai 140 3.3. ELPOŠANA Kas ir elpošana? Nereti jēdziens "elpo-
šana" tiek vienkāršots un to saprot tikai kā gāzu - skābekļa un oglekļa dioksīda - maiņu. Elpošana ir veids, kā dzīvās šūnas iegūst ener-
ģiju. Gāzu maiņa ir nepieciešama, lai piegādātu šūnām vajadzīgo skābekli un aizvadītu elpoša-
nas procesā radušos oglekļa dioksīdu. Elpošanu var salīdzināt ar degvielas dedzi-
nāšanu automašīnas dzinējā, lai iegūtu ener-
ģiju, kas darbina motoru. Vairumam organis-
ma šūnu "kurināmais" ir organiskās vielas, piemēram, glikoze. Kad oksidējas organiskās vielas, rodas enerģija, kura tiek izmantota ATP ražošanai. Tāpat kā automašīnas dzinējā, arī šūnu elpošanas procesā daļa enerģijas izdalās siltumenerģijas veidā. Elpošanu var attēlot ar šādu vienādojumu: organiskās vielas + 0
2 -> -> C0
2 + H
20 + enerģija (ATP + siltums). Lielākajai daļai organismu organisko vielu oksidēšanai ir nepieciešams skābeklis. Organismus, kuriem elpošanai ir nepiecie-
šams skābeklis, sauc par aerobiem organis-
miem. Daļa organismu, piemēram, baktērijas un raugi, enerģiju var ražot bezskābekļa apstākļos. Organismus, kuriem elpošanai nav nepie-
ciešams skābeklis, sauc par anaerobiem or-
ganismiem. Anaerobi galvenokārt ir prokarioti, kā arī dažas eikariotu sugas, piemēram, citu dzīvnie-
ku gremošanas traktā mītoši vienšūņi, kā arī parazītiskie tārpi - lenteņi, cērmes. Anaerobos organismus, kas spēj dzīvot tikai bezskābekļa vidē, sauc par obligātajiem anaerobiem, bet tos anaerobos organismus, kuri spēj dzīvot gan bezskābekļa vidē, gan vidē, kurā ir skābek-
lis, sauc par fakultatīvajiem anaerobiem. Eikariotiem anaerobā elpošana var notikt atse-
višķos audos, piemēram, skeleta muskuļaudos, ja tiem nepietiek skābekļa. Kā gāzu maiņa un elpošana notiek augiem? Tāpat kā citi aerobie organismi, arī augli šūnas enerģijas ražošanai patērē skābekli un izdala oglekļa dioksīdu. Augos skābeklis iekļūst galvenokārt caur atvārsnītēm, kas re-
gulē gāzu apmaiņu (sk. 3.23. att.). Augiem gāzu maiņa norisinās gan dienā, gan naktī. Gaismā, kad hloroplastos noris fotosintēze, 3.23. att. Atvārsnītes Hloroplasti Atvārsnītes slēdzējšūnas Lapas epidermas _-,šūnas Atvārsnītes •sprauga 141 izdalītais skābeklis uzreiz nonāk mitohondri-
jos, kur tiek izmantots šūnu elpošanai. Foto-
sintēze notiek intensīvāk nekā šūnu elpoša-
na, tāpēc augu šūnas patērē mazāk skābekļa, nekā saražo. Fotosintēzē saražotā skābekļa pārpalikums difundē ārā caur parenhīmas šūnu membrānu un atvārsnītēm. Naktī, kad fotosintēze nenotiek, augi skābekli neizdala, bet patērē. Kā gāzu maiņa notiek dzīvniekiem? Vienkāršākiem dzīvniekiem, piemēram, zarn-
dobumaiņiem, sūkļiem, plakantārpiem un veltņtārpiem, nav speciālu elpošanas orgānu un gāzu maiņa notiek caur visu ķermeņa virsmu {sk. 3.24. att.). Arī posmtārpi elpo caur ādu, taču visas viņu šūnas nesaskaras ar ādu, tāpēc skābekļa piegādi un oglekļa di-
oksīda aizvadīšanu no šūnām veic asinsrites orgānu sistēma. Augstāk attīstītiem organismiem ir izveido-
jušies elpošanas orgāni, kuros notiek gāzu maiņa ar apkārtējo vidi un asinīm. Asinsrite nodrošina, lai skābeklis piekļūtu visām orga-
nisma šūnām un no organisma tiktu izvadīts oglekļa dioksīds {sk. 3.25. att.). Elpošanas orgā-
ni ir pielāgoti dzīvnieka dzīves videi. Gāzu mai-
ņu ūdenī nodrošina žaunas, bet gaisā - plaušas vai trahejas {sk. 3.26. att.). Ūdensdzīvnieki uzņem skābekli un izdala oglekļa dioksīdu caur žaunām. Žaunas ir dažādu veidu ķermeņa izaugumi, kuriem apkārt ska-
lojas ūdens. Ārējās žaunas ir brīvi atstāvoši ķermeņa izaugumi. Tās ir, piemēram, daudz-
sartārpiem, viendienīšu kāpuriem, abinieku Šūnas Muskuļ-
audu slānis Epiderma c o? 3.24. att. Gāzu maiņa caur ķermeņa virsmu kurkuļiem {sk. 3.27. A att.). Iekšējās žaunas ir ietvertas dažādos ķermeņa dobumos. Tās ir, piemēram, vēžiem, zivīm {sk. 3.27. B att.). Žaunu izaugumos tuvu ārējai virsmai atrodas kapilāru tīkls. Zivju žaunu lapiņās asinis plūst pretēji ūdens plūsmai žaunās, tādēļ tās spēj pievienot 80-90 % no ūdenī izšķīdušā skābekļa. Ūdens, kas plūst caur žaunām, piegādā skābekli un aizvada prom oglekļa dioksīdu. Žaunas savu funkciju var veikt tikai ūdenī, tomēr arī dažiem sauszemes dzīvniekiem, piemēram, mitrenēm, ir žaunas. Šiem dzīvniekiem žaunu virsmu klāj plāna ūdens kārtiņa. Dažām dzīvnieku grupām, piemēram, ku-
kaiņiem un daudzkājiem, elpošanas orgānus veido sazarotu caurulīšu sistēma - trahejas {sk. 3.28. att. 144. Ipp.). Abpus ķermenim at-
rodas stigmas - elpatveres, pa kurām gaiss Gāzu mainas veidi dzīvniekiem 142 3.25. att. Gāzu maiņa un elpošana 1. Elpošanas orgānos notiek gāzu maiņa starp asinīm un apkārtējo vidi. 2. Gāzu transports asinīs. 3. Gāzu maiņa starp asinīm un audu šūnām. 4. Sūnu elpošana. Ārējās žaunas Iekšējās žaunas (kurkuļi, daudzsartārpi) (vēži, zivis) Organiskās vielas + 0
2 -> C0
2 -I- H
20 + enerģija skābeklis 3.26. att. Elpošanas orgānu veidi Trahejas (kukaiņi) - gaiss vai ūdens Elpošanas orgāns Plaušas (rāpuļi, putni, zīdītāji) oglekļa dioksīds Vide, ar kuru notiek gāzu maiņa, nokļūst trahejās. Resnākās trahejas no iekš-
puses klāj hitīna slānis, kuram ir gredzenveida uzbiezinājumi. Tie neļauj trahejām saplakt. Trahejas sazarojas arvien sīkāk un saskaras ar organisma šūnām. Sūnas saņem skābekli un izvada oglekļa dioksīdu difūzijas ceļā. Dau-
dziem kukaiņiem atsevišķi traheju zari veido paplašinājumus - gaisa maisus. Kukaiņu asins-
rites sistēmai elpošanas procesā nav nozīmes, jo gāzu maiņu efektīvi nodrošina traheju sis-
tēma. Sauszemes mugurkaulnieki un cilvēki elpo ar plaušām. Arī plaušgliemežiem un zirnek-
ļiem ir viena primitīva maisveida plauša. Da-
žiem astainajiem abiniekiem plaušas atgādi-
na gludus maisus, kuru sienās ir sazarojušies asinsvadi. Bezastainajiem abiniekiem uz plau-
šu iekšējām sienām ir krokas un izaugumi, kas 3.27. att. Žaunu veidi A. Arējās žaunas (aksolotls) B. Iekšējās žaunas (tunzivs) Zivs žaunām ir četri žaunu loki, kas atrodas abpus rīk-
lei. Žaunu loku ieliektajā malā ir bārkstiņas, kas aiztur sīkas vielu daļiņas un neļauj žaunām piesārņoties, bet izliektajā malā - žaunu lapiņas. Katra žaunu lapiņa ir veidota no sīkām plātnītēm, kurās ir kapilāri. 143 maisi 3.28. att. Kukaiņu elpošanas sistēma palielina virsmu. Rāpuļiem plaušu iekšējā virs-
ma ir daudz sīkāk krokota nekā abiniekiem. Abiniekiem gāzu maiņa notiek arī caur ādu. Tajā ir daudz kapilāru un gļotu dziedzeru, kas ādu vienmēr uztur mitru. Skābeklis šķīst gļo-
tās, bet pēc tam difundē asinīs. Uz sauszemes abiniekiem gāzu maiņa notiek gan plaušās, gan caur ādu, bet ūdenī - tikai caur āclu. Putniem, zīdītājiem un cilvēkam no rīkles atiet traheja, kas leja sdaļā sazarojas divos bronhos. Katrs bronhs ieiet savā plaušā, kur sazarojas daudzos sīkos zaros - bronhiolās. Katrai bronhiolai galā ir daudz sīku, dobu pūs-
līšu - plaušu alveolas. Lidojošiem putniem ir divkārša elpošana -
viņiem no plaušām atiet gaisa maisi (sk. 3.29. att.). Ieelpas laikā svaigs gaiss piepilda plaušas un pakaļējos gaisa maisus, bet gaiss, kurā jau notikusi gāzu maiņa, no plaušām ieplūst priekšējos gaisa maisos. Izelpas laikā tiek saspiesti gan priekšējie, gan pakaļējie gai-
sa maisi. Gaiss no pakaļējiem gaisa maisiem piepilda plaušas, kur notiek gāzu maiņa. Gaiss no priekšējiem gaisa maisiem izplūst trahejā. Tādējādi plaušās nepārtraukti ir ar skābekli bagāts gaiss. Kad putns lido, spēcīgie krūšu muskuļi vienlaikus kustina gan spārnus, gan saspiež un atslābina gaisa maisus. Zīdītājiem trahejas augšdaļā atrodas balsene, kurā ir elastīgas balss saites, starp kurām plūst gaiss, un, saitēm vibrējot, rodas skaņa. Put-
niem balss aparāts atrodas trahejas apakšdaļā. Kas nodrošina gāzu maiņu alveolās? Al-
veolu sieniņas ir ļoti plānas. Tās ir veidotas ti-
kai no plakanā, vienkārtainā epitēlija - vienas plānu šūnu kārtas. Šūnas izdala īpašu vielu (surfaktantu), kas neļauj saplakt alveolām. Al-
veolas aptver blīvs kapilāru tīkls (sk. 3.30. att.). Caur mitrajām alveolu sienām un kapilāriem notiek gāzu maiņa. Skābeklis no alveolās eso-
šā gaisa nonāk asinīs, bet oglekļa dioksīds no asinīm - plaušu alveolās. Gaiss plaušās iekļūst un tiek izvadīts no tām pa elpceļiem. Gaisā ir vidēji 21 % skābekļa un 0,04 % oglekļa dioksīda. Gāzu maiņas laikā asinīs pār-
iet 5 % no gaisā esošā skābekļa, tātad izelpotajā gaisā ir aptuveni 16 % skābekļa, bet oglekļa dioksīda koncentrācija palielinās līdz 4 %. Kā notiek ieelpa un izelpa? Plaušas ir pa-
sīvs orgāns - tajās nav muskuļaudu. Gaisa ieplū-
di plaušās un izplūdi no tām rāpuļiem, putniem un zīdītājiem nodrošina krūškurvja kustības, kuras izraisa ribstarpu muskuļi un diafragma. Ieelpas laikā saraujas ribstarpu un diafragmas muskuļi, ribas paceļas uz augšu, bet diafrag-
ma noslīd - krūškurvja tilpums palielinās un Traheja Priekšējie gaisa maisi / Traheja \ A ""^Plaušas \ i Pakaļējie ^gaisa maisi Ķ Ieelpa Izelpa Gaiss, kurā ir mazāka skābekļa koncentrācija Svaigs gaiss, kurā ir augstāka skābekļa kon-
centrācija 3.29. att. Putnu divkāršā elpošana 144 Deguna Rīkle— Balsene Bronhi Traheja Kapilāru tīkls Bronhiola Arteriola Vēnula Alveolas 3.30. att. Cilvēka elpošanas orgānu sistēma gaiss ieplūst plaušās. Muskuļiem atslābstot, ribas noslīd uz leju, diafragma iespiežas krūšu dobumā - krūškurvja tilpums samazinās un notiek izelpa - gaiss tiek izspiests no plaušām. Mugurkaulniekiem elpošanas ritmiskumu regulē elpošanas centrs, kas atrodas iegare-
najās smadzenēs. Elpošanas centru uzbudina oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanās asinīs, bet kavē - plaušu izplešanās. Asinsvadu sienās atrodas receptori, kas uztver oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanos. Elpoša-
nas centra sūtītie nervu impulsi liek sarauties elpošanas muskuļiem, un notiek ieelpa. Ieelpas laikā, plaušām izplešoties, no plaušās esošajiem iestiepuma receptoriem sūtītie nervu impulsi kavē elpošanas centru iegarenajās smadzenēs, elpošanas muskuļi atslābst, un sākas izelpa. Mugurkaulniekiem elpošanas dziļums un biežums tiek pieskaņots vielmaiņas intensitā-
tei. Pieaudzis cilvēks mierīgos apstākļos elpo vidēji 16-20 reižu minūtē, vienā reizē ieelpojot aptuveni 0,5 litrus gaisa. No šī daudzuma ap-
tuveni 0,15 litri paliek elpceļos, bet 0,35 litri nonāk alveolās un piedalās gāzu maiņā. Fi-
ziskās slodzes laikā ieelpotā gaisa tilpums un elpošanas biežums pieaug. Visdziļākās ieelpas laikā cilvēks ieelpo ap-
tuveni 2 litrus gaisa, bet visdziļākās izelpas laikā izelpo par 1,5 litriem vairāk gaisa, nekā bija ieelpots. Tādējādi maksimālais gaisa dau-
dzums, ko cilvēks izelpo pēc visdziļākās ieel-
pas, ir aptuveni 3,5 litri. To sauc par plaušu dzīvības tilpumu jeb plaušu vitālo kapacitāti. Cilvēkam, kas nodarbojas ar sportu, plaušu dzīvības tilpums var būt 5-6 litri. Arī pēc vis-
dziļākās izelpas plaušās paliek aptuveni 1 litrs gaisa, jo plaušas nekad nesaplok. Elpceļos atrodas receptori, kuru kairinājums izraisa elpošanas aizsargrefleksus - šķaudīša-
nu un klepošanu. Šķaudīšanu izraisa deguna dobuma, bet klepošanu - balsenes, trahejas un bronhu receptoru kairinājumi. Nonākot de-
guna dobumā, gaiss tiek filtrēts, mitrināts un sasildīts. Deguna dobuma gļotādā ir dauclz ka-
pilāru, kas sasilda gaisu. Gan deguna gļotādu, gan traheju, bronhus un bronhiolas klāj skrop-
stiņepitēlijs, kas attīra elpceļus no putekļiem un mikroorganismiem. Gļotas salipina putek-
ļus un mikroorganismus, bet epitēlija šūnu skropstiņu viļņveidīgās kustības izvada tās no elpceļiem. Klepošana un šķaudīšana veicina gļotu izvadīšanu no elpceļiem. 145 Uzzini Elpošanas orgānu slimības Elpošanas orgāniem ir tieša saskarsme ar apkārtējo vidi, tāpēc šī orgānu sistēma ir pakļauta dažādām in-
fekcijām. Parasti ar infekcijas ierosinātājiem "izrēķinās" imūnsistēma, taču, ja organisma pretestības spējas ir no-
vājinātas, infekcijas ierosinātājs "gūst virsroku" un sākas saslimšana. Smagākās elpošanas orgānu infekcijas ir angīna, dif-
terija, plaušu karsonis jeb pneimonija un tuberkuloze. Angīna ir augšējo elpceļu, visbiežāk aukslēju mande-
ļu, iekaisums. Ar angīnu vairāk slimo bērni un jaunieši. Angīnas ierosinātāji parasti ir strutu veidošanos izraisošas baktērijas (streptokoki, stafilokoki), vīrusi vai patogēnās sēnes. Slimniekam parasti palielinās un kļūst sāpīgas auk-
slēju mandeles, uz tām redzami strutaini veidojumi, pa-
augstinās temperatūra. Pret angīnu neveidojas specifiskā imunitāte, tāpēc ar šo slimību var slimot vairākkārt. Difterijai ir vairākas formas atkarībā no tā, kādi or-
gāni ir inficēti. Šai infekcijas slimībai raksturīga plēvainu aplikumu veidošanās uz gļotādām un ādas. Visbiežāk ar difterijas nūjiņu tiek inficēti elpceļi, retāk - dzimumor-
gānu gļotāda, acu gļotāda un āda. Nonākot uz vienas no iepriekš minētajām vietām, mikroorganisms tur sāk vairoties un izdalīt toksīnus. Pirmajās slimības dienās dif-
terijas toksīna dēļ attīstās gļotādas iekaisums: apsārtums, tūska un šūnu bojāeja un īpašu plēvju veidošanās. Tajā pašā laikā difterijas toksīni uzsūcas asinīs un izplatās pa visu organismu. Tie iedarbojas toksiski uz sirds muskuli, radot muskuļa iekaisumu, skar nervu sistēmu, bojājot nervu šķiedras, kā arī rada nieru, aknu un virsnieru audu bojāeju. Parasti ar difteriju slimo nevakcinēti cilvēki vai arī tie, kuru imūnsistēma ir novājināta. Plaušu karsonis ir smaga plaušu infekcijas slimība, kuru visbiežāk izraisa baktērijas (pneimokoki), kas pastā-
vīgi atrodas uz elpceļu gļotādas. To aktivēšanos veicina saaukstēšanās, pārpūle, traumas, akūtas vīrusu infekcijas. Slimībai raksturīgs ass klepus, nespēks, apgrūtināta el-
pošana, stipri paaugstināta temperatūra. Infekcija izraisa gļotu un strutu uzkrāšanos alveolās, tādējādi apgrūtinot gāzu maiņu. Infekcijas perēkļus var saskatīt, veicot plau-
šu rentgenu. Specifiskā imunitāte neveidojas pret visām baktērijām, kas izraisa plaušu karsoni, tāpēc ar šo slimību var slimot vairākkārt. Plaušu tuberkulozi izraisa baktērija, kuru sauc par tuberkulozes nūjiņu. Tā ir lipīga slimība, ar kuru cilvēks parasti inficējas no slima cilvēka, tam runājot, klepojot, šķaudot.Tuberkulozes nūjiņām nonākot plaušās, leikocīti rada aizsargkapsulas (tuberkulus), izolējot tās no pārējā organisma. Ja organisma aizsargspējas ir labas, baktērijas ilgstoši tiek "turētas ieslodzījumā". Samazinoties aizsarg-
spējām, baktērijas var atbrīvoties no aizsargkapsulām un izraisīt saslimšanu. Tuberkulozes slimniekam sairst alveolas un to vietā rodas neelastīgi saistaudi. Slimības pazīmes ir klepus ar krēpām, reizēm - ar asiņu piejau-
kumu. Līdz 20. gs. vidum tuberkuloze parasti beidzās letāli, bet līdz ar antibiotiku atklāšanu slimību var izār-
stēt. Situāciju pasliktina tas, ka rodas jauni tuberkulozes nūjiņu celmi, kuri ir izturīgi (rezistenti) pret medicīnas praksē izmantotajām antibiotikām. īpaši uzņēmīgi pret tuberkulozi ir mazi bērni, tāpēc ārsti iesaka viņus vakcinēt pret tuberkulozi. Atšķirībā no visām iepriekšminētajām slimībām plau-
šu vēzis nav infekcijas slimība.Tāpat kā citus ļaundabīgos audzējus, to izraisa "nepareizo"šūnu savairošanās. Plaušu vēža veidošanos veicina dažādi kancerogēnie faktori, kas rada izmaiņas šūnu iedzimtības materiālā. Sākumā vēzis ir lokalizēts vienā vietā, bet pēc kāda laika daļa šūnu atdalās un iespiežas citos audos - veido metastāzes. Plaušās vēzis var izplatīties tik ilgi, līdz nosprosto bronhus un plaušas vairs nevar saņemt gaisu. Bojātā plauša sabrūk, un rodas infekcija. Lielākajā daļā gadījumu plaušu vēža attīstības iemesls ir smēķēšana. Uzskata, ka aktīva smēķēšana pa-
augstina saslimšanas risku ar plaušu vēzi 13 reizes, bet pasīvā smēķēšana - 1,3 reizes. Plaušu vēža attīstībai ir arī citi riska faktori: kontakts ar azbestu, radonu, arsēnu un citām kancerogēnām vielām; radioaktīvais starojums; plaušu infekcijas. 146 Elpošana ir veids, kā organismi iegūst enerģiju. Elpo visas dzīvās šūnas. Lielākajai daļai organismu elpošanas procesā organisko vielu oksidēšanai ir nepieciešams skā-
beklis. Tos sauc par aerobiem organismiem. Daļa organismu, piemēram, baktē-
rijas un raugi, enerģiju var ražot bezskābekļa apstākļos. Tos sauc par anaerobiem organismiem. Tāpat kā citi aerobie organismi, arī augu šūnas enerģijas ražošanai patērē skābekli un izdala oglekļa dioksīdu. Augiem gāzu maiņa notiek galvenokārt caur atvārsnītēm. Primitīvākiem dzīvniekiem - zarndobumaiņiem, sūkļiem, plakantārpiem un veltņ-
tārpiem - gāzu maiņa notiek caur visu ķermeņa virsmu. Arī posmtārpi elpo caur ādu, taču viņu šūnām nav tiešas saskarsmes ar ārējo vidi, tāpēc skābekļa piegādi un oglekļa dioksīda aizvadīšanu no šūnām veic asinsrite. Augstāk attīstītajiem organismiem ir izveidojušies elpošanas orgāni, kuros notiek gāzu maiņa ar apkārtējo vidi un asinīm. Asinsrite nodrošina, lai skābeklis piekļūtu visām organisma šūnām un no organisma tiktu izvadīts oglekļa dioksīds. Ūdensdzīvnieki uzņem skābekli un izdala oglekļa dioksīdu caur žaunām. Kukai-
ņiem un daudzkājiem elpošanas orgānus veido sazarotu caurulīšu sistēma - trahe-
jas. Sauszemes mugurkaulnieki un cilvēks elpo ar plaušām. Abiniekiem ir primitī-
vas maisveida plaušas un gāzu maiņa notiek arī caur ādu. Rāpuļiem plaušu iekšējā virsma ir daudz sīkāk krokota nekā abiniekiem. Putniem un zīdītājiem plaušas ir veidotas no pūslīšiem - alveolām. Lidojošiem putniem ir divkārša elpošana - viņiem no plaušām atiet gaisa maisi. Putniem, zīdītājiem un cilvēkam no rīkles atzarojas traheja, kas lejasdaļā sadalās divos bronhos. Katrs bronhs ieiet savā plaušā, kur sazarojas daudzos sīkos zaros -
bronhiolās. Katrai bronhiolai galā ir daudz sīku, dobu pūslīšu - plaušu alveolas. Alveolas aptver kapilāri. Caur alveolu sienām un kapilāriem notiek gāzu maiņa. Rāpuļiem, putniem un zīdītājiem gaisa ieplūdi plaušās un izplūdi no tām nodrošina krūškurvja kustības, kuras izraisa ribstarpu muskuļi un diafragma. Mugurkaul-
niekiem elpošanas ritmiskumu regulē elpošanas centrs, kas atrodas iegarenajās smadzenēs. Elpošanas centru uzbudina oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināša-
nās asinīs, bet kavē - plaušu izplešanās. ? Dacei un Jānim ir 18 gadi. Dace elpo 20 reižu minūtē, viņas ieelpas tilpums ir 0,7 litri. Jānis elpo 40 reižu minūtē ar ieelpas tilpumu 0,3 litri. 1. Cik daudz skābekļa pāriet asinīs vienā minūtē katram jaunietim? 2. Kāpēc jauniešiem ir atšķirīgi elpošanas rādītāji? 147 3.4. VIELU IZVADĪŠANA Kādas vielas organismi izvada? Organis-
mu vielmaiņu noslēdzošais posms ir vielmaiņas galaproduktu vai specifisku sekrētu izvadīša-
na. Piemēram, augi caur atvārsnītēm izvada oglekļa dioksīdu un skābekli, kas rodas kā blakusprodukts fotosintēzē. Caur atvārsnītēm notiek arī ūdens iztvaikošana (sk. 112. Ipp.). Atsevišķiem augiem, piemēram, filodendriem, liekais ūdens, kas neizdalās iztvaikojot, tiek izvadīts pa speciālām atvārsnītēm lapu malās. Ne vienmēr vielmaiņas galaprodukti tiek iz-
vadīti no organisma. Piemēram, dažiem augiem tie savienojas ar sāļiem, veidojot nešķīstošus kristālus, kas uzkrājas augā. Daudzgadīgajiem augiem vielmaiņas galaprodukti sakrājas lapās vai stublājā, kas rudenī atmirst. Piemēram, skābeņu lapās un rabarberu lapu kātos vasa-
ras otrajā pusē samērā augstā koncentrācijā ir skābeņskābe, tādēļ tos šajā laikā nav ieteicams lietot pārtikā. Dzīvnieki izvada no organisma ūdenī šķīstošos vielmaiņas galaproduktus, bet ūdenī nešķīstošās vielas uzkrājas taukaudos. Organismi izvada ne tikai vielmaiņas gala-
produktus, bet arī vielas, kurām piemīt spe-
cifiskas funkcijas. Piemēram, augu sveķiem ir aizsargfunkcija. Atsevišķi dzīvnieki, pie-
mēram, klaunzivis, izdala gļotas, kas pasargā organismu no kaitīgās vides iedarbības. Dau-
dziem zīdītājiem, piemēram, bebriem, ādā ir smirddziedzeri, kas sekretē gaistošas vielas, ar kurām viņi iezīmē savu teritoriju un "nodod informāciju" saviem sugasbrāļiem. Šajā nodaļā ir pastāstīts par organismam kaitīgo vielu izvadīšanu. Vairums organismu vielmaiņas galaproduktus izvada difūzijas ceļā. Dzīvnieki ir vienīgie, kuriem vielu izvadīšanu nodrošina šai funkcijai specializējušies orgā-
ni - izvadorgānu sistēma. Kāpēc dzīvniekiem nepieciešama iz-
vadorgānu sistēma? Vielmaiņas procesi notiek katrā dzīvnieka šūnā, un katra dzīvā šūna izdala vielmaiņas galaproduktus. Lai organisms varētu normāli funkcionēt, visas kaitīgās vielas, to skaitā vielmaiņas galapro-
duktus, dažādas toksiskas vielas, lieko ūdeni, sāļus un medikamentus, nepieciešams izvadīt no organisma. Primitīvākie dzīvnieki - sūkļi un zarndobumaiņi - nevajadzīgās vielas izvada tieši - no šūnām apkārtējā vidē difūzijas ceļā. Pārējo dzīvnieku šūnām nav tieša kontakta ar apkārtējo vidi, un šo funkciju veic izvadorgānu sistēma. Vielmaiņas galaprodukti no šūnām nonāk šūnstarpu šķidrumā. Pēc tam šīs vielas nonāk hemolimfā vai asinīs, bet no tām — iz-
vadorgānos. Izvadorgānu sistēmai ir svarīga loma iekšējās vides nemainības uzturēšanā un organisma šķidruma līdzsvara regulēšanā. Iekšējās vides nemainību sauc par homeostāzi (sengr. vai. homoios — līdzīgs, s lasis — stāvēšana). Viena no nozīmīgākajām izvadorgānu funkci-
jām ir izvadīt slāpekļa atkritumproduktus, kas rodas, noārdoties slāpekli saturošu vielu mole-
kulām, piemēram, aminoskābēm. Lai organisms varētu izmantot aminoskābes kā enerģijas avotu uzreiz vai uzkrāt rezerves vielu (tauku, ogļhid-
148 Izvadorgānu funkcionālā nozīme Vielmaiņas Šūna galaprodukti Asinsrite Izvadorgani Šūna Asinsrite Izvadorgani Vielmaiņas galaprodukti Apkārtēja vide rātu) veidā, no aminoskābēm ir jāatdala amino-
grupas (-NH
2), jo tās neietilpst rezervē uzkrā-
jamo vielu sastāvā. Atkarībā no dzīvnieka sugas šīs aminogrupas tiek pārvērstas par amonjaku, urīnvielu vai urīnskābi un izvadītas no orga-
nisma. Ūdensdzīvnieki izvada amonjaku kopā ar lielu daudzumu ūdens. Sauszemes bezmu-
gurkaulnieki, putni un rāpuļi izvada urīnskābi. Abinieki un zīdītāji izvada urīnvielu. Kā evolūcijas gaitā pilnveidojušās dzīv-
nieku izvadorgānu sistēmas? Visvienkāršā-
kā izvadorgānu sistēma ir plakantārpiem, pie-
mēram, planārijām (sk. 3.31. A att.). Tā sastāv no diviem zarotiem izvadkanāliem (protone-
frīdijiem), kuru izvadporas atrodas uz ķerme-
ņa virsmas. Izvadkanāli sākas ar zvaigžņveida šūnām, kuras savāc atkritumvielas no šūnstar-
pu šķidruma. Šīm šūnām ir skropstiņas, kuras kustas un pārvieto atkritumvielas pa izvadka-
nāliem ārā no organisma. Posmtārpiem, piemēram, sliekām, katrā ķer-
meņa posmā ir tievi kanāliņi (metanefrīdiji). Tie sākas ar piltuvveida veidojumu un noslēdzas ar izvadporu uz ķermeņa virsmas. Šķidrums no ķermeņa dobuma ieplūst izvadkanālos. Daži sāļi un citas organismam nepieciešamās vielas caur kanālu sieniņu tiek uzsūktas atpakaļ, bet kaitī-
gie vielmaiņas produkti - izvadīti no organisma. Vēžiem izvadorgāni ir zaļie dziedzeri (sk. 3.31. B att.). Tie atrodas galvā pie antenu pa-
mata. Katram dziedzerim ir pūšļveida rezer-
vuārs un izvadkanāls. Vielmaiņas galaprodukti no asinīm nokļūst rezervuārā un pa izvadkanā-
lu tiek izvadīti no organisma. Kukaiņu un zirnekļu izvadorgāni ir Mal-
pīgija vadi (sk. 3.31. C att.). Tās ir garas, muskuļotas caurules, kas saistītas ar gremo-
šanas traktu. Vielmaiņas galaprodukti no he-
molimfas nokļūst Malpīgija vados, kur veidojas grūti šķīstoši urīnskābes kristāli un atbrīvojas ūdens, kas pēc tam uzsūcas Malpīgija vadu sienās un nonāk atpakaļ hemolimfā. Musku-
ļu kontrakcijas nodrošina urīnskābes kristālu pārvietošanos pa Malpīgija vadiem zarnu trak-
ta virzienā. Zarnu traktā Malpīgija vadu saturs sajaucas ar ekskrementiem. Ūdens tiek atsūkts atpakaļ, bet vielmaiņas galaprodukti - izvadīti no organisma pa anālo atveri kopā ar gremoša-
nas atkritumvielām. A. Planārijas izvadorgāni C. Kukaiņa izvadorgāni 3 .31. att. Bezmugurkaulnieku izvadorganu sistēmas Antenas artērija Rezervuārs B. Vēža izvadorgāni Izvadpora dziedzeri 149 Posmkājiem atkritumvielas uzkrājas arī ķermeņa hitīna apvalkā, kuru dzīvnieki laiku pa laikam nomet. Daudziem bezmugurkaulniekiem, piemēram, gliemjiem, izvadorgāni ir vienkāršas nieres. Kaut arī bezmugurkaulniekiem ir atšķirī-
gas izvadorgānu sistēmas, to funkcionēšanas pamatprincips ir līdzīgs. Kanāliņi savāc šķid-
rumu no ķermeņa dobumiem. Šķidrums plūst pa kanāliņiem, ūdens un organismam derīgās vielas tiek uzsūktas atpakaļ audos, bet viel-
maiņas galaprodukti - izvadīti no organisma. Mugurkaulnieku galvenais izvadorgāns ir nieres. Apaļmutniekiem, zivīm un abiniekiem tās ir lentveida (sk. 3.32. Aun B att.). Rāpuļiem un putniem nieres sastāv no vairākām savā starpā saistītām daivām (sk. 3.32. C att.). Zī-
dītāju nierēm ir pupas forma (sk. 3.32. D att.). Nieres izfiltrē un atdala no asinīm kaitīgos vielmaiņas galaproduktus, veidojot urīnu. No katras nieres atiet urīnvads, pa kuru urīns nonāk urīnpūslī vai kloākā. Daudzām zivīm urīns tiek izvadīts tieši no urīnvadiem. Abinie-
kiem un rāpuļiem urīns no urīnpūšļa sākumā ieplūst kloākā un tikai tad tiek izvadīts ārā. Putniem (izņemot strausus) urīnpūšļa nav. Zī-
dītājiem urīns no urīnpūšļa tiek izvadīts pa urīnizvadkanālu. Visiem mugurkaulniekiem izvadorgānu sistēma izdala augstākas vai ze-
mākas koncentrācijas urīnu. Cilvēka izvador-
gānu sistēma ir līdzīga kā citiem zīdītājiem. Kā cilvēkam notiek urīna veidošanās nierēs? Nierei, kā jebkuram orgānam, asinis pienes artērija un aiznes prom vēna. Taču daļa asiņu sastāva tiek izfiltrēta, veidojot urīnu, tāpēc nierē ieplūstošajās arteriālajās asinīs ir daudz augstāka urīnvielas un citu vielmaiņas galaproduktu koncentrācija nekā venozajās asinīs. Nierei šķērsgriezumā redzami vairāki slāņi. Nieres ieliekto malu, kur ienāk artērija, iziet vēna un urīnvads, sauc par nieres vārtiem. Urīnvads nieres centrā veido paplašinājumu -
3.32. att. Mugurkaulnieku izvadorgānu sistēmas A. Zivju izvadorgāni B. Abinieku izvadorgāni C. Putnu izvadorgāni D. Zīdītāju izvadorgāni nieres bļodiņu. Nieres vidusdaļu sauc par ser-
di, bet ārējo daļu - par garozu. Aplūkojot nieres serdi un garozu mikroskopā, var redzēt, ka abas šīs daļas i r veidotas no nefroniem. Katrā nierē ir apmēram miljons nefronu. Nefrons ir nieres funkcionālā pamatvienība (sk. 3.33.). Nefronu veido kapsula un kanāliņš, kuru apņem asins kapilāri. Visā kanāliņa garu-
mā starp kapilāriem un kanāliņu notiek vielu apmaiņa. Pie katra nefrona pienāk arteriola, kas veido kapilāru kamoliņu nefrona kapsulā. Šī ir vienīgā vieta organismā, kur kapilāri no jauna veido arteriolu. Arteriola, kas iziet no kapilāru kamoliņa, ir tievāka nekā pienākošā arteriola, tāpēc asinsspiediens kapilāru kamo-
liņā ir augsts. Rezultātā daļa asins plazmas izfiltrējas nefrona kapsulā. Šo procesu sauc par filtrāciju, un tā rezultātā rodas pirmurīns (sk. 3.4. tab.). Pirmurīna sastāvs ir līdzīgs asins plazmas sastāvam, tikai tas nesatur ol-
baltumvielas. Pirmurīnā ir ūdens, glikoze, sāļi, aminoskābes, urīnviela. •Nieres' •Urīnvads •Urīnpūslis Kloākā •Nieres ^^-Urīnvads ^ Urīnpūslis-"" Urīnizvadkanāls -^Kloākā 150 Nieres^ vēna L A Urīnvads 3.33. att. Cilvēka nieres uzbūve Kapilārs Izlocītā kanāliņa beigu daļa Savācēj-
kanālinš ^ļ pirmurīns sekundā-
rais urīns Nefrona uzbūve No kapsulas izejošā arteriola sazarojas kapi-
lāros, kas apņem kanāliņu, kurā ir pirmurīns. Pirmurīna sastāvā ir daudzas organismam ne-
pieciešamas vielas, piemēram, glikoze un ami-
noskābes. Izlocītā kanāliņa sākumdaļā notiek šo vielu uz sūkšana asinīs - reabsorbcija. No pirmurīna tiek uzsūkta visa glikoze, bet tas nenotiek cukura diabēta slimniekiem, kuriem asinīs ir paaugstināta glikozes koncentrācija. Izlocītā kanāliņa sākumdaļā atpakaļ asinīs uzsūcas arī daļa sāļu un ūdens. Nefrona cilpā turpinās ūdens un sāļu reabsorbcija. Kanāli-
ņa augšupejošā daļa aiziet atpakaļ uz nieres garozu, veidojot izlocītā kanāliņa beigu daļu. Šajā posmā notiek sekrēcija - no asinīm urīnā tiek izdalītas vielas, kas neizdalījās filtrācijas laikā, - medikamentu un hormonu šķeļpro-
dukti, urīnskābe. Izlocītā kanāliņa beigu daļā ir radies sekundārais jeb īstais urīns, kas ieplūst urīna savācējkanāliņā, bet no tā - nie-
res bļodiņā. Šo procesu sauc par ekskrēciju. Urīnam plūstot pa savācējkanāliņu, vēl no-
tiek ūdens reabsorbcija. To pastiprina anti-
diurētiskais hormons, kas regulē šķidruma līdz-
svaru organismā un paaugstina asinsspiedienu. No katras nieres atiet urīnvads, kas ieiet urīnpūslī, kur uzkrājas urīns. Urīns tiek izva-
dīts no organisma pa urīnizvadkanālu. Pēc urī-
na sastāva analīzēm var noteikt gan organisma veselības stāvokli, gan atsevišķu vielu, piemē-
ram, narkotisko vielu, klātbūtni organismā. Krustu rajonā muguras smadzenēs atrodas urinēšanas centrs, kas ir pakļauts galvas sma-
dzeņu garozai. Tāpēc cilvēks var apzināti aiz-
turēt vai uzsākt urinēšanu. Atsevišķus vielmaiņas galaproduktus izvada arī citi orgāni, piemēram, elpošanas orgāni iz-
dala oglekļa dioksīdu; zīdītājiem ādā ir sviedru dziedzeri, kuri izdala urīnam līdzīgu šķidrumu. Nefronā notiekošie procesi 3.4. tabula Process Norises vieta Vielu pārvietošanās virziens Vielas Filtrā-
cija Nefrona kapsula Asinis urīns Glikoze, amino-
skābes, sāļi, ūdens, urīnviela Reab-
sorbcija Izlocītā kanāliņa sākumdaļa Urīns asinis Visa glikoze un aminoskābes Izlocītā kanāliņa sākumdaļa, nefrona cilpa Urīns -» asinis Daļa ūdens un sāļu Sekrē-
cija Izlocītā ka-
nāliņa beigu daļa Asinis urīns Medikamentu un hormonu šķeļprodukti, urīnviela, urīnskābe 151 3.5. ĀDAS UZBŪVE UN FUNKCIJAS Kādas funkcijas veic dzīvnieku āda? Āda ir daudzfunkcionāls orgāns, kurš ir iesais-
tīts gan organisma vielmaiņas procesos, gan or-
ganisma un vides mijiedarbības nodrošināšanā. Dzīvnieku ādai ir vairākas funkcijas: • organisma aizsardzība - sevišķi blīva, zvī-
ņām vai ragvielas plātnītēm klāta āda ir zivīm, rāpuļiem un atsevišķiem zīdītājiem, piemēram, bruņnešiem; abiniekiem ādā ir indes dziedzeri, kas pasargā no uzbrucējiem; • vielmaiņas galaproduktu izvadīšana - vairu-
mam zīdītāju ādā ir sviedru dziedzeri; • jušana - ādā ir daudz dažādu receptoru, kas uztver temperatūras izmaiņas, spiedienu; ūdensdzīvniekiem ādā ir receptori, kas uz-
tver arī ūdens sastāva izmaiņas; • termoregulācija - aukstasiņu dzīvnieki, īpa-
ši - rāpuļi, guļot saulē, sasilda ādu un tajā esošos asinsvadus, savukārt asinis sasilda visu ķermeni; zīdītājiem svīstot un ūdenim iztvaikojot, no ķermeņa virsmas tiek atdots liels siltuma daudzums; palielinoties asiņu pieplūdumam ādas kapilāros, palielinās or-
ganisma siltumatdeve; • rezerves vielu uzkrāšana - zemādas slānī uzkrājas tauki, kuri, ja nepieciešams, tiek izmantoti enerģijas ražošanai; • elpošana - abiniekiem caur ādu notiek gāzu maiņa. Arī cilvēka ādai piemīt vairums šo funkciju. Kāda ir cilvēka ādas uzbūve un funkci-
jas? Cilvēka ādai, līdzīgi kā citu zīdītāju ādai, ir trīs slāņi - virsāda, īstā āda, zemāda. Virsāda jeb epiderma ir ārējais ādas slānis, ko veido daudzkārtains epitēlijs (sk. 3.34. att.). Nedzīvas, pārragoju šās šūnas •Virsāda Melanocīta izaugumi ^ Melanīna granulas * Melanocīts Sviedru' Vēnula Taukaudi Mata stiebrs Receptori Kapilāri Mata cēlēj muskulis Arteriola Virsāda īstā āda Tauku dziedzeris dziedzeris 3.34. att. Ādas uzbūve Virsādas uzbūve 152 Virsāda var būt no 0,03 līdz 1,5 mm bieza. Visbiezākā tā ir uz plaukstām un pēdām. Dzi-
ļākajos virsādas slāņos atrodas šūnas, kas cieši piekļaujas cita citai un intensīvi dalās. Sūnām novecojot, to citoplazmā pakāpeniski uzkrājas arvien vairāk ragvielas (keratīna), bet kodols noārdās. Virsādas virsējo slāni veido vairākas kārtas nedzīvu zvīņveida šūnu. Nedzīvās, pār-
ragojušās šūnas veido mehānisko aizsargbar-
jeru - tās nelaiž cauri ūdeni un mikroorganis-
mus. Virsādas dziļākajā slānī atrodas arī šūnas (melanocīti), kas satur pigmentu melanīnu, no kura ir atkarīga ādas krāsa. Melanīns pasargā ādu no saules ultravioletā starojuma. Ultravio-
letā starojuma ietekmē šīs šūnas aktivējas un sāk ražot vairāk melanīna, kuru uzņem pārējās virsādas šūnas. īsto ādu jeb dermu veido saistaudi. Tajā ir daudz asinsvadu, limfvadu un dažādu recepto-
ru. īstajā ādā ir arī matu folikuli, kā arī tauku un sviedru dziedzeri. Ādā atrodas mata dzīvā daļa - mata sak-
ne, kas ir ietverta mata folikulā. Dzīvajām šū-
nām daloties, mats aug. Mata folikulam pienāk asinsvadi un nervi. Virs ādas paceļas mata nedzīvā daļa jeb stiebrs. Mata stiebra šūnās uz-
krājas ragviela. Matiem ir blīva kutikula, kurā atrodas pigments melanīns, un no tā daudzuma ir atkarīga matu krāsa. Katram mata folikulam ir viens vai vairāki tauku dziedzeri, kas izdala taukvielas un ieeļļo matu un ādu. Pie mata folikula ir piestiprināts mata cēlējmuskulis, kuram kontrahējoties mats saslienas stāvus. Līdzīgi kā veidojas mati, veidojas arī nagi. Naga saknē ir dzīvas šūnas, bet naga redzama-
jā daļā tās jau ir pārragojušās. Nags ir ragvielas plātnīte, kas klāj pirksta falangu. Mati un nagi pilda aizsargfunkciju. Sviedru dziedzeri ir gandrīz visā ādā. Tie atrodas īstajā ādā savītu caurulīšu veidā, un ap tiem ir kapilāru tīkls. Sviedru dziedzeru cauru-
lītes iztaisnojas un atveras ādas virspusē. No kapilāriem sviedru dziedzeros nonāk ūdens, urīnviela, sāļi un citas vielas. Sviedru dziedzeri piedalās vielu izvadīšanā un termoregulācijā. Sviedriem iztvaikojot, ķermenis atdziest. īstajā ādā ir daudz reeeptoru. Ar recepto-
riem organisms uztver ārējās vides kairināju-
mus. Dažādu veidu receptori ir specializējušies noteikta kairinājuma uztveršanai, piemēram, temperatūras izmaiņām, spiedienam. Zemādu jeb hipodermu veido saistaudi, kuros ir daudz taukšūnu. Taukaudos organisms uzkrāj rezerves vielas. Zemāda palīdz nodroši-
nāt ķermeņa termoizolāciju, jo samazina gan siltuma uzņemšanu, gan siltuma zudumus. Viena no ādas nozīmīgākajām funkcijām ir organisma termoregulācijā. To nodrošina ādas asinsvadi un sviedru dziedzeri. Asinsvadi ādā ir izvietoti vairākos slāņos. Tāpat kā citos or-
gānos, arī ādā ap arteriolām ir gludie muskuļi, kas saraujoties var noslēgt arteriolu un neļaut asinīm ieplūst kapilāros. Tādā veidā ādā tiek mainīts asiņu pieplūdums tajos kapilāros, kas atrodas tuvāk ādas virskārtai. Ja nepieciešams samazināt siltumatdevi, šajos kapilāros asinis neieplūst, tāpēc aukstumā āda ir bālāka. Ja nepieciešams palielināt siltumatdevi, gludie muskuļi ap arteriolām atslābst un asi-
nis ieplūst kapilāros ādas virskārtas tuvumā, tāpēc karstumā āda ir sārtāka. Siltumatdevi palielina arī svīšana. Izlasiet par sauļošanās i eguvumi em un riskiem (sk. 154. Ipp.)l 1. Izsakiet savus argumentus par vai pret sauļošanos! I 2. Pamatojiet savu viedokli! 153 Uzzini vairoti Sauļošanās - par un pret Karalienes Viktorijas laikā (19. gs.) sievietes staigāja ar saulessargiem [sk. att.), lai saglabātu gaišu ādu. Brūna, nosauļota āda tolaik tika uzskatīta par zemāko sabied-
rības slāņu pazīmi. 20. gs. sākumā uzskati mainījās. Cil-
vēki deva priekšroku zeltaini brūnai ādai, kādu var iegūt sauļojoties [sk. att.). 20. gs. astoņdesmitajos gados savu "uzvaras gājienu" uzsāka pirmie solāriji j eb sauļošanās gultas. Pēdējos gados arvien vairāk tiek diskutēts par sau-
ļošanās ieguvumiem un riskiem, ar to domājot sauļoša-
nos dabiskajā saulē, betj oī paši - solārijā, kur ultravioletā starojuma intensitāte ir ievērojami lielāka. Sauļošanās piekritēji par galveno ieguvumu min D vitamīna veidošanos. Virsādas dziļāko slāņu šūnās vi-
siem mugurkaulniekiem, to skaitā cilvēkam, sintezējas D provitamīns. Ultravioleto staru ietekmē tas pārveidojas D vitamīna aktīvajā formā. D vitamīns veicina kalcija iz-
gulsnēšanos kaulos, tādējādi nodrošinot to cietību. Šis vitamīns atrodams tikai dažos pārtikas produktos, pie-
mēram, olas dzeltenumā un zivju eļļā. Zinātnieki ir noskaidrojuši, ka sauļošanās veicina tā sauktā labsajūtas hormona - endorfīna veidošanos. Ga-
dalaikos, kad saule spīd salīdzinoši reti, daudziem cilvē-
kiem parādās depresīvs noskaņojums. Sauļošanās ir viens no līdzekļiem tā mazināšanai. Dāma ar saulessargu. K. Monē glezna Ultravioletajiem stariem ir baktericīda iedarbība. At-
sevišķos gadījumos ārsti iesaka sauļošanos ādas iekai-
sumu ārstēšanai. Tomēr bez ārsta konsultācijas to darīt nedrīkst! Ozona slāņa bojājumu dēļ mūsdienās sauļošanās ir daudz bīstamāka nekā senāk, jo Zemi sasniedz lielāks ultravioletā starojuma daudzums. Sauļošanās ir saistīta ar vairākiem riskiem. Jāņem vērā, ka ne visiem cilvēkiem veidojas iedegums. Daļai cilvēku āda ultravioleto staru ietekmē piesarkst, bet melanīns tajā neveidojas. Šādi cil-
vēki nedrīkst sauļoties. Ultravioletajiem stariem ir divi veidi - A un B stari. Ultravioletie A stari iespiežas dziļi ādā, ietekmē saistau-
dus un rada grumbas. Pēc sauļošanās āda ir sausāka un izskatās šķietami vecāka. Ultravioletie B stari spēj izraisīt ādas vēzi, jo var radīt DNS mutācijas. Ir divas ādas vēža formas. Viena no tām sākas mela-
nocītos, tāpēc to sauc par melanomu. Otra vēža forma sākas virsādas šūnās, un to sauc par karcinomu. Mela-
noma izskatās pēc neparastas dzimumzīmes - nereti tā līdzinās izšļakstītam tintes traipam. Viens no pieciem ar melanomu saslimušajiem cilvēkiem nomirst piecu gadu laikā. Karcinoma izskatās kā jēlums, sarkanīgs plankums vai gluds, apaļš veidojums ar uzbiezinātām malām. Ap-
tuveni 95 % cilvēku veic operāciju, bet bieži vien audzējs atjaunojas. Karcinoma var izplatīties arī uz citiem orgā-
niem. Aptuveni 1 % šo slimnieku mirst. Sauļošanās 154 Visiem organismiem - gan vienšūnas, gan daudzšūnu - rodas vielmaiņas galapro-
dukti, kas jāizvada no organisma. Vairums organismu vielmaiņas galaproduktus izvada difūzijas ceļā. Dzīvnieki ir vienīgie, kuriem vielu izvadīšanu nodrošina šai funkcijai specializējušies orgāni - izvadorgānu sistēma. Izvadorgānu sistēmai ir svarīga loma iekšējās vides nemainības - homeostāzes - uzturēšanā un organisma šķidruma līdzsvara regulēšanā. Bezmugurkaulniekiem ir atšķirīgas izvadorgānu sistēmas, bet to funkcionēšanas pamatprincips ir līdzīgs. Kanāliņi savāc šķidrumu no ķermeņa dobumiem. Šķid-
rumam plūstot pa kanāliņiem, ūdens un organismam derīgās vielas tiek uzsūktas atpakaļ ķermenī, bet vielmaiņas galaprodukti - izvadīti no organisma. Mugurkaulnieku galvenais izvadorgāns ir nieres. Nieres izfiltrē un atdala no asinīm kaitīgos vielmaiņas galaproduktus, veidojot urīnu. No katras nieres atiet urīnvads, pa kuru urīns nonāk urīnpūslī. Urīns no urīnpūšļa tiek izvadīts pa urīnizvadkanālu. Nieres funkcionālā pamatvienība ir nefrons. Nefronu veido kapsula un kanāliņš, kuru apņem asins kapilāri. Filtrācijas, reabsorbcijas un sekrēcijas procesu rezultātā nefronā veidojas urīns. Dzīvnieku ādai ir vairākas funkcijas: • organisma aizsardzība, • vielmaiņas ga-
laproduktu izvadīšana, • jušana, • termoregulācijā, • rezerves vielu uzkrāšana, • elpošana. Cilvēka ādai, līdzīgi kā citu zīdītāju ādai, ir trīs slāņi - virsāda, īstā āda un zemāda. Virsādas dziļākajā slānī atrodas šūnas, kas cieši piekļaujas cita citai un intensīvi dalās, kā arī šūnas, kas satur pigmentu melanīnu. Tas pasargā ādu no saules ultra-
violetā starojuma. Virsādas virsējo slāni veido vairākas kārtas nedzīvu zvīņveida šūnu. Nedzīvās, pārragojušās šūnas veido mehānisko aizsargbarjeru. īsto ādu veido saistaudi. Tajā ir • matu folikuli, • tauku dziedzeri, • sviedru dzie-
dzeri, • asinsvadi, • limfvadi un * dažādi receptori. Ar receptoru palīdzību orga-
nisms uztver ārējās vides kairinājumus. Sviedru dziedzeri nodrošina izvadfunkciju un termoregulāciju. Mati aizsargā ādu. Zemādu jeb hipodermu veido saistaudi, kuros ir daudz taukšūnu. Taukaudos organisms uzkrāj rezerves vielas. Zemāda palīdz nodrošināt ķermeņa termoizolāci-
ju - samazina siltuma uzņemšanu un siltuma zudumus. 155 (/(zdesU-ktrd 1. Nosauciet atbilstošo jēdzienu! A. Organismi, kuriem elpošanas procesā organisko vielu oksidēšanai ir nepieciešams skābeklis B. Organismi, kuriem elpošanas procesā organisko vielu oksidēšanai skābeklis nav nepieciešams C. Sazarota caurulīšu sistēma, kura veic elpošanas orgānu funkcijas kukaiņiem D. Pūslīši, no kuriem veidotas putnu un zīdītāju plaušas E. Organisma iekšējās vides nemainība F. Nieres funkcionālā pamatvienība G. Process, kura rezultātā nefrona kapsulā veidojas pirmurīns H. Process, kurā notiek glikozes un aminoskābju uzsūkšana no urīna asinīs I. Process, kurā notiek urīnvielas un citu vielmaiņas galaproduktu izdalīšana no asinīm izlocītajā kanāliņā J. Viela, kas uzkrājas ādas virskārtas šūnās un mata stiebra šūnās 2. Norādiet, • kā notiek gāzu maiņa katram minētajam dzīvniekam; • no kādas vides - ūdens vai gaisa - katrs minētais dzīvnieks uzņem skā-
bekli! Dzīvniek
i: tīrumslieka, baltā planārija, parastā odze, zaļā hidra, maijvabole, zaļās vardes kāpurs (kurkulis), zilais valis, strauta forele, zaļā varde, mājas balodis, rudā vāvere. A. Caur ķermeņa virsmu B. Caur ādu C. Ārējās žaunās D. Iekšējās žaunās E. Trahejās F. Maisveida plaušās un caur ādu G. Plaušās, no kurām atiet gaisa maisi H. Plaušās 3. Norādiet, kurš jēdziens jāliek daudzpunktes vietā, lai veidotos pareizi teikumi par cilvēka izvadsistēmas uzbūvi un funkcijām! Dažus jēdzienus var izmantot vairākkārt, bet daži jēdzieni ir lieki. Jēdzien
i: urīnpūslis, urīnvads, nefrons, vēna, artērija, nieres, nefrona kapsula, nefrona cilpa, izlocītais kanāliņš, urīna savācējkanāliņš. A. Galvenais cilvēka izvadorgāns ir B. Nierei asinis pievada nieru , bet aizvada nieru C. Nieres serdi un garozu veido liels skaits , kuros notiek urīna veidošanās. D. Pirmurīna veidošanās filtrācijas rezultātā notiek (kur?) E. Aktīva vielu pārnešana no pirmurīna atpakaļ asinīs notiek F. Aktīva vielu pārnešana no asinīm uz pirmurīnu notiek G. Daļēja ūdens un sāļu reabsorbcija norisinās galvenokārt.... H. īstais jeb sekundārais urīns no nefroniem nonāk I. No katras nieres uz urīnpūsli atiet 4. Aplūkojiet attēlu, kurā parādīta gāzu maiņa plaušās! 4.1. Daudzpunktes vietā ievietojiet atbilstošus jēdzienus! Atsevišķi ievietoja-
mie jēdzieni atkārtojas. 4.2. Iekavās ievietojiet ciparu, ar kuru apzīmēta attiecīgā anatomiskā struk-
tūra, viela u.c.! Attēlā redzamā gāzu maiņa notiek ...... asinsrites lokā. Plaušu uzbūves vienību, kurā notiek gāzu maiņa, sauc par ( ). Gaiss alveolās ieplūst no smal-
kiem elpceļu atzariem, kurus sauc par ( ). Asinsvadu, kas pienes asinis alveolai, sauc par ( ). Tajā ir asi-
nis, kas piesātinātas ar , tāpēc tās sauc par asinīm. Alveolas apņem blīvs ( ) tīkls. No alveolās esošā gaisa asinīs pāriet ( ), bet no asi-
nīm gaisā pāriet ( ). No alveolām aizplūst ar piesātinātas asinis, tāpēc tās sauc par asinīm. Asinīs skābekli transportē asins šūnas ....... ( ), kuros ir īpaša olbaltumviela Asinsvadu, kas aiznes asinis prom no alveolas, sauc par ( ). 5. 19. gs. otrajā pusē angļu anatoms Henrijs Grejs sagatavoja un izdeva vairākas cil-
vēka anatomijas rokasgrāmatas, no kurām mācījās tālaika studenti. Šajā zīmējumā H. Grejs ir attēlojis, kā dažādos ādas slāņos izkārtoti asinsvadi. 5.1. Izskaidrojiet, kā mainās asiņu pieplūdums dažādos ādas slāņos karstumā un aukstumā! Kāda ir ādas asinsrites izmainu nozīme i organisma termoregulācijā? 5.2. Kādos gadījumos ādas asinsrite vēl izmainās līdzīgi kā aukstu-
mā un karstumā? Kāda ir šo iz-
mainu nozīme? i 157 6. Aplūkojiet nefrona shematisko attēlu! 6.1. Norādiet, kurš cipars attēlā atbilst nosauktajām nefrona daļām! Nefrona kapsulai pienākošā arteriola; no ne-
frona kapsulas izejošā arteriola; no nefrona aizejošā vēnula; kapsula ar kapilāru kamoliņu; izlocītā kanāliņa sākumdaļa; izlocītā kanāliņa beigu daļa; kapilāru tīkls; nefrona cilpa; urīna savācējkanāliņš. 6.2. Norādiet, kurš burts attēlā atbilst nosauktajiem urīna veidošanās pro-
cesiem! Filtrācija - pirmurīna veidošanās; ūdens un sāļu reabsorbcija nefrona cilpā; glikozes reabsorb-
cija; urīnvielas u.c. vielmaiņas produktu sek-
rēcija; ekskrēcija - urīna izdalīšana savācējka-
nāliņā; ūdens reabsorbcija no savācējkanāliņa. 7. Cilvēka āda ir daudzfunkcionāls orgāns. Tā veic organisma aizsargfunkciju, izvad-
funkciju, uztver vides izmaiņas (receptorā funkcija), nodrošina termoregulāciju, uzkrāj rezerves vielas. Aplūkojiet 3.34. attēlu 152. lappusē un izveidojiet shēmu (domu karti), kas parāda ādas sastāvdaļu daudzveidīgās funkcijas! 8. Izlasiet tekstu un atbildiet uz jautājumiem! Justīne ir stilīga meitene. Viņai patīk staigāt īsos svārkos un plānās, rakstainās zeķ-
biksēs. Beidzot arī pie mums ir iestājusies īsta ziema un temperatūra ir pazeminājusies līdz -20 °C. Justīnei līdz skolai ir jāiet 20 minūtes. Atnākot uz skolu, viņa juta, ka kāju āda nepatīkami kņud. Āda bija piesarkusi un sūrstēja vēl vairākas dienas. 8.1. Kā sauc aprakstīto ādas parādību? 8.2. Kādas izmaiņas ādā notiek aukstā laikā? 8.3. Iesakiet, kā Justīnei rīkoties turpmāk aukstā laikā! 8.4. Izskaidrojiet, kāda ir ādas nozīme visa organisma termoregulācijā! 9. Izlasiet tekstu par tuberkulozi! Izpētiet Latvijas infektoloģijas centra da-
tus par tuberkulozes dinamiku Latvijā (2010. gada marts)! Tuberkuloze (TB) ir viena no vecākajām cilvēcei pazīstamajām infekcijas slimībām. To pazina jau Senajā Ēģiptē. Tuberkulozi nepārnēsā kukaiņi, ar to nevar inficēties ar asinīm, piemēram, kā ar HIV, vai lietojot ūdeni. Līdzīgi iesnām, tā izplatās pa gaisu ikdienas kontaktos ar slimo cilvēku, kurš izdala tuberkulozes nūjiņas. Ja slimais cil-
vēks neārstējas, viņš gadā var inficēt 10-15 cilvēku. Baltijas valstīs ir reģistrēta visaugstākā saslimstība ar tuberkulozi un zāļu rezisten-
tu tuberkulozi Eiropas Savienībā. Baltijas valstis ietilpst Pasaules Veselības organizā-
cijas 18 valstu grupā ar augstu tuberkulozes saslimstību. Tuberkuloze ir ārstējama, ja tā at-
klāta laikus, un pēc ārstēšanās kursa nepaliek nekādi veselības traucēju-
mi. Tas gan ir ļoti ilgstošs process -
no 6 līdz 10 mēnešiem, tāpēc nepie-
ciešama disciplīna un regularitāte zāļu lietošanā. Latvijā vakcināciju pret tuberkulozi iesaka veikt jaun-
dzimušajam 2.-5. dienā pēc dzimša-
nas. Tuberkulozes vakcīnas ilgums ir 14-15 gadi. Pēc tam vakcinēšana jāatkārto. 9.1. Izmantojot dotos datus, iz-
dariet vismaz 5 secinājumus par tuberkulozes dinamiku Latvijā pētītajā periodā! 9.2. Kādi faktori, jūsuprāt, veici-
na saslimstību ar tuberkulo-
zi Latvijā? Pamatojiet savu spriedumu! 9.3. Iesakiet, kā samazināt sa-
slimstību ar tuberkulozi Lat-
vijā! īoo-
1998 2001 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Pieaugušie Pusaudži Bērni 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 DEL 31 % 26' 11 i Ti i m J L § .5 1 8 I 1 10. Izlasiet tekstu! o Apdegums ir ādas bojājums, kas rodas dažādu faktoru ietekmē - augstas tempera-
tūras, saules staru, ķīmisku vielu iedarbībā. Pēc bojājumu smaguma apdegumus mēdz iedalīt trijās pakāpēs. Pirmās pakāpes apdegumiem raksturīgs apsārtums un viegls uztūkums, otrās pakāpes apdegumu gadījumā karstums skāris arī dziļākus ādas slāņus un veidojas čūlas, bet trešās pakāpes apdegumu rezultātā cieš vēl dziļāki ķermeņa audi. Latvijas Bērnu klīniskajā universitātes slimnīcā ik gadu ar apdegumu traumām ārstējas aptuveni 300 bērni. No tiem vairums ir pirmskolas vecuma bērni. Mediķi ir pārliecināti, ka lielākajā daļā gadījumu no apdegumiem varētu izvairīties, ja pieaugu-
šie, pieskatot bērnus, būtu piesardzīgāki. Iedomājieties, ka Jūsu mājās viesojas mazs bērns (1-4 gadi)! Izvērtējiet sava dzīvokļa (vai mājas) atbilstību maza bērna drošībai! Kādi ir galvenie riska faktori, kas var izraisīt dažādas pakāpes apdegumus? 159 Cilvēki stāsta viens otram nozīmīgas lietas... Šūnu savstarpējā sazināšanās nav acīm redzama, taču tai ir ārkārtīgi liela loma daudzšūnu organismu eksistencē. Miljoniem šūnu koordinē savu darbību, nodrošinot attīstību no apaugļotas olšūnas līdz pieaugušam organismam. Neils Kempbels • B I O T E H N O L O Ģ I J A S • O R G A N I S M U D Z Ī V Ī B A S N O R I S E S • B I O T E H N O L C • Kā notiek dažādu organismu darbības regulācija? • Kā tiek regulēti augu dzīvības procesi? • Kā notiek dzīvnieku un cilvēka organisma humorālā regulācija? • Kā notiek signālu pārvadīšana nervu sistēmā? • Kā evolūcijas gaitā pilnveidojusies nervu sistēmas uzbūve un funkcijas? • Kāda ir cilvēka smadzeņu uzbūve un funkcijas? • Kā dzīvnieki uztver informāciju no apkārtējās vides un no pašu organisma? • Kā dzīvnieki un cilvēks redz? • Kā dzīvnieki un cilvēks uztver skanas? > • Kā dzīvnieki sajūt apkārtējā vidē esošās vielas? • Kādus kairinājumus uztver taustes receptori? • Kas balsta augus un dzīvnieku ķermeni? • Kā darbojas skeleta muskuļi? 4.1. ORGANISMU DARBĪBAS REGULĀCIJĀS VEIDI Kā notiek dažādu organismu darbības regulācija? Visu organismu - gan vienšūnas, gan daudzšūnu - izdzīvošana ir atkarīga no tā, kā tiek uztverta apkārtējā vide un reaģēts uz pārmaiņām tajā. Daudzšūnu organismiem ir nepieciešams, lai to šūnu, orgānu un orgānu sistēmu darbība būtu savstarpēji saskaņota. Saskaņotu organisma darbību un atbildi uz apkārtējās vides izmaiņām nodrošina dažādi organisma darbības regulācijas mehānismi. Dzīvniekiem tie ir komplicētāki nekā citiem organismiem. Viņiem vides kairinājumu uz-
tveršanu nodrošina maņu orgānu sistēma. Uz-
tvertā informācija izraisa izmaiņas organisma darbībā. Dzīvniekiem ir divi organisma darbī-
bas regulācijas veidi: • humorālā regulācija, kuru nodrošina iek-
šējās sekrēcijas dziedzeru - endokrīnā sis-
tēma; • neirālā regulācija, kuru nodrošina nervu sistēma. Citiem organismiem šādu organisma darbī-
bas regulācijas mehānismu nav. Tomēr visiem dzīvajiem organismiem piemīt kairināmība -
spēja uztvert apkārtējās vides iedarbību un reaģēt uz to. Mainoties vides apstākļiem, no-
tiek atbilstošas izmaiņas organismā, kas sek-
mē to izdzīvošanu. Piemēram, rudenī daudz-
gadīgo augu saknēs pastiprināti uzkrājas ogļhidrāti. Lai katra organisma šūna un viss organisms varētu normāli funkcionēt, ir ne-
pieciešami noteikti organisma iekšējās vides apstākļi, piemēram, sāļu un glikozes koncen-
trācija. Normālu šūnas un organisma iekšējo ap-
stākļu nodrošināšana ar pašregulācijas mehā-
nismu palīdzību sauc par homeostāzi (sengr. vai. homois — līdzīgs, s tāsis — stāvošs). Arī tiem organismiem, kuriem nav īpašu regulatoro sistēmu, organisms darbojas saska-
ņoti, jo šūnas un audi ietekmē cits citu. Dabā visizplatītākais šūnu "sazināšanās" veids ir ķī-
miskie signāli - vienu šūnu iedarbība uz citām šūnām notiek ar vielu starpniecību. Bioloģiski aktīvas vielas, kuras sintezējas vie-
nā organisma daļā un pārvietojas uz citu, kur izraisa atbildes reakciju, sauc par hormoniem. Pamatskolas bioloģijas kursā jūs mācījāties par hormonu nozīmi cilvēka organisma dar-
bības regulācijā. Līdzīgi notiek arī dzīvnieku organisma humorālā regulācija. Kā tiek regulēti augu dzīvības proce-
si? Augu orgānu saskaņotu darbību nodrošina augu hormoni jeb fitohormoni. Fitohormoni pat nelielās devās ietekmē augu šūnu dalī-
šanos, augšanu un vielmaiņas procesus. Daļa fitohormonu, piemēram, auksīni, giberelīni, ci-
tokinīni, darbojas galvenokārt kā stimulatori, bet citi, piemēram, abscizskābe, etilēns, - kā kavētāji. Piemēram, auksīni veicina veidotāj-
audu šūnu dalīšanos un auga augšanu. Ja da-
žādas auga daļas nav apgaismotas vienmērīgi, tumšākajā pusē uzkrājas vairāk auksīnu un stumbrs stiepjas gaismas virzienā (sk. 4.1. att.). 162 Stumbra abas Uzzini mrū&f Augu hormoni jeb fitohormoni Auksīni (sengr. vai. auxanein - augt) ir augu hormonu grupa, kas veicina augu stumbru un sakņu šūnu stiepša-
nos garumā. Auksīna ietekme uz šūnu stiepšanos garumā ir vairāk novērojama jaunās nekā vecās šūnās. Iespējams, ka vecās šūnās nav auksīna receptoru. Auksīni veicina ga-
lotnes augšanu, bet kavē sānu pumpuru attīstību. Auksī-
nus plaši izmanto augu mikropavairošanai audu kultūrās [sk. 38. Ipp.). Ar auksīnu un citokinīnu maisījumu apstrādā spraudeņus, lai veicinātu tiem sakņu veidošanos. Citokinīni (sengr. vai. kytos - šūna, kineo - kustēties) spēj stimulēt šūnu dalīšanos j eb citokinēzi. Visaugstākā citokinīnu koncentrācija ir augu veidotājaudos - galot-
nes pumpuros, kambijā. Šie hormoni novērš augu lapu novecošanos. Sintētiskos citokinīnus izmanto, lai pēc novākšanas pagarinātu zaļumu, piemēram, seleriju u.c. garšaugu, uzglabāšanas laiku. Citokinīnus lieto kā pret-
novecošanās līdzekļus, apmiglojot grieztos ziedus, lai tie ilgāk saglabātos svaigi. Stumbrs noliecas uz gaismas pusi. Giberelīni (lat. vai. gibbus - stiepties) ir augu hormonu grupa, kas, līdzīgi auksīniem, veicina augu augšanu garu-
mā. Mūsdienās ir zināmi vismaz 70 giberelīni, kas nedaudz atšķiras uzbūves ziņā. Pirmo giberelīnu atklāja japāņu zi-
nātnieki, pētot savulaik Japānā izplatītu "trako dīgstu sli-
mību" rīsam.Tās cēlonis izrādījās patogēna sēne Giberella jujikuroi, kas izraisīja neparasti strauju rīsa stiebru stiepša-
nos garumā un nespēju veidot normālus ziedus, tādējādi apdraudot rīsa ražu. Giberelīni sintezējas jaunās augu la-
pās, saknēs, dīgstos, sēklās un augļos. Ar giberelīniem var pārtraukt sēklu un pumpuru miera periodu un veicināt sēklu dīgšanu un pumpuru plaukšanu. Komerciāli visbie-
žāk giberelīnu lieto bezsēklu vīnogu šķirnes 'Thompson' miglošanai, lai vīnogas izaugtu lielākas [sk. att.). Etilēns ir gāze (C'
2H
4), kas stimulē augļu nogatavošanās procesu. Tas aizkavē augu augšanu, veicina lapu, ziedu un augļ u nobiršanu. Etilēns tiek plaši izmantots taut-
saimniecībā - nogatavojušos augļus ir grūti transportēt, 163 tos nesabojājot.Tā pēc nereti tiek novākti pusgatavi augļi, piemēram, banāni [sk. att.), kurus var vieglāk transpor-
tēt un ilgāk uzglabāt. Telpu, kur tie uzglabājas, neilgi pirms augļ u tirdzniecības piepilda ar etilēnu, kas veicina augļ u nogatavošanos. 20. gs. sākumā plaši tika izman-
tota citrusaugļu nogatavināšana, ievietojot tos telpā, ko apsilda ar petrolejas krāsnīm, jo etilēns izdalās, nepilnīgi sadegot degvielai. Abscizskābi(ABS) dažkārt sauc arī par augu stresa hor-
monu, jo tā nodrošina sēklu un pumpuru miera periodu, kā arī izraisa atvārsnīšu aizvēršanos. Miera periods iestājas, kad augs gatavojas nelabvēlīgu augšanas apstākļu pār-
varēšanai, piemēram, rudenī abscizskābe uzkrājas pum-
puros un tie pārveidojas par ziemojošiem pumpuriem. Abscizskābe nodrošina atvārsnīšu aizvēršanos un tādā veidā kavē ūdens iztvaikošanu, ja augam nepietiek ūdens. Augu hormonu lietošana ir kļuvusi par ierastu parā-
dību intensīvajā lauksaimniecībā. Lai palielinātu lauk-
saimniecības kultūru ražīgumu, sējumi tiek apstrādāti ar dažādiem sintētiskiem augu augšanas regulatoriem. Piemēram, rapšu audzētāji lieto augšanas regulatorus, kas kavē priekšlaicīgu stublāju veidošanos ziemas rap-
sim. Graudaugu audzētāji izmanto preparātu "Cikocels", kas samazina graudaugu stiebra garumu, palielina tā diametru, kā arī veicina stiebra sieniņu izturību, tā sama-
zinot veldrēšanās risku. Līdzīga iedarbība ir "Terpālam", ar kuru Latvijā apsmidzina labības sējumus. Tas satur sintētisko augu hormonu, kas veicina ātrāku nogatavo-
šanos. Etefons, kuru plaši lieto daudzās pasaules valstīs, paātrina kviešu, kafijas, tabakas, kokvilnas augšanu un nogatavošanos. Augu augšanas regulatorus izmanto arī Latvijas lauksaimnieki. Bezseklu vīnogu šķirne 'Thomson' Banani, kurus nogatavinās ar etilēnu Izlasiet par augu hormoni em un to i zmantošanu lauksaimniecībā! 1. Kuri ir nozī mī gāki e augu hormonu i zmantošanas veidi? 2. Pamatojiet augu hormonu i zmantošanas nepi eci ešamī bu lauksaimniecībā! 3. Pamatojiet, kāpēc vi des aizsardzības speciālisti uzskata, ka augu hormonu pi esārņoj ums var radīt nopi etnas sekas dabi skajās ekosistēmās! 164 4.2. DZĪVNIEKU UN CILVĒKA ORGANISMA HUMORĀLĀ REGULĀCIJA Kā notiek dzīvnieku organisma humo-
rālā regulācija? Dzīvnieku organisma humo-
rālo regulāciju nodrošina iekšējās sekrēcijas dziedzeru jeb endokrīnās (sengr. vai. endon -
iekšā, krinein - izdalīt) sistēmas izdalītie hor-
moni. Dzīvniekiem ir trīs veidu dziedzeri - ārējās sekrēcijas dziedzeri, iekšējās sekrēcijas dzie-
dzeri un jauktie dziedzeri. Iekšējās sekrēcijas dziedzeriem jeb endokrīnajiem dziedze-
riem, piemēram, vairogdziedzerim, nav izvad-
kanālu, un tie sekrētu izdala tieši asinīs. Ārējās sekrēcijas dziedzeri jeb eksokrīnie dziedzeri, piemēram, siekalu, sviedru, tauku dziedzeri, izvada sekrētus caur izvadkanāliem uz ķermeņa virsmas vai dobumos. Jauktie dziedzeri, piemēram, aizkuņģa dziedzeris, darbojas gan kā iekšējās, gan kā ārējās sekrēcijas dziedzeri. Bezmugurkaulniekiem humorālā regulācija notiek nedaudz citādi nekā mugurkaulniekiem. Daudziem bezmugurkaulniekiem hormonus izdala atsevišķas nervu šūnas. Piemēram, posmkājiem atsevišķos centrālās nervu sis-
tēmas nodalījumos atrodas neirosekretorās šūnas, kuru sintezētais sekrēts nonāk hemo-
limfā. Sekrēti regulē pārējo iekšējās sekrēcijas dziedzeru darbību, kuru hormoni nodrošina dzīvības procesus organismā, piemēram, nor-
mālu attīstību, vielmaiņu, novilkšanos utt. Hormoniem ir svarīga loma bezmugurkaul-
nieku dzīvības procesu regulācijā. Piemēram, kukaiņu metamorfoze ir pakļauta dažādu hor-
monu pakāpeniskai darbībai. Mugurkaulniekiem, piemēram, zivīm un abiniekiem, hormoni ietekmē dažādas sarež-
ģītas uzvedības reakcijas. Piemēram, lašiem hormons tiroksīns rada vielmaiņas izmaiņas, kad zivis pāriet no dzīves upē uz dzīvi okeānā, bet abiniekiem šis hormons veicina kurkuļa metamorfozi par pieaugušu dzīvnieku. Dzīvniekiem (arī cilvēkam) izdalās daudz dažādu hormonu, kas nodrošina organisma vielmaiņu, augšanu, attīstību, vairošanos, or-
gānu darbību, kā arī iekšējās vides nemainīgu-
mu - homeostāzi. Hormoni nonāk asinsritē un cirkulē pa visu organismu. Hormons neietekmē visas organis-
ma šūnas, bet tikai mērķšūnas - tās, kurām ir attiecīgā hormona receptori. Receptors ir spe-
cifiska olbaltumviela, kurai hormons var pie-
saistīties pēc atslēgas-slēdzenes principa (sk. 4.2. att.). Hormona un receptora mijiedarbība rada receptora telpiskās struktūras izmaiņas, kas veicina noteiktu bioķīmisku reakciju norisi šūnā. Tā rezultātā hormons tam raksturīgā veidā ietekmē šūnas funkcionēšanu. Savukārt 165 Humorālās regulācijas princips Endokrīnais Hormons dziedzeris Asinsrite Hormons Mērķorgans Mērķorgans Mērķorgans Atbildes reakcija (1) Atbildes reakcija (2) Atbildes reakcija (3) šūnu funkcijas ietekmē audu, orgānu un visa organisma funkcijas, tāpēc turpmāk ir stāstīts par hormonu iedarbību uz orgānu un organis-
ma funkcijām. Dažādiem hormoniem ir atšķirīgs iedarbības mērogs. Daļa hormonu iedarbojas tikai uz kādu noteiktu orgānu, bet citi - gandrīz uz visiem organisma audiem. Dažādi organisma audi uz viena hormona iedarbību var reaģēt atšķirīgi. Tas ir atkarīgs no attiecīgo audu funkcijām. "Izmantotie" hormoni tiek noārdīti turpat audos. Tie hormoni, kas nepiesaistās pie kādas mērķšūnas un turpina cirkulēt asinīs, pēc no-
teikta laika tiek inaktivēti aknās. 4.3. att. Cilvēka endokrīnie dziedzeri Hormonu izdalīšanās parasti tiek regulēta pēc atgriezeniskās saites principa. Hormo-
nam izdaloties asinīs, tā ietekme uz mērķšū-
nām pieaug. Tas organismā rada noteiktas me-
taboliskas pārmaiņas, kas savukārt ietekmē to endokrīno dziedzeri, kurš sintezē hormonu, un hormona izdalīšanās samazinās. Piemēram, paaugstinoties glikozes līmenim asinīs, izdalās insulīns, kas veicina glikozes uzņemšanu aknu šūnās un pārvēršanu glikogēnā. Glikozes līme-
ņa pazemināšanās izraisa insulīna sekrēcijas samazināšanos. Hormonu trūkums vai pārāk liela to izdalī-
šanās var izraisīt nopietnas slimības. Kādus hormonus izdala cilvēka en-
dokrīnie dziedzeri? Kādas ir hormonu funkcijas? Nozīmīgākie cilvēka endokrīnie dziedzeri ir hipotalāms, hipofīze, epifīze, vai-
rogdziedzeris, epitēlijķermenīši, aizkrūtes dziedzeris, virsnieres, aizkuņģa dziedzeris un dzimumdziedzeri (sk. 4.3. att.). Sūnas, kas iz-
strādā hormonus, ir arī citos orgānos, piemē-
ram, tievajā zarnā, nierēs, aknās, kuņģī. Hipotalāms un hipofīze ir nelieli endo-
krīnie dziedzeri, kas atrodas galvas smadze-
nēs. Hipotalāms darbojas gan kā nervu sistē-
mas, gan kā endokrīnās sistēmas daļa. Hipota-
lāmam pienāk nervu signāli no iekšējiem orgā-
niem un citām smadzeņu daļām. Tajā ir blīvs asinsvadu kapilāru tīkls, un daudzi iekšējās vi-
des parametri tiek "mērīti" turpat hipotalāmā. Kā atbildes reakcija uz izmaiņām organisma iekšējā vidē seko hipotalāma hormonu sekrēcija. Hipotalāma izdalītos hormonus var iedalīt divās grupās - daļa no tiem regulē hipofīzes sekrēciju, bet daļa ietekmē organisma funk-
Epifize Epitēlij-
ķermenīši Hipotolāms Hipofīze Virs-
nieres Aizkrūtes Olnīcas Aizkuņģa Sēklinieki 166 cijas (sk. 4.1. tab. 169. Ipp.). Hipotalāmam ir kopēja asinsrite ar hipofīzes priekšējo daivu, tādēļ hipotalāmā sintezētās vielas nonāk hi-
pofizē. Šīs bioloģiski aktīvās vielas veicina vai kavē hipofīzes priekšējās daivas hormonu izda-
līšanos asinīs. Hipofīzes aizmugurējo daivu ar hipotalāmu saista nervu šķiedras, pa kurām no hipotalā-
ma hipofīzē nonāk antidiurētiskais hormons un oksitocīns. Tā hipotalāms kopā ar hipofīzi izveido regulējošu sistēmu, kas ietekmē dažādu iekšējās sekrēcijas dziedzeru darbību un līdz ar to regulē organisma vielmaiņas procesus. Hipofīzi daļēji var uzskatīt par citu iekšējās sekrēcijas dziedzeru "pārvaldnieku", jo tās iz-
dalītie hormoni ietekmē vairogdziedzera, virs-
nieru dziedzeru un dzimumdziedzeru aktivitāti. Pārējiem hipofīzes hormoniem ir plašāka iedarbība. Piemēram, hipofīzes augšanas hor-
mons jeb somatotropais hormons regulē ķer-
meņa augšanu. Tas stimulē olbaltumvielu sin-
tēzi šūnās un šūnu dalīšanos. Sevišķi svarīgs tas ir kaulu augšanai. Ja augšanas hormona trūkst, cilvēkam ir mazs augums. Ja augšanas hormons izdalās pastiprināti, tad cilvēks izaug ļoti liela auguma. Ja augšanas hormona pastip-
rināta izdalīšanās turpinās arī pēc augšanas perioda beigām, tad novērojama dažu ķermeņa daļu, piemēram, plaukstu, nesamērīga augša-
na. Šādu slimību sauc par akromegāliju. Smadzenēs atrodas arī epifīze. Tā visla-
bāk attīstīta maziem bērniem, bet, sasniedzot dzimumbriedumu, aktīvo šūnu skaits tajā sa-
mazinās. Epifīzes hormons melatonīns nomāc dzimumdziedzeru sekrēciju, kavējot priekš-
laicīgu dzimumgatavības iestāšanos, saskaņo augšanas un nobriešanas procesus, kā arī re-
gulē sezonālos un diennakts ritmus. Citiem zīdītājiem šī epifīzes funkcija ir izteiktāka nekā cilvēkam. Vairogdziedzeris atrodas kakla rajonā virs vairogskrimšļa. Visu vairogdziedzera hormonu veidošanai ir nepieciešams jods. Vairogdziedzera hormoni tiroksīns un trijodtironīns paaugstina vielmaiņu, stimulē oksidēšanās procesus un vie-
lu noārdīšanos. Šie hormoni ir nepieciešami or-
ganisma augšanai un nervu sistēmas attīstībai. Ja vairogdziedzera hormonu izdalīšanās ir nepietiekama, tad cilvēkam veidojas mazs augums, kā arī garīga atpalicība. Šādus slim-
niekus sauc par kretīniem. Savukārt pastip-
rināta vairogdziedzera hormonu izdalīšanās pieaugušam cilvēkam rada Bazedova slimību. Cilvēkiem, kuri slimo ar Bazedova slimību, novērojama paaugstināta vielmaiņas intensi-
tāte un pastiprināta nervu sistēmas uzbudinā-
mība. Šādi slimnieki stipri novājē, un tiem ir izspiedušies acāboli. Vairogdziedzera hormons kalcitonīns paze-
mina kalcija līmeni asinīs. Tas samazina kal-
cija uzsūkšanos zarnās, palielina kalcija izdalī-
šanos ar urīnu, kā arī stimulē tā izgulsnēšanos kaulu šūnstarpu vielā. Ja šī hormona trūkst, kauli kļūst trausli. Epitēlijķermenīši ir četri mazi endokrīnie dziedzeri, kas atrodas uz vairogdziedzera. Tie izstrādā parathormonu, kas paaugstina kal-
cija līmeni asinīs. Tas iedarbojas uz kalcija vielmaiņu zarnās, nierēs un kaulos pretēji kā kalcitonīns. Ja epitēlijķermenīšus izoperē, strauji sa-
mazinās kalcija līmenis asinīs, rodas muskuļu krampji, arī ribstarpu muskuļu krampji, un cilvēks noslāpst. Aizkrūtes dziedzeris jeb tīmuss atrodas krūškurvī aiz krūšu kaula. Aizkrūtes dziedze-
ris izstrādā hormonu timozīnu, kas piedalās asinsrades regulācijā un stimulē limfocītu vei-
došanos. Virsnieres atrodas virs nierēm. Abas virs-
nieres sastāv no ārējās daļas - garozas - un iekšējās daļas - serdes. Virsnieru garozas un serdes funkcijas ir atšķirīgas. Abas virsnieru daļas var uzskatīt par diviem patstāvīgiem en-
dokrīniem dziedzeriem. Virsnieru garoza ir biezāka nekā serde. Tā izstrādā vairāk nekā 40 bioloģiski aktīvu vielu, kas nepieciešamas dzīvības saglabāšanai. 167 Virsnieru garoza producē trīs hormonu gru-
pas: minerālkortikoīdus, glikokortikoīdus un dzimumhormonus. Glikokortikoīdu līmenis asinīs palielinās stresa laikā. Glikokortikoīdi paaugstina gliko-
zes līmeni asinīs, samazina iekaisuma proce-
sus, uzbudina centrālo nervu sistēmu, kā arī veic citas funkcijas. Virsnieru garozas producētie dzimumhormo-
ni bērnībā, kamēr nedarbojas dzimumdziedzeri, sekmē dzimumsistēmas attīstību. Pieaugušiem cilvēkiem tie regulē dzimumtieksmi un dzimum-
uzvedību. Virsnieru serde producē hormonu adrena-
līnu. Adrenalīns rada tādas dažādu orgānu sis-
tēmu darbības izmaiņas, kas nodrošina darba-
spēju paaugstināšanos. Šis hormons paātrina un pastiprina sirdsdarbību, paaugstina gliko-
zes līmeni asinīs, samazina gremošanas sistē-
mas orgānu sekrēciju, paaugstina vielmaiņu un psihisko reakciju ātrumu, kā arī ietekmē citas organisma funkcijas. Adrenalīns pastip-
rināti izdalās stresa un emocionālu pārdzīvo-
jumu laikā. Aizkuņģa dziedzeris ir jaukta tipa dzie-
dzeris, kas atrodas aiz kuņģa. Dziedzera ārējā sekrēcija notiek, caur izvadkanālu izdalot gre-
mošanas sulu divpadsmitpirkstu zarnā. Aiz-
kuņģa dziedzera iekšējo sekrēciju veic šūnu sakopojumi, ko sauc par Langerhansa saliņām. Langerhansa saliņu šūnas producē divus hor-
monus - insulīnu un glikagonu. Šie hormoni regulē glikozes vielmaiņu. Insulīns veicina glikozes iekļūšanu šūnā no asinīm un audu šķidruma un šūnās nokļuvu-
šās glikozes pārvēršanos par glikogēnu. Insulī-
na trūkuma gadījumā strauji pazeminās šūnu spēja izmantot glikozi. Var rasties dzīvībai bīstams stāvoklis - diabētiskā koma. Slimību, kas rodas, ja organismā trūkst insulīna, sauc par cukurslimību jeb cukura diabētu. Šādiem slimniekiem vielmaiņas procesos šūnās netiek izmantota glikoze, tās koncentrācija asinīs pieaug un, pārsniedzot zināmu līmeni, gliko-
ze tiek izvadīta ar urīnu, bet šūnās glikozes trūkst. Cukura diabēta slimniekiem regulāri jāievada insulīns. Glikagons darbojas pretēji insulīnam. Tas paaugstina glikozes līmeni asinīs, noārdot gli-
kogēnu un taukus. Tas izdalās, ja cilvēks nav uzņēmis ogļhidrātus ar uzturu. Dzimumdziedzeri - sēklinieki un olnīcas -
izstrādā hormonus, kas ietekmē organisma nobriešanu, ārējo dzimumpazīmju veidošanos un nosaka organisma fizioloģiskās un psiholo-
ģiskās īpatnības, kā arī ietekmē dzimumšūnu attīstību. Sievietes organismā dzimumhormonus pro-
ducē olnīcās esošie folikuli, dzeltenais ķerme-
nis (sk. "Uzzini vairāk!" 170. Ipp.) un placenta. Augošos folikulos veidojas estrogēnie hormoni. Tie sekmē dzimumorgānu attīstību un veicina sekundāro dzimumpazīmju veidošanos, kā arī nodrošina normālu dzimumcikla norisi. Dzeltenais ķermenis, kas veidojas ovulējošā folikula vietā, producē hormonu progesteronu jeb grūtniecības hormonu. Tas sagatavo dzem-
des gļotādu dīgļa implantācijai, nodrošina grūt-
niecības norisi pirmajos mēnešos, kā arī kavē jaunu folikulu nobriešanu olnīcās. Placentas izstrādātie hormoni nodrošina normālu grūtniecības norisi. No vīrieša organisma dzimumhormoniem aktīvākais ir testosterons. Vīrišķie dzimum-
hormoni veicina dzimumorgānu attīstību, sekundāro dzimumpazīmju veidošanos, olbal-
tumvielu sintēzi muskuļu šūnās un līdz ar to arī visa organisma augšanu. Dzimumhormoni pastiprināti sāk izdalīties 12-14 gadu vecumā. Tie ietekmē arī nervu sistēmas funkcionālo stāvokli un pastiprina vielmaiņas intensitāti. 168 Cilvēka endokrīnie dziedzeri un to izdalītie hormoni 4.1. tabula Dziedzeris Hormoni Iedarbība Hipotalāms Hormoni, kas stimulē hipofīzes hormonu sekrēciju Pastiprina hipofīzes hormonu sekrēciju Hipotalāms Hormoni, kas kavē hipofīzes hormonu sekrēciju Samazina hipofīzes hormonu sekrēciju Hipofīze Hormoni, kas ietekmē tikai no-
teiktu endokrīno dziedzeri Vairogdziedzeri stimulējošais (tireotropais) hormons Pastiprina vairogdziedzera hormonu sekrēciju Hipofīze Hormoni, kas ietekmē tikai no-
teiktu endokrīno dziedzeri Virsnieru garozu stimulējošais (adrenokortikotropais) hormons Pastiprina virsnieru garozas hormonu sekrēciju Hipofīze Hormoni, kas ietekmē tikai no-
teiktu endokrīno dziedzeri Dzimumdziedzerus stimulējo-
šais (gonadotropais) hormons Pastiprina dzimumhormonu sekrēciju un veicina dzimumšūnu attīstību Hipofīze Hormoni, kuriem ir plašāka iedarbība Augšanas (somatotropais) hormons Veicina šūnu dalīšanos; stimulē kaulu, muskuļu un iekšējo orgānu augšanu Hipofīze Hormoni, kuriem ir plašāka iedarbība Vazopresīns jeb antidiurētiskais hormons Stimulē asinsvadu gludo muskuļu sarauša-
nos - asinsvadu sašaurināšanos; pastiprina ūdens reabsorbciju nierēs Hipofīze Hormoni, kuriem ir plašāka iedarbība Oksitocīns Izraisa dzemdes muskuļu kontrakcijas, veicina piena sekrēciju Epifīze Melatonīns Kavē priekšlaicīgu dzimumorgānu nobriešanu; regulē diennakts un gada ritmus Aizkrūtes dziedzeris Timozīns Veicina T-limfocītu nobriešanu Vairog-
dziedzeris Tiroksīns un trijodtironīns Iedarbojas uz visiem organisma audiem, palie-
linot to vielmaiņas aktivitāti; pastiprina tauku noārdīšanu Vairog-
dziedzeris Kalcitonīns Samazina kalcija koncentrāciju asinīs Epitēlij-
ķermenīši Parathormons Palielina kalcija koncentrāciju asinīs Aizkuņģa dziedzeris Insulīns Samazina glikozes koncentrāciju asinīs Aizkuņģa dziedzeris Glikagons Palielina glikozes koncentrāciju asinīs Virsnieru garoza Glikokortikoīdi Palielina glikozes koncentrāciju asinīs Virsnieru garoza Minerālkortikoīdi Stimulē nātrija jonu reabsorbciju nierēs Virsnieru garoza Androgēnie (vīrišķie) dzimumhormoni Veicina sekundāro dzimumpazīmju veidoša-
nos, piemēram, muskuļu masas palielināšanos Virsnieru serde Adrenalīns Palielina glikozes koncentrāciju asinīs; sašauri-
na asinsvadus un paaugstina asinsspiedienu; palielina sirdsdarbības ātrumu un sirds musku-
ļa kontrakciju spēku; samazina siekalu sekrēci-
ju; pastiprina sviedru sekrēciju Olnīcas Estrogēns un progesterons Veicina folikulu augšanu, dzemdes gļotādas atjaunošanos pēc menstruācijām; izraisa sekundāro dzimumpazīmju veidošanos Sēklinieki Testosterons Veicina spermatozoīdu vairošanos un attīstību; izraisa sekundāro dzimumpazīmju veidošanos 169 Uzzini Mirā&f Sievietes dzimumcikla regulācija Sievietes dzimumcikla regulācija un dzimumsistēmas funkciju nodrošināšana ir sarežģīts daudzpakāpju pro-
cess, kas izraisa galvenās menstruālā cikla norises (sk. att.). Šī cikla garums ir vidēji 28 dienas. Menstruālo ciklu regulē hipofīzes dzi mumdzi edzerus stimulējošie hor-
moni jeb gonadotropie hormoni. Cikla pirmajās dienās pastiprināti izdalās folikulus stimulējošais hormons (FSH), kurš veicina folikulu augšanu olnīcās. Folikula aug-
šanas laikā olšūna uzkrāj rezerves vielas un daudzkārt palielinās. To aptverošās folikula šūnas izdala sievišķos dzimumhormonus - estrogēnus, kas veicina dzemdes gļotādas atjaunošanos. Ovulācija parasti notiek cikla 14. dienā, kad folikulus stimulējošā hormona un estrogēnu koncentrācija sasniegusi maksimumu. Pēc ovulācijas olšūna nonāk olvadā, bet ovulējušā folikula vietā olnīcā izveidojas dzeltenais ķermenis. Tā funkcijas regulē hipofīzes luteinizējošais hormons (LH). Dzeltenais ķermenis izdala hormonu progesteronu, kurš sagatavo dzemdes gļotādu dīgļa uzņemšanai un nodro-
šina grūtniecības pirmo mēnešu norisi, līdz tā sekretorās funkcijas pārņem placenta. Ja olšūnas apaugļošanās neno-
tiek, dzeltenais ķermenis atmirst, bet dzemdes gļotāda noārdās - notiek menstruācija. Menstruācija sakrīt ar cikla pirmajām dienām, kad sākas jaunu folikulu augšana olnīcā. Pubertātes laikā dzimumhormoni izraisa dzimumor-
gānu augšanu un sekundāro dzimumpazīmju veidoša-
nos- krūšu dziedzeru palielināšanos, sievišķīgu ķermeņa formu veidošanos. Hipofīzes dzimumdziedzerus stimulējošo hormonu sekrēcija tiek regulēta pēc atgriezeniskās saites princi-
pa - palielinoties sievišķo dzi mumhormonu sekrēcijai, samazinās hipotalāma ietekme uz hipofīzi un hipofīzes dzimumdziedzerus stimulējošo hormonu sekrēcija. At-
griezeniskās saites princips tiek izmantots hormonālajā kontracepcijā. Kontraceptīvās tabletes vai plāksteri sa-
tur sievišķos dzimumhormonus. Tādējādi asinīs mākslīgi tiek palielināta sievišķo dzimumhormonu sekrēcija, kas "apmāna" hipotalāmu un hipofīzi un samazina dzimum-
dziedzerus stimulējošo hormonu sekrēciju.Gala rezultātā nenotiek olšūnu augšana olnīcās. Ovulācija Hipofīzes hormonu sekrēcija un iedarbība Procesi olnīcās > © Olnīcas hormonu sekrēcija un iedarbība Procesi dzemdes gļotādā « Dzeltenā ķermeņa fāze Progesterons Gļotādas noārdīšanās Sievietes dzimumcikla humorālā regulācija 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 2 Gļotādas atjaunošanās Gļotādas noārdīšanās 170 ^opSdO'iltaJKS Saskaņotu organisma darbību un atbildi uz apkārtējās vides izmaiņām nodrošina organisma darbības regulācijas mehānismi. Dzīvniekiem ir divi organisma darbības regulācijas veidi: • humorālā regulācija un • neirālā regulācija. Normālu šūnas un organisma iekšējo apstākļu nodrošināšanu ar pašregulācijas mehānismu palīdzību sauc par homeostāzi. Arī tiem organismiem, kuriem nav īpašu regulatoro sistēmu, organisms darbojas saskaņoti, jo šūnas un audi ietekmē cits citu. Dabā visizplatītākais šūnu "sazinā-
šanās" veids ir ķīmiskie signāli - vienu šūnu iedarbība uz citām šūnām notiek ar vielu starpniecību. Bioloģiski aktīvas vielas, kuras sintezējas vienā organisma daļā un pārvietojas uz citu, kur izraisa atbildes reakciju, sauc par hormoniem. Augu orgānu saskaņotu darbību nodrošina augu hormoni jeb fitohormoni. Dzīv-
nieku organisma humorālo regulāciju nodrošina iekšējās sekrēcijas dziedzeru jeb endokrīno dziedzeru izdalītie hormoni. Dzīvniekiem hormoni nonāk asinsritē un cirkulē pa visu organismu. Hormons neietekmē visas organisma šūnas, bet tikai mērķšūnas - tās, kurām ir attiecīgā hormona receptori. Reeeptors ir specifiska olbaltumviela, kurai hormons var pie-
saistīties pēc atslēgas-slēdzenes principa. Nozīmīgākie cilvēka iekšējās sekrēcijas dziedzeri ir hipotalāms, hipofīze, epifīze, vai-
rogdziedzeris, epitēlijķermenīši, aizkrūtes dziedzeris, virsnieres, aizkuņģa dziedze-
ris un dzimumdziedzeri. Hipotalāms un hipofīze ir nelieli endokrīnie dziedzeri, kas atrodas galvas smadzenēs. Hipotalāms darbojas gan kā nervu sistēmas, gan kā endokrīnās sistēmas daļa. Hipotalāms kopā ar hipofīzi izveido regulējošu sistēmu, kas ietekmē dažādu endokrīno dziedzeru darbību un līdz ar to regulē organisma vielmaiņas procesus. Vairogdziedzera hormoni paaugstina vielmaiņu, stimulē oksidēšanās procesus un vielu noārdīšanos, kā arī regulē kalcija koncentrāciju asinīs. Virsnieres sastāv no ārējās daļas - garozas - un iekšējās daļas - serdes. Virsnie-
ru garoza producē hormonus, kas regulē vielmaiņas procesus. Virsnieru serde producē hormonu adrenalīnu, kas rada tādas organisma darbības izmaiņas, kuras nodrošina darbaspēju paaugstināšanos. Aizkuņģa dziedzeris producē divus hormonus - insulīnu un glikagonu. Šie hor-
moni regulē glikozes vielmaiņu. Dzimumdziedzeri - sēklinieki un olnīcas - izstrādā hormonus, kas sekmē organis-
ma nobriešanu, ārējo dzimumpazīmju veidošanos un nosaka organisma fizioloģiskās un psiholoģiskās īpatnības, kā arī ietekmē dzimumšūnu attīstību. 171 4.3. ORGANISMA NEIRĀLĀ REGULĀCIJA Hormonu iedarbība ir lēna un regulē proce-
sus, kas ilgst dienas un pat mēnešus, turpretī nervu sistēma spēj acumirklī reaģēt uz vides pārmaiņām. Tā regulē visu orgānu un orgānu sistēmu darbību, kā arī koordinē visa organisma darbī-
bu un tā mijiedarbību ar apkārtējo vidi. Nervu sistēmas darbības pamatā ir impulsu pārva-
dīšana. Nervu sistēma uz regulējamo orgānu iedarbojas tieši, jo pie katra orgāna pienāk nervu šķiedras. Kā notiek signālu pārvadišana nervu sistēmā? Nervaudi sastāv no neironiem, kas pārvada nervu impulsus, un neiroglijas šū-
nām, kuras balsta, baro un aizsargā neironus. Neironam ir šūnas ķermenis, kurā ir kodols un organoīdi, un divu veidu izaugumi. īsie, zarotie izaugumi - dendrīti* - saņem informāciju un pārvada signālus uz šūnas ķermeni, bet garais izaugums - aksons - vada nervu impulsus prom no tā {sk. 4.4. att.). Neironus iedala pēc to funkcijām: • jušanas neironi vada impulsu no recepto-
riem uz smadzenēm; • starpneironi pārvada impulsu no viena neirona uz citu; • kustību neironi vada impulsu no smadze-
nēm uz muskuļu šķiedrām. Visām dzīvajām šūnām piemīt kairināmī-
ba - spēja reaģēt uz vides pārmaiņām, kam pa-
rasti seko izmaiņas šūnas vielmaiņā. Taču tikai nervu, dziedzeru un muskuļu šūnām piemīt uzbudināmība - spēja reaģēt uz nervu im-
Dendrīti Šūnas ķermenis Aksoni • ifL" I Kodols W ' i [i I ^ L-Aksons 4.4. att. Neironu uzbūve pulsiem ar īpašu, vienveidīgu atbildes reakciju. Muskuļiem tās ir kontrakcijas, dziedzeriem -
specifisku sekrētu izdalīšana, nervu šūnām -
impulsa pārvadīšana vai to bloķēšana. Nervu un muskuļu šūnās uzbudinājums elektriskā potenciāla veidā izplatās pa šūnas membrānu. Nervu impulsu pārvadīšanā ļoti svarīga loma ir neirona membrānai, kas ir elektriski pola-
rizēta**. Ja kādā membrānas rajonā rodas uzbu-
dinājums, tas izraisa membrānas lādiņa izmai-
ņas, kas, līdzīgi vilnim, izplatās pa membrānu * Tradicionāli dendrītus sauc par īsajiem izaugu-
miem, bet daudziem neironiem, piemēram, jušanas neironiem, tie ir garāki nekā aksoni. ** Miera stāvoklī ārpus šūnas ir vairāk pozitīvo jonu, bet šūnā ir negatīvi lādētas olbaltumvielu mole-
kulas un negatīvie joni. 172 uz priekšu. Tas notiek tāpēc, ka uzbudinātais rajons ietekmē blakus esošo rajonu neirona membrānā. Membrānas lādiņa izmaiņas izpla-
tās līdz nervu šūnas izauguma galam. Nervu šūnas cita ar citu nesaskaras, starp tām ir neliela sprauga. Vietu starp diviem nei-
roniem, kur impulss no viena neirona tiek no-
dots otram, sauc par sinapsi (sk. 4.5. att.). Sinapsē impulsa pārvadīšana notiek ķīmis-
ki - viens neirons izdala vielas, kuras uztver otra neirona membrānas receptori. Sinapsei ir trīs sastāvdaļas - presinaptiskā membrāna, sinaptiskā sprauga un postsinaptiskā mem-
brāna. Sinapsēs impulsi plūst tikai vienā vir-
zienā - no aksona uz dendrītu, cita neirona ķermeni vai muskuļiem. Impulsi tiek pārvadīti ļoti ātri (milisekundēs). Neirona ķermenis veido neirotransmisī-
vās vielas (sengr. vai. neuron - nervs; lat. vai. transmissio - pārsūtīšana, nodošana), kas uzkrājas aksona galā īpašos pūslīšos - sinap-
tiskajos pūslīšos. Kad nervu impulss sasniedz aksona galu, presinaptiskā membrāna kļūst caurlaidīga un neirotransmisīvās vielas nonāk sinaptiskajā spraugā. Tur tās īslaicīgi saistās ar receptoru pēc atslēgas-slēdzenes principa, izraisot membrānas lādiņa izmaiņas - uzbudi-
nājumu - postsinaptiskajā membrānā. Nervu impulsa pārvadīšana ir elektroķīmisks process - vienas šūnas robežās viļņveidīgi ro-
das membrānas lādiņa izmaiņas, bet no šūnas uz šūnu impulss tiek pārvadīts ar vielu starpniecību. Neirotransmisīvā viela, kas ir izdalījusies sinaptiskajā spraugā, spēj darboties tikai īsu brīdi. Tūlīt pēc tam īpaši enzīmi sadala sinap-
sēs spraugā palikušās un ar receptoru saistītās neirotransmisīvās vielas. Nervu sistēmā ir dažādas neirotransmisī-
vās vielas. Tās var radīt uzbudinājumu vai kavēt tā rašanos postsinaptiskajā membrānā. Ja postsinaptiskā membrāna tiek uzbudināta (tajā rodas darbības potenciāls), tad nervu im-
pulss rodas arī nākamajā nervu, muskuļu vai dziedzeru šūnā, bet, ja veidojas kavēšana, tad nervu impulsa rašanās nākamajā nervu šūnā tiek apgrūtināta. 4.5. att. Sinapses uzbūve un funkcijas Cita neirona aksona gali Šūnas ķermenis Aksons Aksona gals Aksona gals Sinaptiskā sprauga Dendrīts Neirotransmisīvā viela Presinaptiskā membrāna Postsinaptiskā membrāna C. Impulsa pārvadīšana caur sinapsi -Receptors Muskuļu šķiedras A. Sinapšu novietojums 173 Uzzini trturž&f Nervu impulsu pārvadlšanas ietekmēšana Nervu impulsu pārvadīšanā svarīga loma ir sinapses darbībai - neirotransmisīvās vielas izdalīšanai, īslaicīgai saistībai ar receptoru un sadalīšanai. Daudzi medikamen-
ti, alkohols, narkotikas un bioloģiskās indes ietekmē ner-
vu impulsu pārvadīšanu sinapsēs. Šīm vielām ir atšķirīgi iedarbības mehānismi. Piemēram, inde kurāre (sk. att.), kuru senāk lietoja Dienvidamerikas indiāņi, bloķē recepto-
rus nervu-muskuļu sinapsēs un izraisa muskuļu paralīzi. Līdzīga iedarbība ir arī botulīnam, kura injekcijas mūsdienās ir visizplatītākā un populārāka metode cī-
ņai ar sejas grumbām. Botulīna molekulas iekļūst pre-
sinaptiskā neirona citoplazmā un kavē sinaptisko pūslī-
šu transportu. Rezultātā tiek bloķēta neirotransmisīvās vielas izdalīšanās sinapsē, kas izraisa muskuļu paralīzi. Botulīns mīmikas muskuļos tiek injicēts ļoti nelielās de-
vās, bet lielākās devās tā ir viena no spēcīgākajām indēm un var izraisīt nāvi. Botulīnu izdala baktērijas Clostridium botulinum. Ar to var saindēties, ēdot bojātu gaļu. Mūsdienās medicīnā ļoti plaši izmanto dažādus atsā-
pi nāšanas līdzekļus. Vairums no tiem tā vai citādi bloķē impulsu pārvadīšanu sinapsēs. Piemēram, lidokaīns, kuru plaši izmanto vietējai anestēzijai (sk. att.), kavē impulsu rašanos postsinaptiskajā membrānā. Nervu impulsu pārvadīšanai ir raksturīga īslaicīga nei-
rotransmisīvās vielas piesaistīšanās receptoram, jo tā tūlīt pēc tam tiek noārdīta. Ja tā nenotiek, tad neirotransmisī-
vā viela paliek piesaistīta receptoram un izraisa viltus im-
pulsus. Šādus viltus impulsus cilvēkam rada amfetamīnu grupas narkotiskās vielas.Tās pārtrauc to enzīmu darbī-
bu, kas sinapses spraugā sadala neirotransmisīvās vielas, kā rezultātā postsinaptiskā membrāna tiek nepārtraukti stimulēta.Tādēļ rodas smadzeņu darbības traucējumi un cilvēks redz halucinācijas. Arī opiātu* grupas narkotiskās vielas - morfīns, hero-
ī ns - iedarbojas uzsinapsēm.To ķīmiskā struktūra ir ļoti lī-
dzīga noteiktai neirotransmisīvai vielai.Tādēļ narkotiskās vielas molekulas saistās ar receptoriem un "apmāna" nei-
ronu, liekot tam reaģēt kā uz īsto neirotransmisīvo vielu. 1970. gadā tika atklātas neirotransmisīvās vielas - en-
dorfīni -, kuras nomāc sāpju sajūtas, kā arī rada labsajūtu. Opiātu grupas narkotiskās vielas spēj saistīties ar endor-
fīnu receptoriem un aktivizēt neironus. 19. gs. beigās un 20. gs. sākumā opiātus sāka izmantot medicīnā kā spēcīgus pretsāpju līdzekļus (sk. att.). Lielākās devās šīs vielas rada cilvēkam eiforiju. Pie narkotikām pierod, un to deva arvien jāpalielina, jo iepriekšējā deva vairs neizraisa gaidīto efektu.Cilvēkus, kam ir tieksme un paradums lietot narkotiskas vielas, sauc par narkomāniem. Ar laiku narkomāna organisms saindējas un rodas nervu sistēmas, kā arī iekšējo orgānu, īpaši - aknu, bojājumi. Narkotisko vielu pārdozēšana var izraisīt nāvi. *Opi āti - vielas un to atvasinājumi, kuras iegūst no opija ma-
gonēm. Kokveida liāna, no kuras senāk ieguva kurāri Atsāpināšanas līdzekļu lietošana zobārstniecībā Heroīns - pretsāpju un pretklepus līdzek-
lis 20. gs. sākumā 174 ? 1. Kā medikamenti, narkotiskās vielas, indes un citas vielas var iedarboties uz nervu impulsu pārva-
dīšanu sinapsēs? 2. Kā atšķiras dažādu narkotisko vielu iedarbība uz organismu? 3. Kāpēc narkotiku lietošana ir bīstama? Kā nervu sistēma nodrošina organisma atbildes reakciju uz kairinājumu? Orga-
nisms kairinājumus uztver ar receptoriem -
specializētām nervu šūnām - vai jušanas ner-
vu šķiedru galiem. Kairinājumi var būt gan ārēji, gan iekšēji, piemēram, oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanās asinis. Nervu sistēma uztverto informāciju apstrādā un pēc tam sūta impulsus uz orgāniem, kuriem jāveic atbildes reakcija. Organisma atbildes reakciju uz kairinājumu sauc par refleksu (lat. vai. refleksus — atpakaļkus-
tība). Viens no vienkāršākajiem refleksa piemēriem ir katla vāka nomešana, sajūtot, ka tas ir karsts (sk. 4.6. att.). Rokas ādā ir receptori (lat. vai. recipere - saņemt) - specializēti dendrītu gali, kas uztver temperatūras izmaiņas. Karstums rada uzbudinājumu receptorā. Impulss no re-
ceptora pa jušanas nerva šķiedru (jušanas neirona dendrītu) nonāk jušanas neironā. Jušanas neironu ķermeņu sakopojums (gan-
glijs) atrodas blakus muguras smadzenēm. Ja uzbudinājums ir pietiekami stiprs, jušanas neirons to nodod tālāk vienam vai vairākiem starpneironiem, kas atrodas muguras sma-
dzenēs. Muguras smadzenēs atrodas arī kus-
tību neironi, kas saņem impulsu no starp-
neironiem un regulē muskuļu šķiedru darbību. Impulss pa kustību nerva šķiedru (kustību neirona aksonu) sasniedz muskuli, kas veic atbildes reakciju - saraujas un atrauj roku no karstā katla vāka. Orgānu, kas realizē atbildes reakciju, sauc par efektoru. Impulsa ceļu no receptora caur smadzenēm līdz efektoram sauc par refleksa loku. Katrā refleksa lokā ir piecas daļas: • receptors, kurš ir specializēts noteikta kairi-
nājuma uztveršanai; • jušanas neirons jeb centrtieces neirons, kas aizvada impulsu līdz smadzenēm; • centrālā daļa jeb refleksa centrs - neironi un sinapses smadzenēs, kas "savieno" refleksa uztverošo daļu ar refleksa izpildošo daļu; daļai refleksu centri ir muguras smadzenēs, daļai - galvas smadzenēs; • kustību jeb centrbēdzes neirons, kas aizvada impulsu uz izpildorgānu; • efektors. Sākotnēji šķiet, ka cilvēkam dažādu kairinā-
jumu dēļ rodas ļoti atšķirīgas atbildes reakci-
jas. Taču paanalizējot kļūst saprotams, ka efek-
tori ir tikai šķērssvītrotie vai gludie muskuļi un dziedzeri. Piemēram, atbildes reakcija uz Receptors Jušanas nerva šķiedra Jušanas neirona ķermenis Muguras smadzene
s Kustību Starpneirons neirona ,kermenis >Nervu-muskuļu sinapses 'Efektors - muskulis 4.6. att. Refleksa loks - Kustību nerva šķiedra 175 stipras skaņas radīto izbīli ir skeleta muskuļu saraušanās, sirdsdarbības paātrināšanās un sviedru izdalīšanās. Refleksa loks ir nervu sistēmas funkcionālā pamatvienība. Reflektoriskas atbildes reakci-
jas uz vides kairinājumu ir raksturīgas pat visprimitīvākajiem dzīvniekiem, piemēram, zarndobumaiņiem. Taču nervu sistēmas uzbū-
ve dažādiem dzīvniekiem ir atšķirīga. Kā evolūcijas gaitā pilnveidojusies ner-
vu sistēmas uzbūve un funkcijas? Atkarībā no attīstības pakāpes daudzšūnu dzīvniekiem ir trīs nervu sistēmas veidi: • difūzā jeb tīklveida nervu sistēma, • ganglijveida nervu sistēma, • cauruļveida centrālā nervu sistēma un peri-
fērā nervu sistēma. Visvienkāršākā ir difūzā (lat. vai. diffu-
sus - plašs) nervu sistēma, kāda ir hidrām un citiem zarndobumaiņiem (sk. 4.7. A att.). Šiem dzīvniekiem nervu sistēmu veido zvaigžņveida neironi, kas izkaisīti pa visu ķermeni, ir savstar-
pēji savienoti ar izaugumiem un veido nervu tīklu. Augstāk attīstītiem zarndobumaiņiem nervu sistēma kļūst sarežģītāka. Piemēram, medūzām nervu šūnas ap lietussarga malām veido gredzenu, kurā ir nervu sakopojumi jeb gangliji. 4.7. att. Nervu sistēmas veidi Vairums pārējo bezmugurkaulnieku ir div-
pusēji simetriski. Viņu ķermenim ir izteikts galvas un astes gals. Tā kā dzīvnieks kustas ar galvu pa priekšu, tad šī ķermeņa daļa pirmā sa-
stopas ar barību un varbūtējiem ienaidniekiem. Līdz ar to evolūcijas gaitā vairums maņu orgā-
nu ir attīstījušies galvas daļā, kur ir visvairāk nervu šūnu sakopojumu - gangliju, kas ana-
lizē no maņu orgāniem ienākošo informāciju. Plakantārpiem, piemēram, planārijai, ir div-
pusēji simetriska nervu sistēma (sk. 4.7. B att.). Viņai visa ķermeņa garumā stiepjas divas nervu šķiedras, kuras savieno šķērsšķiedras. Planārijai galvas gangliji uztver informāciju no acu planku-
mu fotoreceptoriem. Abas gareniskās šķiedras nodrošina ātru informācijas pārvadīšanu no gal-
vas ganglijiem uz ķermeņa pakaļgalu, bet šķērs-
šķiedras saskaņo abu ķermeņa pušu darbību. Posmtārpiem, posmkājiem un gliemjiem ir vēl labāk attīstīta nervu sistēma nekā plakan-
tārpiem. Viņiem ir galvas gangliji un vēdera nervu ķēdīte, kurai katrā posmā ir ganglijs (sk. 4.7. C att). Galvas gangliji uztver informā-
ciju no maņu orgāniem, kontrolē vēdera gan-
glijus un saskaņo muskuļu un visa organisma darbību. Krabjiem un kalmāriem galvas gangli-
ju uzbūve jau ir pielīdzināma galvas smadzeņu uzbūvei. Galvas smadzeņu attīstība ir saistīta ar labi attīstītiem maņu orgāniem (redzi, ožu). B. Primitīva ganglijveida nervu sistēma (planārija) C. Ganglijveida nervu sistēma (vēzis) D. Centrālā un perifērā nervu sistēma (ķirzaka) Nervu šūnu tīkls A. Difūzā nervu sistēma (hidra) Galvas nervu Gareniskās nervu šķiedras Šķērs-
šķiedras Galvas nervu Vēdera nervu ķēdīte Muguras Nervi 176 Augstāk attīstītiem dzīvniekiem, piemēram, mugurkaulniekiem, nervu gangliji ir centrali-
zējušies un pārveidojušies par smadzenēm (sk. 4.7. D att.). Mugurkaulniekiem embrionālās at-
tīstības laikā nervu sistēmai ir cauruļveida uz-
būve. To veido doba, ar šķidrumu pildīta nervu caurulīte. Vēlāk nervu caurulītes sieniņas kļūst biezākas, bet galvas daļā veidojas vairākas gal-
vas smadzeņu daļas. Mugurkaulniekiem visu dzīves laiku muguras smadzenēs saglabājas ar šķidrumu pildīts kanāls. Galvas smadzenes un muguras smadzenes sauc par centrālo nervu sistēmu (CNS). No smadzenēm uz visām organisma daļām stiepjas nervi, kas sastāv no šķiedrām un veido perifēro nervu sistēmu. Perifērā nervu sistēma sastāv no galvas un muguras nerviem, kas saista centrālo nervu sistēmu ar maņu orgāniem, receptoriem un izpildorgāniem - muskuļiem un dziedzeriem. Mugurkaulniekiem saglabājas arī ganglij-
veida nervu sistēmas iezīmes - uz daudzām nervu šķiedrām ir neironu ķermeņu sakopoju-
mi - gangliji. Cilvēkam ir visattīstītākā nervu sistēmas uzbūve. Kāda ir cilvēka muguras smadzeņu uz-
būve? Kādas ir muguras smadzeņu funk-
cijas? Muguras smadzenes atrodas mugur-
kaula kanālā, ko veido muguras skriemeļu loki. Muguras smadzenēm ir divas pamat-
funkcijas: • reflektorā funkcija - tajās atrodas refleksu centri; • vadītājfunkcija - nodrošina sakarus starp dažādām centrālās nervu sistēmas daļām. Muguras smadzeņu vadītājfunkciju nodro-
šina augšupejošie un lejupejošie vadītājceļi (neironu izaugumu sakopojumi), kas veido smadzeņu balto vielu (sk. 4.8. att.). Vadītāj-
ceļi savieno muguras smadzenes ar galvas sma-
dzenēm un citām muguras smadzeņu daļām. Muguras smadzeņu vidusdaļā atrodas neironu ķermeņu sakopojums - pelēkā viela. To veido starpneironi, kas savieno dažādus vadītājceļus, un kustību neironi, kuri regulē muskuļu šķied-
ru darbību. Kustību neironi veido muguras smadzeņu priekšējās saknītes. Jušanas nei-
ronu ķermeņi, kas apkopo impulsus no recepto-
riem, atrodas muguras smadzeņu mugurējās saknītēs. Netālu no muguras smadzenēm mu-
gurējās un priekšējās saknītes savienojas, vei-
dojot jauktu muguras nervu. Cilvēkam ir 31 muguras nervu pāris. Katrs no tiem inervē* noteiktus ķermeņa muskuļus un ādu. * Inervēt - vadīt impulsus no receptoriem uz mu-
guras smadzenēm un impulsus no smadzenēm uz mus-
kuļiem. nervs Priekšējā saknīte Starpneirons Kustību neirons Jušanas gangliji Baltā viela Pelēkā viela 4.8. att. Muguras smadzeņu uzbūve Smadzeņu kanāls Uz galvas smadzenēm Mugurējā saknīte 177 Kāda ir cilvēka galvas smadzeņu uz-
būve? Kādas ir galvas smadzeņu funkci-
jas? Augstāk attīstīto mugurkaulnieku galvas smadzenes sastāv no iegarenām smadzenēm, smadzeņu tilta un smadzenītēm, vidussmadze-
nēm, starpsmadzenēm un gala smadzenēm {sk. 4.9. att.). No galvas smadzenēm atiet 12 galvas smadzeņu nervu pāri. Tie stiepjas gan uz dažā-
dām galvas daļām, gan uz iekšējiem orgāniem. Iegareno smadzeņu, smadzeņu tilta un vi-
dussmadzeņu (galvas smadzeņu stumbra) uz-
būve ir līdzīga. Šīs galvas smadzeņu daļas veido galvenokārt vadītājceļi (baltā viela), kuros at-
rodas nelieli pelēkās vielas sakopojumi - cen-
tri jeb kodoli, kas kontrolē noteiktas funkcijas. Iegarenajās smadzenēs atrodas dzīvībai ļoti svarīgu refleksu centri, piemēram, elpoša-
nas centrs, sirdsdarbības un asinsrites regulā-
cijas centrs. Tajās atrodas arī rīšanas, klepo-
šanas, šķaudīšanas, vemšanas refleksu centri. Caur iegarenajām smadzenēm iet visi vadītāj-
ceļi, kas nodrošina sakarus starp galvas un muguras smadzenēm. Smadzeņu tiltā atrodas roku, kāju un ķermeņa reflektorisko kustību centri, kā arī muskuļu tonusa regulācijas centri, kas pieda-
lās dažādu neapzinātu un apzinātu kustību regulācijā. Uz mugurpusi no tilta ir novietotas sma-
dzenītes. Smadzenītes nodrošina kustību sa-
skaņošanu. Vadītājceļi pievada smadzenītēm impulsus no receptoriem, kas signalizē par ķermeņa stāvokli telpā un muskuļu tonusu. Smadzenītes ir jutīgas pret alkohola iedarbī-
bu. Jau vieglā alkohola reibumā cilvēkam pa-
vājinās kustību koordinācija, rodas līdzsvara traucējumi. Vidussmadzenēs atrodas redzes un dzir-
des orientācijas refleksu centri, kas nodrošina pirmo automātisko atbildi uz redzes vai dzirdes kairinājumu - galvas pagriešanu kairinājuma virzienā. Vidussmadzenēs ir arī centri, kas pie-
dalās dažādu smalku kustību koordinācijā, kā arī muskuļu tonusu regulējoši centri. 4.9. att. Galvas smadzeņu uzbūve Starpsmadzeņu svarīgākās daļas ir hipo-
talāms un talāms. Hipotalāmā atrodas iekšējo orgānu darbību regulējošs centrs. Ar hipotalā-
ma palīdzību tiek uzturēts organisma iekšējās vides relatīvais nemainīgums (homeostāze). Hipotalāmā atrodas miega, bada un slāpju sa-
jūtas, organisma temperatūras, ūdens, līdzsva-
ra un asinsspiediena regulācijas centrs. Hipotalāms regulē hipofīzi un kalpo kā saik-
ne starp nervu sistēmu un endokrīno sistēmu, ar nervu sistēmas palīdzību regulējot iekšējās sekrēcijas dziedzeru darbību. Talāms ir pārslēgšanās vieta visiem jušanas vadītājceļiem (izņemot ožas ceļus), kas iet uz gala smadzenēm. Tajā notiek sajūtu informāci-
jas pirmējā apstrāde. Atkarībā no informācijas rakstura veidojas emocionālais noskaņojums -
bailes, riebums, patika, interese, nedrošība u.c. Gala smadzenes ir veidotas no 2 puslodēm, kuru masa ir aptuveni 5/6 no galvas smadze-
ņu kopējās masas. To pamatni veido augšup un lejup ejošie vadītājceļi, kuros atrodas nelieli pelēkās vielas sakopojumi - bazālie gangli-
ji. Tie regulē muskuļu tonusu, kā arī dažādas specifiskas ķermeņa kustības. Abas smadzeņu puslodes savā starpā saista vadītājceļi (smadze-
ņu saiklis). Gala smadzenes sedz 2-5 mm biezs pelēkās vielas slānis - smadzeņu garoza. Pusložu ga-
roza veic dažādas sarežģītas funkcijas: no sajū-
tu orgāniem pienākošās informācijas analīzi un Gala smadzenes Smadzeņu saiklis Hipotalāms Hipofīze Tilts Iegarenās smadzenes Starp-
Vidus-
smadzenes Smadzenītes 178 nājumus. Somatiskās nervu sistēmas centrālā daļa atrodas muguras un galvas smadzenēs. Ar somatiskās nervu sistēmas centrālo daļu ir saistīta augstākā nervu darbība. Somatiskās nervu sistēmas galvenā funkcija ir organisma un ārējās vides savstarpējo attiecību regulē-
šana. Somatiskās nervu sistēmas kustību ner-
vu šķiedras pakļaujas gribas kontrolei. Veģetatīvā jeb autonomā nervu sistē-
ma inervē iekšējo orgānu gludo muskulatūru un dziedzerus. Veģetatīvās nervu sistēmas gal-
venā funkcija ir organisma iekšienē noritošo procesu un iekšējo orgānu darbības regulācija. Atšķirībā no somatiskās nervu sistēmas veģe-
tatīvajai nervu sistēmai ir tikai kustību nervu šķiedras, kas nepakļaujas gribas kontrolei. Veģetatīvajai nervu sistēmai izšķir divas daļas - simpātisko nervu sistēmu un parasim-
pātisko nervu sistēmu. Simpātiskās nervu sistēmas nervi atiet no muguras smadzeņu krūšu un jostas daļas. Parasimpātiskās nervu sistēmas nervi atiet no iegarenajām smadzenēm, vidussma-
dzenēm un muguras smadzeņu krustu daļas. Pretstatā simpātiskajai nervu sistēmai, kuras gangliji atrodas tālu no inervējamiem orgā-
niem, parasimpātiskās nervu sistēmas gangliji atrodas pie inervējamiem orgāniem vai tieši to sienās. Nozīmīgākais parasimpātiskās nervu sistēmas nervs ir desmitais galvas smadzeņu nervu pāris - klejotājnervs. Simpātiskās un parasimpātiskās nervu sistē-
mas ietekme uz iekšējiem orgāniem ir atšķirī-
ga {sk. 4.11. att. 180. Ipp.). Simpātiskās nervu Domāšana, problēmu risināšana, plānošana
x Sensorā zona -
Kustību i regulācija' Runāšana Kustību izvērtēšana Sajūtu /izvērtēšana /Lasīšana Redze Dzirdētā • izvērtēšana Dzirde' Redzētā izvērtēšana 4.10. att. Smadzeņu pusložu funkcionālās zonas sintēzi, veido apzināto kustību programmas un realizē tās, kā arī veic smadzeņu intelektuālo darbību. Katram smadzeņu garozas rajonam ir noteiktas funkcijas, tāpēc tās nosacīti var iedalīt dažādās funkcionālajās zonās. Pie-
mēram, pakauša daivā atrodas redzes zona, bet deniņu daivā - dzirdes zona {sk. 4.10. att.). Blakus esošās zonas zināmā mērā pārklājas, veidojot asociatīvās zonas, kurās notiek dažādu sajūtu apkopošana un izvērtēšana. Cilvēka perifēro nervu sistēmu pēc inervē-
jamā orgāna, orgānu sistēmas vai ķermeņa da-
ļas iedala somatiskajā un veģetatīvajā nervu sistēmā. Somatiskā nervu sistēma ar kustību nervu šķiedrām inervē šķērssvītroto muskula-
tūru, nodrošinot ķermeņa kustības. Pa jušanas nervu šķiedrām somatiskā nervu sistēma pār-
vada maņu orgānu uztvertos ārējās vides kairi-
Nervu sistēmas iedalījums Nervu sistēma 179 sistēmas darbība ir vērsta uz organisma akti-
vāciju un tā rezervju mobilizāciju. Parasimpā-
tiskā nervu sistēma dominē, ja organisms ir miera stāvoklī. Tās darbība ir vērsta uz orga-
nisma rezervju atjaunošanu. Raksturīgākie simpātiskās nervu sistēmas iedarbības veidi ir sirdsdarbības paātrināšanās, acu zīlīšu paplašināšanās, bronhu paplašināša-
nās, asinsvadu sašaurināšanās, asinsspiediena paaugstināšanās, zarnu peristaltikas pavājinā-
šanās, gremošanas sulu sekrēcijas samazināša-
nās, pastiprināta svīšana. Parasimpātiskās nervu sistēmas darbība ir tieši pretēja simpātiskās nervu sistēmas darbī-
bai. Parasimpātiskā nervu sistēma neietekmē vienīgi sviedru dziedzerus. Gandrīz visus iekšējos orgānus inervē kā simpātiskās, tā parasimpātiskās nervu sistēmas šķiedras. Šīs sistēmas atrodas savstarpējā mij-
iedarbībā, un vienas vai otras sistēmas darbības pārsvars ir atkarīgs no organisma funkcionālā stāvokļa. Abu sistēmu darbības saskaņošanu veic centri, kas atrodas centrālajā nervu sis-
tēmā. Paplašina acu zīlītes Pavajina siekalu izdalīšanos Paatrina sirdsdarbību, sašaurina asinsvadus Paplašina bronhus Pavājina zarnu peristaltiku un gremošanas sulu sekrēciju Veicina gl i kogēnā pārvēršanu glikozē Stimulē adrenalīna sekrēciju Nomāc urīnpūšļa saraušanos 4.11. att. Veģetatīvās nervu sistēmas funkcijas 180 Nervu sistēmas uzbūves pamatvienība ir neirons. Neironus pēc to funkcijām iedala • jušanas neironos, » starpneironos un • kustību neironos. Neironam ir šūnas ķermenis un divu veidu izaugumi: • dendrīti, kas saņem informāciju un pārvada signālus uz šūnas ķermeni; • aksons, kas vada nervu impulsus prom no neirona. Nervu impulsa pārvadīšana ir elektroķīmisks process - vienas šūnas robežās viļņveidīgi rodas membrānas lādiņa izmaiņas, bet no šūnas uz šūnu impulss tiek pārvadīts ar vielu starpniecību. Vietu starp diviem neironiem, kur impulss no vie-
na neirona tiek nodots otram, sauc par sinapsi. Sinapsē no pirmā neirona izdalās neirotransmisīvās vielas, kuras uztver otra neirona membrānas receptori. Nervu sistēmas darbības pamatvienība ir reflekss - organisma atbildes reakcija uz kairinājumu. Organisms kairinājumus uztver ar receptoriem - specializētām nervu šūnām vai jušanas nervu galiem. Nervu sistēma uztverto informāciju apstrādā un pēc tam sūta impulsus uz orgāniem, kuriem jāveic atbildes reakcija. Impulsa ceļu no receptora caur smadzenēm līdz izpildorgānam sauc par refleksa loku. Katrā ref-
leksa lokā ir piecas daļas: • receptors, • jušanas jeb centrtieces neirons, • centrālā daļa jeb refleksa centrs, • kustību jeb centrbēdzes neirons, • efektors. Efektori ir tikai šķērssvītrotie vai gludie muskuļi un dziedzeri. Atkarībā no attīstības pakāpes daudzšūnu dzīvniekiem ir trīs nervu sistēmu veidi: • difūzā jeb tīklveida nervu sistēma, • ganglijveida nervu sistēma, • cauruļveida centrālā nervu sistēma un perifērā nervu sistēma. Galvas smadzenes un muguras smadzenes sauc par centrālo nervu sistēmu (CNS). No smadzenēm uz visām organisma daļām stiepjas nervi, kas sastāv no šķiedrām un veido perifēro nervu sistēmu. Augstāk attīstīto mugurkaulnieku galvas smadzenes sastāv no iegarenām smadzenēm, smadzeņu tilta, smadzenītēm, vidussmadzenēm, starpsmadzenēm un gala smadzenēm. Cilvēka perifēro nervu sis-
tēmu pēc inervējamā orgāna, orgānu sistēmas vai ķermeņa daļas iedala somatiskajā un veģetatīvajā nervu sistēmā. Somatiskā nervu sistēma ar kustību nerva šķiedrām inervē šķērssvītroto mus-
kulatūru. Tā nodrošina ķermeņa kustības un saista organismu ar ārējo vidi. Veģe-
tatīvā jeb autonomā nervu sistēma inervē iekšējo orgānu gludo muskulatūru un dziedzerus. Veģetatīvajai nervu sistēmai izšķir divas daļas - simpātisko nervu sistēmu un parasimpātisko nervu sistēmu. Šīs sistēmas inervē gandrīz visus iekšējos orgānus un atrodas savstarpējā mijiedarbībā. Vienas vai otras sistēmas darbības pārsvars ir atkarīgs no organisma funkcionālā stāvokļa. 181 (/fzd&V-KfKt 1. Nosauciet atbilstošo jēdzienu! A. Normālu šūnas un organisma iekšējo apstākļu nodrošināšana ar pašregulācijas mehānismu palīdzību B. Organisma regulācijas veids, kuru nodrošina endokrīnā sistēma C. Bioloģiski aktīvas vielas, kuras sintezējas vienā organisma daļā un pārvietojas uz citu, kur izraisa atbildes reakciju D. Specifiska olbaltumviela, kurai hormons vai cita bioloģiski aktīva viela var pie-
saistīties pēc atslēgas-slēdzenes principa E. Nervu sistēmas uzbūves pamatvienība F. Vieta starp diviem neironiem, kur impulss no viena neirona tiek nodots otram G. Organisma atbildes reakcija uz kairinājumu H. Perifērās nervu sistēmas daļa, kas regulē ādu un muskuļus I. Perifērās nervu sistēmas daļa, kas regulē iekšējo orgānu darbību 2. Kuri apgalvojumi par hormonu darbību ir pareizi, kuri - nepareizi? A. Hormoni nodrošina organisma darbības regulāciju tikai cilvēka organismā B. Hormonus izdala gan ārējās, gan iekšējās sekrēcijas dziedzeri C. Hormoni iedarbojas tikai uz tām šūnām, kurām ir atbilstoši receptori D. Hormoni piesaistās pie mērķšūnas receptora pēc atslēgas-slēdzenes principa E. Dzīvniekiem un cilvēkiem hormonus pa visu organismu iznēsā asinsrite F. Katrs hormons iedarbojas tikai uz vienu noteiktu orgānu G. Tie hormoni, kas nepiesaistās kādai mērķšūnai un turpina cirkulēt asinīs, pēc noteikta laika tiek inaktivēti aknās 3. Norādiet, kuri hormoni nodrošina nosauktās atbildes reakcijas! Atsevišķas atbildes reakcijas nodrošina vairāki hormoni. Atbildes reakcija Nodrošina kaulu augšanu Samazina glikozes koncentrāciju asinīs Palielina glikozes koncentrāciju asinīs Ietekmē vairogdziedzera darbību Ietekmē dzimumdziedzeru aktivitāti Paaugstina asinsspiedienu, palielina ūdens reabsorbciju nierēs Nodrošina normālu dzimumšūnu veidošanos Mobilizē organismu slodzei un stresam Nodrošina sekundāro dzimumpazīmju vei-
došanos Hormoni Estrogēni Glikagons Insulīns Testosterons Augšanas hormons Antidiurētiskais hormons (vazopresīns) Dzimumdziedzerus stimulējošais hormons Vairogdziedzeri stimulējošais hormons Adrenalīns 4. Vesela cilvēka asinīs tukšā dūšā glikozes koncentrācija ir 80-120 mg/100 ml. Aizkuņ-
ģa dziedzera šūnās ir receptori, kas "mēra" glikozes koncentrāciju asinīs. Atbilstoši glikozes koncentrācijas izmaiņām izdalās hormons insulīns vai glikagons. Izanalizējiet situācijas un nosauciet, kurš hormons izdalīsies, lai norma-
lizētu glikozes līmeni asinīs! Pamatojiet savu spriedumu! A. Cilvēks ir paēdis pusdienas, kurās bija augsts ogļhidrātu saturs B. Lai remdētu slāpes, skolēns ir izdzēris 0,5 litrus Coca-Cola C. No rīta pamostoties pēc 8 stundu miega D. Lai iegūtu slaidāku figūru, meitene badojas un ēd pārtiku, kurā ir ļoti zems ka-
loriju līmenis, - olbaltumvielas saturošus produktus E. Skolēns 3 stundas bez pārtraukuma uzcītīgi gatavojas grūtam eksāmenam 5. Lai iegūtu informāciju pesticīdu riska rādītāju aprēķi-
niem un izvērtētu iespējas samazināt kaitīgo vielu ietekmi uz vidi un veselību, 2007. gadā Latvijas Centrālā statistikas pārvalde veica pētījumu par augu aizsardzības līdzekļu lie-
tošanu kviešu audzēšanā. Iegūtie dati liecina, ka 202,9 tūk-
stoši ha jeb 91 % no kviešu sējumu platības tika apstrādāts ar dažādu veidu augu aizsardzības līdzekļiem. Aplūkojiet grafiku un atbildiet uz jautājumiem! 5.1. Cik procentu kviešu sējumu 2007. gadā tika apstrādāti ar fitohormo-
niem - augu augšanas regulatoriem? 5.2. Aprēķiniet, cik hektāru kviešu sējumu tika apstrādāti ar fitohormo-
niem - augu augšanas regulatoriem! 5.3. Seciniet, kāda nozīme ir fitohormoniem intensīvajā lauksaimniecībā! 6. Augu Fungicīdi augšanas 2 0 % regulatori 3 7 % Herbicīdi 4 2 % / Insekticīdi 1 % 7. Vienkāršāko refleksu, piemēram, kājas pirksta atraušana no asa priekšmeta, centri atrodas muguras smadzenēs. Impulsi par ķermeņa sajūtām nonāk arī smadzeņu garo-
zā, un cilvēks apzinās notiekošo. Nosauciet, pa kādām perifērās un centrālās nervu sistēmas daļām jāiziet nervu impulsam, lai sajūta par dūrienu kājas pirkstā nonāktu līdz apziņai! Norādiet, ar kuru ciparu apzīmētajai refleksa loka sastāvdaļai atbilst katra funkcija! A. Vada impulsus uz smadzenēm B. Saņem impulsu no receptora C. Uztver noteikta veida kairinājumu D. Realizē atbildes reakciju E. Aizvada impulsu no kustību neirona uz efektoru F. Kontrolē muskuļu šķiedru darbību G. Pārvada nervu impulsu no viena neirona uz citu 183 8. Izlasiet par sievietes dzimumcikla humorālo regulāciju (sk. 170. lpp.)l Norā-
diet, kāds cipars jāievieto katras daudzpunktes vietā, lai veidotos shēma par sievietes dzimumcikla humorālo regulāciju! 1. Hipotalāms 2. Hipofīze 3. Aktivējoša hipotalāma ietekme uz hipofīzi 4. Olnīcu aktivēšanās - folikulu augšana un estrogēnu sekrēcija 5. Dzimumdziedzerus stimulējošo hormonu sekrēcija 6. Estrogēnu ietekme uz dzemdes gļotādu 7. Estrogēnu ietekme uz sekundāro dzimumpazīmju veidošanos 8. Estrogēnu kavējošā ietekme uz hipotalāma hormo-
nu sekrēciju 9. Izlasiet teksta fragmentu! Atbildiet uz jautājumiem! Lauksaimniecībā arvien plašāk izmanto ne tikai augu aizsardzības līdzekļus, bet arī fitohormonus - augu augšanas regulatorus. Veikalos arvien biežāk redzami liela izmēra augļi, kuros nav sēklu. Tādus augļus iegūst, ar fitohormoniem apstrādājot ziedus pirms apputeksnēšanās. Fitohormoni veicina auglenīcas augšanu un augļu veidošanos bez sēklu attīstības tajā. 9.1. Kādus bezsēklu augļus visbiežāk audzē? 9.2. Kādas priekšrocības šī metode dod augļkopjiem? 9.3. Kādas nevēlamas blakusparādības iespējamas šāda veida augļu attīstī-
bas stimulēšanai? 10. Izlasiet teksta fragmentu! Atbildiet uz jautājumiem! Cukura diabēts ir hroniska slimība, kurai raksturīgs paaugstināts glikozes līmenis asinīs. Cukura diabēta pacienta aizkuņģa dziedzeris insulīnu neizdala, vai arī tas ne-
tiek organismā racionāli izmantots. Jebkurā gadījumā šūnas nesaņem glikozi, kas tām nepieciešama enerģijas iegūšanai. Glikoze nenonāk šūnās, bet uzkrājas asinīs un tiek izvadīta ar urīnu. Cukura diabētam ir divi veidi. Pirmā tipa cukura diabēta pacientiem aizkuņģa dziedzeris insulīnu izdala maz vai arī neizdala nemaz. No visiem cukura diabēta pacientiem ar cukura diabēta pirmo tipu slimo 10-20 %. Visbiežāk ar to saslimst cilvēki, kas ir jaunāki par 40 gadiem. Otrā tipa cukura diabēta pacientiem aizkuņģa dziedzeris insulīnu izdala pietiekami, bet šūnas uz to nereaģē. Ar šī tipa diabētu slimo apmēram 80 % visu cukura diabēta pacientu. Parasti saslimst pēc 40 gadu vecuma. 10.1. Kuru cukura diabēta tipu var ārstēt ar insulīna injekcijām? 10.2. Kādas sekas var būt glikozes trūkumam dažādu audu šūnās? 10.3. Kā var noteikt, ka cilvēks ir saslimis ar cukura diabētu? 10.4. Kādas sekas var būt insulīna pārdozēšanai? Kā šīs sekas var novērst? 4.4. MANAS » Kā dzīvnieki uztver informāciju no ap-
kārtējās vides un no pašu organisma? Lai organisms varētu eksistēt, tam nepieciešams reaģēt uz apkārtējās vides pārmaiņām, kā arī uztvert to, kas notiek organisma iekšienē. Ap-
kārtējās un iekšējās vides kairinājumus orga-
nisms uztver ar maņu orgāniem. Maņu orgāni ir tikai dzīvniekiem. Maņu orgāni paši nerada sajūtas. Tās rodas, atbilstošās galvas smadzeņu zonās apstrādājot no receptoriem pienākošos impulsus. Sajūtu veido-
šanos nodrošina sensorā sistēma, kuru veido • receptorā daļa - maņu orgāns vai speciali-
zēts nerva gals, • vadošā daļa - nervu vadītājceļš, • analizējošā daļa — funkcionālā zona sma-
dzenēs. Vispirms organisms ar receptoriem uztver apkārtējās vides un iekšējās vides kairināju-
mus, impulsi pa nervu vadītājceļiem nonāk smadzenēs, kur tos izanalizē. Pēc tam orga-
nisms noteiktā veidā reaģē uz šiem kairinā-
jumiem. Atkarībā no tā, kurā smadzeņu daļā informācija tiek apstrādāta, sajūtas ir apzi-
nātas vai neapzinātas. Cilvēki apzinās sajū-
tas, kuras rada izmaiņas apkārtējā vidē, bet informācija par izmaiņām iekšējā vidē paliek zemapziņas līmenī*. Informāciju par norisēm apkārtējā vidē analizē redzes, dzirdes, ožas, garšas un taustes sensorās sistēmas. Iekšējās vides pārmaiņas uztver, piemēram, asinsvadu * Apzinātas ir tās sajūtas, kuras apstrādā smadzeņu garoza. Tā informācija, kuru apstrādā centri smadzeņu stumbrā un smadzenītes, paliek zemapziņā. sieniņās esošie receptori. Skeleta muskuļos at-
rodas receptori, kas uztver muskuļu iestiepu-
ma pakāpi. Apkopojot informāciju no visiem muskuļiem, smadzenēs veidojas priekšstats par ķermeņa stāvokli telpā. Ļoti nozīmīga loma organisma izdzīvošanā ir sāpju uztveršanai. Sāpēm ir brīdinoša nozī-
me, jo tās informē par nelabvēlīgām pārmai-
ņām organismā. Sāpju sensorā sistēma mobili-
zē organismu aizsargreakcijai, kuras mērķis ir atbrīvoties no sāpju kairinātāja. Gan ādā, gan iekšējos orgānos atrodas sāpju receptori, kas uztver mehānisku, ķīmisku vai temperatūras iedarbību. Katra veida receptori spēj uztvert tikai no-
teiktu kairinājumu. Dzīvniekiem visbiežāk ir šādi receptori: • fotoreceptori - reaģē uz gaismu, • mehanoreceptori - sajūt vibrāciju, spiedie-
nu, iestiepumu, • hemoreceptori — uztver ķīmiskās vielas, • osmoreceptori - reaģē uz šķīduma koncen-
trācijas izmaiņām, • termoreceptori - uztver temperatūras svār-
stības. Maņu orgānos bez receptoriem ir dažādas palīgstruktūras, kas nodrošina attiecīgā kairi-
nātāja uztveršanu. Piemēram, ausī ir bungādi-
ņa, dzirdes kauliņi un citas struktūras, kuras Sensorā sistēma 185 iesvārstās skaņas viļņa ietekmē un aizvada mehāniskās svārstības līdz receptorajām šū-
nām iekšējā ausī. Dažādiem dzīvniekiem maņu orgāni nav vien-
līdz labi attīstīti. Pi emēram, mežā dzīvojošie putni nevar cits citu pamanīt ar redzes palīdzi-
(/(zzini mirai! Neparastās maņas Bez raksturīgajām maņām daudziem dzīvniekiem pie-
mīt neparastas maņas, kas viņiem palīdz izsekot laupīju-
mu vai izvairīties no uzbrucējiem. Amerikā ir sastopamas Rhodnius ģints blaktis [sk. att.) - asinssūcēji kukaiņi, ku-
riem uz taustekļiem ir savdabīgs "termometrs". Tie ir ter-
moreceptori, kas asinssūcējiem palīdz uztvert siltumu, ko rada upura ķermenis. Šie sīkie"termometri"irtikjutīgi, ka blakts, kurai virsū uzlikta stikla burka, uzreiz piespiež mu-
tes orgānus pie stikla tajā vietā, kur bijuši cilvēka pirksti. Dažiem dzīvniekiem ir "dzīvie kompasi" - receptorās šūnas, kas satur vielu magnetītu un spēj uztvert magnē-
tisko lauku. Piemēram, medusbites, atgriezušās stropā, ar īpašu deju norāda pārējām bitēm ziedošu augu atrašanās virzienu. Bitēm vēdera posmos ir šūnu joslas, kas palīdz orientēties Zemes magnētiskajā laukā. Magnetīta veido-
jumi atrodas arī daudzu putnu galvā. Visizcilāk orientējas pasta baloži.Taču, ja balodim pie galvas piestiprina mag-
nētiņus, kas maina magnētiskā lauka polaritāti, putns aizlido nevis uz mājām, bet pretējā virzienā. Arī strauta foreles spēj sajust magnētisko lauku. bu, tāpēc par sazināšanās līdzekli viņi izmanto skaņas. Turpretī citi putni, piemēram, vanagi, lidojumā spēj saskatīt pa zemi skrejošu peli. Dzīvnieku maņu orgāni ir pielāgoti videi, kurā viņi dzīvo. Piemēram, alās dzīvojošiem dzīvnie-
kiem ir ļoti spēcīga oža, bet vāji attīstīta redze. Atsevišķi dzīvnieki, piemēram, elektrorajas un elek-
triskie zuši, spēj ģenerēt elektrību. Izrādās, ka daudzi dzīvnieki spēj sajust citu organismu radīto elektrisko lau-
ku. Piemēram, baltajām haizivīm uz purna ir īpaši maņu orgāni, kas spēj uztvert pat 0,005 milivoltus stipru elek-
triskā lauka potenciālu, kādu rada jebkura tuvumā esoša upura muskuļu aktivitāte. Līdzīgas spējas piemīt arī kla-
burčūskām un pīļknābjiem. Neskaitāmas reizes ir novērots, ka dzīvnieki spēj sajust zemestrīces tuvošanos un šajā laikā neparasti uzvedas. Ir zināmi gadījumi, kad suņi ar savu riešanu un gaudošanu brīdina par zemestrīces tuvošanos. 1999. gadā Ķīnas pilsē-
tā Haičenā varas iestādes izdeva pavēli evakuēt iedzīvotā-
jus, pamatojoties uz suņu un citu mājdzīvnieku uzvedību. Tā daudzi iedzīvotāji tika paglābti no bojāejas zemestrīcē, kas tajā pašā dienā nopostīja pilsētu. Acīmredzot dzīvnie-
ki spēj sajust zemestrīces tuvošanās pazīmes, pirms tās fiksējusi moderna seismoloģiskā aparatūra. Iespējams, ka dzīvnieki sajūt nevis vibrāciju, bet gaisā esošos pozitīvos jonus, kas rodas, pieaugot spriegumam pazemes iežos. ""J B l Blakts ar "termomet- Pasta balodis riem " uz taustekļiem kompass dzīvais Baltā haizivs - elektrības sen- Suns - dzīvais sors seismogrāfs 186 Kā evolūcijas gaitā pilnveidojusies dzīvnieku redze? Gandrīz visi dzīvnieki spēj uztvert gaismas iedarbību. Lielākajai daļai dzīvnieku ir gaismjutīgas šūnas - fotorecep-
tori, kuros ir redzes pigments, kas absorbē redzamās gaismas viļņus. Dzīvniekiem ar vāji attīstītu redzi, piemē-
ram, sliekām, atsevišķas gaismjutīgas šūnas atrodas epitēlijā. Ar tām sliekas spēj uztvert gaismas intensitātes maiņu. Primitīvi redzes orgāni, ar kuriem ir iespē-
jams noteikt gaismas intensitāti un virzie-
nu, ir plakantārpiem un posmtārpiem. Viņu fotoreceptori ir sakopoti grupās - plan-
kumveida acīs, kuras apņem pigmentšūnas (sk. 4.12. att.). Pigmentšūnas nelaiž cauri no dažādām pusēm krītošo gaismu un ļauj gais-
mai iekļūt fotoreceptoros tikai no sāniem un daļēji no priekšas. Tas dod iespēju planārijai noteikt gaismas virzienu un reaģēt uz apgais-
mojuma izmaiņām. Lielākajai daļai bezmugurkaulnieku, kā arī mugurkaulniekiem acis spēj uztvert attēlu. Lai uztvertu attēlu, acij ir nepieciešama lēca, kas koncentrē krītošās gaismas staru kūli uz fo-
toreceptori em. Evolūcijas gaitā acis ar lēcām ir radušās neatkarīgi dažādām dzīvnieku gru-
pām. Ir divi šādu acu veidi - saliktās acis un kamerveida acis. Saliktās acis jeb fasetacis {sk. 4.13. att.) ir daudziem posmkājiem. Katra saliktā acs satur ļoti daudz sīku actiņu - omatīdiju. Omatīdiju skaits acī var būt ļoti dažāds un ir atkarīgs gal-
venokārt no posmkāju bioloģiskajām īpatnībām. Aktīvām plēsoņām, piemēram, spārēm, katrā acī ir apmēram 28 000 omatīdiju, bet zem zemes dzīvojošo darba skudru acī ir tikai 8 omatīdiji. Katrā omatīdijā ir radzene un kristālkonuss, kas sakopo gaismu uz fotoreceptoriem. No foto-
receptoriem uz galvas ganglijiem stiepjas redzes nerva šķiedras. Omatīdija malas sedz pigment-
šūnas. Dienā aktīvajiem posmkājiem pigment-
šūnas neļauj gaismas stariem nokļūt no viena omatīdija citā, bet naktī aktīvajiem posmkā-
jiem pigments ir tikai šūnu augšdaļā. Līdz ar to gaismas stari vienlaikus nokļūst vairāku oma-
tīdiju fotoreceptoros. Tas paaugstina acs jutību. Uz katra omatīdija nokļūst tikai neliela da-
ļiņa no acs redzeslaukā esošā objekta. Kopē-
jā aina kombinējas no daudzām sīkām attēla daļiņām, kas savstarpēji pievienojas cita citai. 4.13. att. Saliktā acs A. Augļu mušas acs Radzene Kristāl-
konuss Pigment-
šūnas Fotoreceptori Redzes nerva šķiedras B. Acs uzbūve C. Omatīdija uzbūve 187 To sauc par mozaīkveida redzi. Salikto acu izšķirtspēja nav liela, taču ar tām ir iespējams labi saskatīt kustīgus priekšmetus. Piemēram, spārēm tas ir svarīgi, lai varētu noķert kustīgo laupījumu - sīkus kukaiņus. Galvkāju, piemēram, kalmāru un astoņkāju, acs uzbūve ir ļoti līdzīga mugurkaulnieku un cilvēka acs uzbūvei. Viņiem ir kamerveida acis. Kāda ir kamerveida acs uzbūve un funkcijas? Mugurkaulnieku un cilvēka ka-
merveida acis ir lodveida. Lielākā acs daļa ir pildīta ar recekļainu masu, kuru sauc par stiklveida ķermeni (sk. 4.14. att.). Acābolu ap-
ņem trīs slāņi - cīpslene, dzīslene un tīklene. Acābolu no ārpuses sedz balts, šķiedrains ap-
valks - cīpslene, kas aizsargā aci un notur tās formu. Pie tās piestiprinās acs muskuļi, kas no-
drošina acs kustības. Acs priekšpusē cīpslene pāriet caurspīdīgā radzenē. Tā ir viena no acs optiskās sistēmas sastāvdaļām. Acs optisko sistēmu, kas lauž un sakopo gaismas starus, veido radzene, priekšējās kameras šķidrums, lēca un stiklveida ķermenis. Zem cīpslenes atrodas asinsvadu apvalks -
dzīslene. Dzīslene sastāv no smalka asinsvadu tīkla, kas piegādā acs audiem nepieciešamo skābekli un barības vielas, kā arī aizvada no acs vielmaiņas galaproduktus. Acābola priek-
šējā daļā dzīslene pāriet varavīksnenē, kurā ir atvere - acs zīlīte. Varavīksnene satur pigmen-
tu melanīnu, kas pasargā aci no ultravioletās gaismas. Varavīksnenes muskuļi saraujoties spēj mainīt zīlītes diametru, tādējādi tiek re-
gulēts acī ienākošās gaismas daudzums. Aiz zīlītes atrodas lēca. Tā sadala aci divās daļās -
priekšējā un mugurējā kamerā, kā arī sakopo gaismas starus, lai tie kristu uz tīklenes foto-
receptoriem. Lēcas diametrs mainās atkarībā no starenes muskuļu iestiepuma. Tīklene ir acābola iekšējais apvalks, kas iz-
klāj aci no iekšpuses. Gaismas ietekmē tīkle-
nes fotoreceptoros sākas ķīmiskas pārmaiņas un rodas nervu impulsi, kas pa redzes nervu nonāk galvas smadzeņu pakauša daivā, kur redzes zonā veidojas attēls. Ir divu veidu foto-
receptorās šūnas - nūjiņas un vālītes. Nūjiņas uztver apgaismojuma intensitāti, bet neizšķir krāsas. Turpretī vālītes aktivējas tikai labā apgaismojumā un izšķir krāsas. Pretī zīlītei tīklenē ir laukums, kurā fotoreceptori izvietoti visblīvāk, - dzeltenais plankums. Vietā, kur acī ienāk redzes nervs, fotoreceptoro šūnu nav, to sauc par aklo plankumu. Daļai mugurkaulnieku, piemēram, zirgiem, antilopēm, acis atrodas galvas sānos. To iegū-
tais attēls apvienojas vienā attēlā, un dzīvnieki spēj redzēt plašāku teritoriju. Tas šiem dzīv-
niekiem palīdz izsargāties no plēsējiem. Citiem mugurkaulniekiem, piemēram, primātiem, plē-
sējiem, plēsīgajiem putniem, acis atrodas galvas priekšā. Viņi vienu un to pašu attēlu redz ar abām acīm. To sauc par stereoskopisku redzi. ? Apl ūkoj i et 4.14. attēlu! Nosauciet, caur kādām acs daļ ām iziet gai smas stars, līdz tas no gai smas objekta nonāk fotoreceptoros! Starenes muskulis > Acābola priekšējā kamera -
Zīlīte Lēca • Radzene' Varavīksnene Dzīslene Tīklene' Cīpslene 4.14. att. Kamerveida acs uzbūve Stiklveida ķermenis (mugurējā -kamera) Dzeltenais ^plankums Redzes ,.nervs Acs lasinsvadi Aklais plankums 188 Daļai zivju, rāpuļu, kukaiņu, vairumam put-
nu, kā arī daudziem zīdītājiem ir krāsu redze. Vislabāk tā ir attīstīta cilvēkam un citiem pri-
mātiem. Kā dzīvnieki un cilvēks uztver skanas? » Vairums dzīvnieku skaņas uztver līdzīgi. Ska-
ņas avots vienmēr ir kāds ķermenis, kas svār-
stās vai vibrē. Skaņa izplatās kā viļņi, kas pārnes svārstības no skaņas avota līdz skaņas uztvērējam. Skaņu dzird tikai daļa dzīvnieku, bet gandrīz visiem dzīvniekiem ir receptori, kuri spēj uztvert apkārtējās vides svārstības. Piemēram, daži posmtārpi un posmkāji spēj uztvert zemes vibrācijas, zivis uztver ūdens vibrācijas. Kukaiņiem skaņas uztver timpālie orgāni (sengr. vai. tympanos - bungas). Tie ir dobumi, kuri pildīti ar gaisu un kurus sedz plāna mem-
brāna. Skaņas vilnis rada membrānas svār-
stības, ko uztver īpašas maņu šūnu grupas, un rada nervu impulsus. Timpālie orgāni var atrasties dažādās ķermeņa daļās. Piemēram, sienāžiem tie atrodas priekškāju stilbos, bet tauriņiem - uz vēdera. Vaļi un sikspārņi orientējas ar eholokācijas palīdzību. Viņi raida ultraskaņas signālus un uztver, kā tie atstarojas no dažādiem priekšme-
tiem. Pēc tā, cik ilgā laikā tiek saņemta atbalss, viņi uzzina, kur atrodas barība vai šķērslis. Mugurkaulnieku dzirdes orgāns ir auss. Nē-
ģiem un zivīm ir tikai iekšējā auss, kas uztver skaņu izplatīšanos ūdenī. Abiniekiem, rāpu-
ļiem un putniem ir attīstīta arī vidusauss. Tā sākas ar bungplēvīti, kas uztver skaņas viļņus gaisā. Zīdītāju auss sastāv no trim daļām: ārē-
jās auss, vidusauss un iekšējās auss. Redzamā daļa ir ārējā auss, bet vidusauss un iekšējā auss atrodas deniņu kaulā. Līdzīgi kā citiem zīdītājiem, arī cilvēkam skaņas svārstības uztver ārējās auss gliemežnī-
ca (sk. 4.15. att. 190. Ipp.). Gliemežnīca veidota tā, lai skaņas viļņi tiktu novirzīti uz ārējās auss eju. Tā sakopo skaņas viļņus un aizvada tos uz bungplēvīti. Auss ejā izdalās vaskam līdzīga viela - ausu sērs. Tas "ieeļļo" auss eju un bungplēvīti, kā arī aiztur putekļus un mik-
roorganismus. Skaņas iesvārsta bungplēvīti, kas atdala vidusausi no ārējās auss. Vidusausi ar aizdegu-
ni savieno dzirdes kanāls, kas palīdz izlīdzināt spiedienu abpus bungplēvītei. Bungplēvītes svārstības uztver trīs dzirdes kauliņi, kas atro-
das vidusausi, - āmuriņš, laktiņa un kāpslītis. Dzirdes kauliņi novada svārstības līdz iek-
šējās auss ovālajam lodziņam un iesvārsta šķidrumu, kas atrodas gliemezī. Svārstības uztver gliemeža spirālais orgāns. Spirālo or-
gānu veido pamatmembrāna, uz kuras atrodas matainas receptorās šūnas, un dzirdes mem-
brāna. Dzirdes receptorās šūnas ir mehano-
receptori - tajās nervu impulsu rada matiņu pieskaršanās dzirdes membrānai, kas atrodas virs tiem. Katra spirālā orgāna daļa ir jutīga pret noteiktas frekvences svārstībām. Skaņas svārstību uztveršana notiek līdzīgi, kā mūzikas instruments veido skaņas, tikai apgrieztā secī-
bā. Piemēram, iesvārstot ģitāras resnākās stī-
gas, rodas zemākas frekvences skaņa, bet tie-
vākās stīgas rada augstākas skaņas. Savukārt, uztverot skaņu, zemākas frekvences skaņas iesvārsta membrānu spirālā orgāna platākajā daļā, bet augstākas frekvences skaņas - šau-
rākajā daļā. Nervu šķiedras nogādā impulsus no katras spirālā orgāna daļas dažādos galvas smadzeņu dzirdes zonas rajonos, kur rodas sajūtas par atšķirīga augstuma skaņām. Cilvēka auss uztver skaņas, kuru frekven-
ce ir 16-20 000 herci (Hz). Skaņu raksturo tās stiprums jeb spiediens, kuru mēra deci-
belos (dB). Cilvēka dzirdamības slieksnis ir 10-20 dB. Skaņas, kas pārsniedz 120 dB, var izraisīt dzirdes orgānu bojājumus, piemēram, bungplēvītes plīšanu. Atkarībā no skaņas stip-
ruma spirālā orgāna pamatmembrānas svārstī-
bas notiek ar lielāku vai mazāku amplitūdu un galvas smadzenēs rodas sajūtas par skaļāku vai klusāku skaņu. 189 Arējās auss gliemežnīca Deninu kauls Pusloka kanāli Dzirdes membrāna \ Ar šķidrumu , pildīts dobums Bung-
plēvīte Arējās / i Iekšējās auss auss eja / priekštelpa 4.15. att. Cilvēka auss uzbūve Iekšējā ausī atrodas arī trīs pusloka kanā-
li, kuri nodrošina līdzsvara uztveri. Līdzsvara receptori atrodas iekšējās auss priekštelpā un trijos pusloka kanālos, kuri izvietoti savstarpē-
ji perpendikulāri. Mainoties galvas stāvoklim, šķidruma plūsma kairina receptoro šūnu ma-
tiņus un tajās rodas nervu impulss. Kā dzīvnieki sajūt apkārtējā vidē eso-
šās vielas? Pilnīgi visi dzīvnieki spēj sajust apkārt esošās vielas, tādēļ uzskata, ka tā ir visprimitīvākā sajūta. Receptorus, kas uztver ūdenī izšķīdušas vai gaistošas vielas, sauc par hemoreceptoriem. Zarndobumaiņiem, lielākajai daļai tārpu un gliemjiem hemoreceptori ir izkaisīti pa visu ķermeni. Piemēram, planārijai šie receptori atrodas uz visa ķermeņa, bet visvairāk to ir galvas sānos. Kukaiņiem hemoreceptori atro-
das taustekļos, mutes orgānos un kāju pēdās. Piemēram, mušām uz kāju pēdām atrodas ļoti jutīgi maņu matiņi, kuros ir garšas un taus-
tes receptori. Garšas receptoriein piemīt jutība pret ūdeni, cukuriem un sāļiem. Ja mušai, kas Ar šķidrumu pildīts dobums' Spirālā orgāna šķērsgriezums * Pamatmemb r āna ir izslāpusi, kāds matiņš saskaras ar ūdeni, tad nervu impulsi no receptora nonāk nervu ganglijos, muša izstiepj snuķīti un sāk dzert ūdeni. Kukaiņiem, daudzkājiem un vēžiem uz gal-
vas ir gari, posmoti taustekļi. Tie galvenokārt ir ožas un taustes orgāni. Vēžiem hemoreceptori atrodas arī uz žokļkājām. Zivīm ožas receptori izvietoti nelielos aklos maisiņos - nāsu bedrītēs, kas atrodas galvas priekšpusē. Ožas receptori palīdz zivīm mig-
rējot atrast ceļu. Piemēram, laši izšķiļas sald-
ūdeņos un kāpura stadijā ceļo uz jūrām un okeāniem. Trešā dzīves gada beigās viņi migrē atpakaļ uz vietām, kur bija izšķīlušies. Savas dzimtās vietas atrašanos laši precīzi nosaka ar ožas palīdzību. Viņi atpazīst izšķilšanās vietas ūdens straumes smaržu, ko rada augi un upes grunts. Sauszemes mugurkaulniekiem garšas recep-
tori uztver ūdenī izšķīdušu vielu kairinājumu, bet ožas receptori - gāzveida vielu kairinājumu. Zīdītāju un cilvēka garšas orgāns ir mēle. Uz tās atrodas garšas kārpiņas, kurām ir garšas 15 metru attālumā no cilvēka darbojas motorzāģis. Apl ūkoj i et 4.15. attēlu! Kādu ceļu veic motorzā-
ģa skaņas radītās svārstības, līdz tās nonāk dzirdes receptoros? 190 pumpuri (sk. 4.16. att.). Katrā garšas pumpurā ir vairāki garšas receptori un balstšūnas. Nedaudz garšas receptoru ir arī rīkles mugurējā sienā. Garšas receptori uztver ūdenī izšķīdušas vielas, kuras mutē nokļūst ar barību. Ēdot mutē izdalās siekalas, kas veicina vielu šķīša-
nu un garšas uztveršanu. Cilvēkam mutē ir apmēram 2000 garšas pumpuru, kas uztver saldu, skābu, rūgtu un sāļu garšu. Saldu garšu vislabāk uztver ar mēles galu, skābu - ar mēles malām, rūgtu - ar mēles sakni, bet sāļu - ar mēles galu un sāniem (sk. 4.17. att.). Katra veida garšas receptori uztver konkrētas vielas. Kad konkrētā viela pievienojas membrānas re-
ceptoram, rodas nervu impulss. Atšķirībā no citiem garšas receptoriem tie receptori, kas uztver rūgtu garšu, sajūt ļoti daudzveidīgas vielas. Rūgta garša norāda, ka viela var būt kaitīga organismam. Salds Rūgts Skābs Sāļš 4.17. att. Pamatgaršu uztveršana dažādās mēles dalās Četras pamatgaršas veido daudzveidīgas garšu kombinācijas. Nervu impulsi no garšas receptoriem tiek pārvadīti uz smadzeņu garo-
zas deniņu daivu, kur atrodas garšas centrs. Garšas un ožas nervu vadītājceļi ir cieši sais-
tīti. Garšas sajūta ir atkarīga no cilvēka ve-
selības stāvokļa un vecuma. Cilvēkam kļūstot vecākam, garšas sajūtas var notrulināties. Zīdītājiem ožas orgāns ir deguns. Ožas re-
ceptori ir īpaši neironi, kuru ķermeņi atrodas deguna gļotādā, bet deguna dobumā iestiepjas skropstiņas, kas uztver gāzveida vielas (sk. 4.18. att. 192. Ipp.). Skropstiņas spēj uztvert vielas, kuru daudzums gaisā ir ļoti niecīgs (mil-
jonās daļas grama). Atšķirībā no garšas recep-
toriem ožas receptori spēj uztvert aptuveni divus tūkstošus dažādu smaržu. Kad vielas molekulas piesaistās atbilstošam receptoram, rodas impulss, kas pa ožas nervu tiek aizvadīts uz ožas sīpolu, bet no tā - uz ožas centru, kurš atrodas smadzeņu garozas deniņu daivā. Ožas un taustes receptori sākumā uz kairi-
nājumu reaģē intensīvāk, bet pēc tam to reak-
cija pavājinās. Rodas pierašana pie kairinājuma jeb adaptācija. Kādus kairinājumus uztver taustes re-
ceptori? Lielākajai daļai dzīvnieku taustes receptori atrodas uz robežas starp ārējo vidi un organisma iekšējo vidi. Taustes receptori uztver pieskārienus, temperatūru. Primitīvākiem bezmugurkaulniekiem uz mehāniskiem kairinājumiem reaģē izolētas maņu šūnas, kas atrodas epitēlijā, vai arī brīvie nervu gali. Daudziem bezmugurkaulniekiem, piemēram, plakantārpiem, taustes sajūtu 191 Ožas Ožas Ožas 4.18. nodrošina maņu matiņi, kas ir saistīti ar nervu šūnām un vienmērīgi izvietoti pa visu ķermeni. Līdzīga veida maņu matiņi ir posmkāju ku-
tikulā. Citiem bezmugurkaulniekiem, piemē-
ram, posmtārpiem, gliemjiem, posmkājiem, ir attīstījušies dažādi taustes orgāni - taustekļi, apakšlūpu tausti jeb palpi. Zīdītājiem taustes orgāns ir vibrisi. Tie ir sarveida mati, kas paceļas virs apmatojuma, piemēram, kaķiem vibrisi jeb "ūsas" atrodas ap muti. Mugurkaulniekiem un cilvēkam ļoti daudz taustes receptoru atrodas ādā {sk. 4.19. att.), kur tie ir nevienmērīgi izvietoti. Taustes recep-
tori var būt brīvi nervu gali vai īpaši veidojumi, kas ir jutīgi pret konkrēta veida kairinājumu. Daudziem dzīvniekiem ir unikāli taustes or-
gāni, piemēram, zivīm un ūdenī dzīvojošajiem abiniekiem, kā arī abinieku kāpuriem ir sānu līnija - kanālveida maņu orgāns, kas atrodas ādā katrā ķermeņa pusē (sk. 4.20. att.). Sānu līnijas kanālam ir sīkas atveres, kas savieno kanāla dobumu ar ārvidi. Kanāla sienās atro-
das matainu šūnu sakopojumi, kurus apņem recekļains kupols. Matainās šūnas darbojas kā spiediena receptori. Sānu līnija uztver ūdens viļņošanos, kas rodas no tuvumā esošiem ob-
jektiem. Neironi Deguna epitēlija šūnas Gaiss ' att. Ožas sajūtas veidošanās Ožas receptorās Ožas sīpols receptori (2/cm
2) receptori (50/cm
2) (200/cm
2) 4.19. att. Taustes receptoru izvietojums ādā receptori (5/cm
2) -Āda Kupols Matainās šūnas Sānu līnijas nervi 4.20. att. Zivs sānu līnija 192 'opsOLV-i^^š Maņu orgāni uztver ārējās un iekšējās vides kairinājumus, bet vieni paši sajūtas nerada. Sajūtu veidošanos nodrošina sensorā sistēma, kuru veido • receptorā daļa - maņu orgāns vai specializēts nerva gals, • vadošā daļa - nervu vadītājceļš, • analizējošā daļa - funkcionālā zona smadzenēs. Katrs receptors spēj uztvert tikai noteikta veida kairinājumu. Dzīvniekiem izplatī-
tākie receptori ir • fotoreceptori, • mehanoreceptori, • hemoreceptori, • osmore-
ceptori, • termoreceptori. Gandrīz visi dzīvnieki spēj uztvert gaismas iedarbību. Primitīvākie redzes orgāni, ar kuru palīdzību ir iespējams noteikt gaismas intensitāti un virzienu, ir plan-
kumveida acis. Lielākā daļa dzīvnieku spēj uztvert attēlu, jo viņiem acīs ir lēca, kas koncentrē krītošās gaismas staru kūli uz fotoreceptoriem. Daudziem posmkā-
jiem ir saliktās acis, kas satur ļoti daudz sīku actiņu - omatīdiju. Galvkājiem, mugurkaulniekiem un cilvēkam ir kamerveida acis. Kamerveida acī gaismas starus lauž un sakopo uz fotoreceptoriem radzene un lēca. Fotoreceptori atrodas acs iekšējā slānī - tīklenē. Skaņu dzird tikai daļa dzīvnieku, bet gandrīz visiem dzīvniekiem ir receptori, kuri spēj uztvert apkārtējās vides svārstības. Kukaiņiem skaņas uztver timpālie orgā-
ni - dobumi, kuri pildīti ar gaisu un kurus sedz plāna membrāna. Mugurkaulnieku dzirdes orgāns ir auss. Cilvēka ausij ir 3 daļas: • ārējā auss, • vidusauss un • iek-
šējā auss. Skaņas radītās gaisa svārstības uztver bungplēvīte, kas iesvārsta dzirdes kauliņus, ovālo lodziņu un šķidrumu iekšējās auss gliemezī. Svārstības uztver glie-
meža spirālais orgāns, kurā atrodas dzirdes receptorās šūnas. Iekšējā ausī atrodas arī trīs pusloka kanāli, kuri nodrošina līdzsvara uztveri. Pilnīgi visi dzīvnieki spēj sajust apkārt esošās vielas. Sauszemes mugurkaulniekiem garšas receptori uztver ūdenī izšķīdušu vielu kairinājumus, bet ožas receptori -
gāzveida vielu kairinājumus. Cilvēkam uz mēles atrodas garšas kārpiņas, kurām ir garšas pumpuri. Katrā garšas pumpurā ir vairāki garšas receptori. Ožas receptori ir specializēti neironi, kuru ķermeņi atrodas deguna gļotādā, bet deguna dobumā iestiepjas skropstiņas, kas uztver gāzveida vielas. Daudziem dzīvniekiem taustes receptori atrodas visa ķermeņa ādā un tie sajūt maņu matiņu uztvertās pārmaiņas. Citiem dzīvniekiem ir attīstījušies dažādi taus-
tes orgāni - taustekļi, apakšlūpu tausti, vibrisi. Cilvēkam taustes receptori atrodas ādā. Tie uztver pieskārienus, temperatūru, sāpes. 193 4.5. BALSTS UN KUSTĪBAS Visiem daudzšūnu organismiem ir nepiecie-
šami īpaši pielāgojumi, lai saglabātu savu ķer-
meņa formu. Šādi pielāgojumi sevišķi nozīmīgi ir sauszemes organismiem (gan augiem, gan dzīvniekiem), kas pakļauti dažādu ārējās vides faktoru ietekmei. Kas balsta augus? Augu izturību un stin-
grību nodrošina šūnu iekšējais spiediens - tur-
gors -, balstaudi un vadaudi. Turgors piešķir stingrumu aļģēm, zālaina-
jiem augu stublājiem un citām mīkstām augu daļām. Strauja turgora maiņa noteiktās šūnu grupās izraisa augu kustības, piemēram, la-
pas izkārtojas tā, lai saņemtu vairāk saules gaismas, ziedpumpuri atveras un aizveras. Izteiktas šāda veida kustības ir novērojamas kautrajai mimozai. Ja šim augam pieskaras, tas sakļauj un nolaiž uz leju lapas. Tas notiek tāpēc, ka kairinājuma rezultātā lapas kāta un lapu savienojuma vietā samazinās turgors. Da-
žiem augiem, piemēram, āboliņam, lapas sa-
kļaujas vakarā, mainoties apgaismojumam. Augu stumbriem, sevišķi koku un krūmu stumbriem, ir jānotur lapotne. Šo izturību augiem piešķir balstaudi un vadaudi, kuru šūnām ir biezi šūnapvalki, kas bieži vien ir pārkoksnēju-
šies. Augu izturību palielina arī balstaudu gre-
dzenveida izkārtojums stumbrā (sk. 3. grāmatas 42. Ipp.). Daudzu augu, piemēram, graudzāļu, stumbros audi atrodas stumbra ārmalā, bet vi-
dus ir tukšs. Tas padara tos vieglus un izturīgus. Augu saknes var viegli saraut, jo balstaudi atrodas to centrā. Arī lapās ir balstaudi, taču to ir mazāk nekā stumbrā. Tie pasargā lapas plāt-
ni no saliekšanās. Balstaudi ir arī lapu dzīslās. Kas balsta dzīvnieku ķermeni? Dzīvnie-
kiem balsta un kustību orgānu sistēmu veido skelets un muskuļi. Skelets ir balsta un kustī-
bu sistēmas pasīvā, bet muskuļi - aktīvā daļa. Lielākajai daļai dzīvnieku ķermeni balsta skelets. Tas nodrošina organismam raksturīgo ķermeņa formu, aizsargā iekšējos orgānus no bojājumiem, kā arī ļauj veikt kustības. Evo-
lūcijas gaitā dzīvniekiem izveidojušies dažādi skeleta veidi - hidrostatiskais skelets, ārējais skelets un iekšējais skelets. Hidrostatiskais skelets (sengr. vai. hydor -
ūdens, lat. vai. status - stāvoklis) ir bezmu-
gurkaulniekiem, kuriem ir mīksts ķermenis un ķermeņa dobums, piemēram, veltņtārpiem un posmtārpiem. Šiem dzīvniekiem ķermeņa dobumā ir šķidrums, kas rada spiedienu uz to aptverošajiem muskuļiem un ādu. Muskuļi saraujoties spiež uz šķidrumu. Tā rezultātā dzīvnieki maina formu un kustas. Dzīvnieku skeleta veidi 194 4.22. att. Ārējais skelets Gredzeniskā muskulatūra saraujas, un ķermenis pastiepjas uz priekšu. Sariņi iespiežas augsnē. Gareniskā muskulatūra saraujas un pievelk klāt ķermeni. 4.21. att. Sliekas pārvietošanās Dzīvniekiem, kuriem ir hidrostatiskais ske-
lets, muskuļu šķiedras parasti ir novietotas di-
vās kārtās - gredzeniski un gareniski. Kustības var notikt tāpēc, ka abas muskuļu kārtas dar-
bojas kā antagonisti - kad viena kārta saraujas, otra atslābst. Ķermenis vai tā daļas maina formu, un dzīvnieks pārvietojas (sk. 4.21. att.). Ārējais skelets jeb eksoskelets ir dau-
dziem bezmugurkaulniekiem, piemēram, glie-
mežiem, gliemenēm, vēžiem un kukaiņiem. Ārējo skeletu sauc arī par čaulu. Gliemežu un gliemeņu čaula apņem dzīvnie-
ka ķermeni un veic aizsargfunkciju. Glieme-
žiem tā ir spirāliska (sk. 4.22. A att.), bet glieme-
nēm - divvāku. Gliemeņu un gliemežu čaulai ir trīs slāņi. Ārējais slānis sastāv no organiskām vielām, vidējais - galvenokārt no kalcija kar-
bonāta, bet iekšējais slānis ir no perlamutra. Vairumam posmkāju ir ciets, vairākās vietās savienots hitīna ārējais skelets (sk. 4.22. B att.), kas ļauj dzīvniekiem veikt dažādas kustības. Tas, līdzīgi kā caurule, apņem posmkāja ķermeni un ekstremitātes. Skeleta posmus savā starpā savieno elastīgas membrānas, piemēram, kāju locītavas. Posmkāju muskuļi ir piestiprināti pie ārējā skeleta iekšējiem izaugumiem. Saraujo-
ties muskuļi kustina kāju posmus vai spārnus. Kaut arī ārējais skelets labi aizsargā posm-
kāju ķermeni un ļauj veikt kustības, tam ir būtisks trūkums - tas neļauj ķermenim augt. Kad vecais, cietais ārējais skelets ir kļuvis par mazu, dzīvnieks novelkas - izlien no tā, klāts ar A. Gliemežu čaulas Pastāv maldīgs uzskats, ka gliemežu čaulu vijumu skaits liecina par dzīvnieka vecumu, bet visiem vienas sugas gliemežiem tas ir vienāds. B. Krabja hitīna čaula Posmkāju hitīna čaula ir cieta, jo tajā izgulsnējas kal-
cija karbonāts. Atkarībā no posmkāja dzīvesveida viņa čaulai ir maskējoša vai brīdinoša krāsa. jaunu, mīkstu un elastīgu kutikulu. Kamēr jau-
nais skelets vēl nav kļuvis ciets, dzīvnieks aug. Novilkšanās laikā dzīvnieku apdraud plēsoņas. Tā kā mīkstais skelets nevar noturēt ķerme-
ņa svaru, dzīvnieka kustības ir apgrūtinātas. Iekšējais skelets jeb endoskelets ir dažiem bezmugurkaulniekiem, piemēram, sūkļiem un adatādaiņiem, kā arī mugur-
kaulniekiem. Vairumam sūkļu iekšējais skelets ir veidots no silīcija oksīda vai kalcija karbonāta adatām, kas brīvi izkaisītas pa ķermeni vai arī savienotas, veidojot sietam līdzīgu struktūru. Adatādaiņu skelets sastāv no kaļķa plātnītēm. 195 Bezmugurkaulnieku iekšējam skeletam galve-
nokārt ir balsta funkcija un aizsargfunkcija. Visiem hordaiņiem ir iekšējais skelets - hor-
da vai mugurkauls. Horda ir elastīga saistaudu stiegra, kas primitīvākajiem hordaiņiem pilda iekšējā skeleta funkcijas. Mugurkaulniekiem horda ir tikai embrionālās attīstības sākumā, bet vēlāk to nomaina skrimšļa vai kaula » skelets. Mugurkaulnieku iekšējais skelets sastāv no galvaskausa, mugurkaula un ribām, ekstremi-
tāšu joslām un ekstremitātēm {sk. 4.23. att.). Galvaskauss un krūškurvis aizsargā iekšējos orgānus, mugurkauls balsta ķermeni, savukārt ekstremitāšu joslas un ekstremitātes nodroši-
na dzīvnieka kustības. Skeleta kauli cits ar citu ir savienoti vai nu ar nepārtrauktu, vai ar pārtrauktu savienoju-
mu. Nepārtrauktajos kaulu savienojumos kaulus savieno saistaudi vai skrimšļi. Nepār-
trauktajos kaulu savienojumos, piemēram, galvaskausā, kauli savienoti nekustīgi. Pār-
trauktie kaulu savienojumi ir locītavas. Tās ir kustīgas. Locītavu veidojošie kaulu gali ir klāti ar skrimsli, un starp tiem ir locītavas dobums, kurā ir šķidrums. Šādi veidota locī-
tava ļauj kaulus kustināt, neradot berzi starp tiem. Locītavas dobumā spiediens ir zemāks par atmosfēras spiedienu, tāpēc mitrās kaulu virsmas cieši piekļaujas viena otrai un neļauj kauliem atrauties. Locītavas nostiprina arī sai-
tes un apkārtējie muskuļi. Mugurkaulnieku iekšējais skelets ir veidots no dzīvām šūnām, tāpēc tas aug reizē ar visu organismu. Zivs Abinieks Rāpulis 4.23. att. Mugurkaulnieku iekšējais skelets ? Apl ūkoj i et 4.23. attēlu! 1. Kādas ir būti skākās dažādu klašu mugurkaul ni eku skeleta atšķirības? 2. Kādas ir raksturīgākās katras klases mugurkaul ni eku skeleta iezīmes? Kā tās saistītas ar attiecīgās klases dzī vni eku dzī vesvei du? | Galvaskauss I | Mugurkauls ļ Ekstremitātes Ekstremitāšu joslas Putns Zīdītājs 196 Kā darbojas skeleta muskuļi? Gandrīz visi dzīvnieki spēj aktīvi pārvietoties. Sēdošs - ne-
kustīgs dzīvesveids ir sūkļiem, koraļļiem, ascīdi-
jām, jūraszīlēm. Visas dzīvnieku aktīvās kustības nodrošina muskuļi. Primitīvi attīstītiem dzīv-
niekiem, piemēram, zarndobumaiņiem, ir tikai atsevišķas šūnas, kas spēj sarauties. Vairumam dzīvnieku muskuļu šūnas ir apvienojušās mus-
kuļaudos, padarot kustības daudz efektīvākas. Mugurkaulniekiem embrionālās attīstības laikā skeleta muskuļu šūnas saplūst, veidojot šķiedras. Šķērssvītrotie jeb skeleta muskuļi sastāv no daudziem muskuļu kūlīšiem, kurus apņem saistaudu apvalks. Muskuļu kūlīšos ir apvienotas muskuļšķiedras, kas sastāv no dau-
dzām miofibrillām. Gaismas mikroskopā var redzēt, ka miofibrillām ir gaišas un tumšas jos-
las, kuru dēļ muskulis izskatās šķērssvītrots. Elektronmikroskopā var saskatīt, ka miofib-
rillu šķērssvītrojumu rada tievi un resni olbal-
tumvielu pavedieni. Tievie pavedieni sastāv no aktīna, bet resnie - no miozīna. Saraušanās jeb kontrakcijas notiek katrā miofibrillas posmā, ko no abām pusēm norobe-
žo olbaltumvielu plātnītes (sk. 4.24. att.). No katras plātnītes uz abām pusēm atiet aktī-
na pavedieni, starp kuriem atrodas miozīna pa-
vedieni. Kad muskuļšķiedra saraujas, saīsinās katrs posms, jo plānie aktīna pavedieni ieslīd starp biezajiem miozīna pavedieniem un to gali tuvojas cits citam. Aktīna pavedienu slīdēšana rada muskuļu kontrakciju. Lai pavedienu slī-
dēšana notiktu, ir nepieciešama ATP enerģija. Lai varētu notikt kādas ķermeņa daļas kus-
tība, piemēram, cilvēks varētu pakustināt roku, abi muskuļa gali ar cīpslām ir piestiprināti pie dažādiem kauliem (sk. 4.25. att.). Kontrahējo-
ties muskulis velk locītavas cīpslu un kaulus, un ķermeņa daļa pārvietojas. Mērķtiecīgas kus-
tības notiek daudzu muskuļu saskaņotas dar-
bības rezultātā. Katras ķemeņa daļas kustības nodrošina muskuļi antagonisti - saliecēji un atliecēji. Kustības regulē un koordinē centrālā nervu sistēma. Miofibrillas, posms ir atslābis. I Aktīna pavedieni Miofibrillas posms ir sarāvies. Miozīna pavedieni 4.24. att. Skeleta šķērssvītrotas muskuļšķiedras uzbūve Muskuļ-
Olbaltumvielu Miofibrilla Aktīna pavedieni (Atslēgkauls Lāpstiņa Cīpslas Augšdelma kauls Elkoņa kauls Divgalvamais saliecējmuskulis "•Trīsgalvainais atliecējmuskulis Spieķa kauls 4.25. att. Skeleta muskuļu un kaulu savienojums 197 Visiem daudzšūnu organismiem ir nepieciešami īpaši pielāgojumi, lai saglabātu savu ķermeņa formu. Augu izturību un stingrību nodrošina • šūnu iekšējais spie-
diens - turgors -, • balstaudi un • vadaudi. Lielākajai daļai dzīvnieku ķermeni balsta skelets. Dzīvniekiem ir dažādi skeleta veidi: • hidrostatiskais skelets, • ārējais skelets un • iekšējais skelets. Hidrostatiskais skelets ir bezmugurkaulniekiem, kuriem ir mīksts ķermenis un ķermeņa dobums. Šiem dzīvniekiem ķermeņa dobumā ir šķid-
rums, kas rada spiedienu uz to aptverošajiem muskuļiem un ādu. Ārējais skelets jeb eksoskelets ir daudziem bezmugurkaulniekiem, piemēram, gliemežiem, glie-
menēm, vēžiem un kukaiņiem. Ārējo skeletu sauc arī par čaulu. Iekšējais skelets jeb endoskelets ir dažiem bezmugurkaulniekiem, piemēram, sūkļiem un adatādai-
ņiem, kā arī mugurkaulniekiem. Visiem hordaiņiem ir iekšējais skelets - • horda vai • mugurkauls. Horda ir elastī-
ga saistaudu stiegra, kas primitīvākajiem hordaiņiem pilda iekšējā skeleta funkcijas. Mugurkaulniekiem tā ir tikai embrionālās attīstības sākumā, bet vēlāk to nomaina skrimšļa vai kaula skelets. Mugurkaulnieku iekšējā skeleta galvenās daļas ir • galvaskauss, • mugurkauls un • ribas, • ekstremitāšu joslas un • ekstremitātes. Skeleta kauli cits ar citu ir savienoti vai nu ar nepārtrauktu, vai ar pārtrauktu sa-
vienojumu. Nepārtrauktajos kaulu savienojumos kaulus savieno saistaudi vai skrimšļi. Nepārtrauktie kaulu savienojumi savieno kaulus nekustīgi. Pārtrauktie kaulu savienojumi ir locītavas. Tās ir kustīgas. Gandrīz visi dzīvnieki spēj aktīvi pārvietoties. Visas dzīvnieku aktīvās kustības nodrošina muskuļi, kas piestiprināti pie skeleta. Mugurkaulniekiem šķērssvīt-
rotie jeb skeleta muskuļi sastāv no daudziem muskuļu kūlīšiem, kurus apņem saistaudu apvalks. Muskuļu kūlīšos ir apvienotas muskuļšķiedras, kas sastāv no daudzām miofibrillām. Saraušanās jeb kontrakcijas notiek katrā miofibrillas posmā. Abi muskuļa gali ar cīpslām ir piestiprināti pie dažādiem kauliem. Katras ķermeņa daļas kustības nodrošina muskuļi antagonisti - saliecēji un atliecēji. 198 /
l. Nosauciet atbilstošo jēdzienu! A. Acābola ārējais apvalks, kas aizsargā aci B. Acābola iekšējais apvalks, kas satur fotoreceptorus C. Acs optiskās sistēmas sastāvdaļa, kas lauž gaismas starus un sakopo tos uz tīklenes D. Struktūra, kas atdala ārējo ausi no vidusauss un iesvārstās skaņas viļņa ietekmē E. Struktūra iekšējā ausī, kurā atrodas dzirdes receptorās šūnas F. Receptori, kuri uztver ūdenī šķīstošas vai gaistošas vielas G. Ķermeņa balsta veids, kuru nodrošina ķermeņa dobumā esošais šķidrums H. Ķermeņa balsta veids, kuru nodrošina kaļķa vai hitīna čaula I. Elastīga saistaudu stiegra, kas primitīvākajiem hordaiņiem pilda iekšējā skeleta funkcijas 2. Norādiet, kuri apgalvojumi par maņu orgānu darbību ir pareizi, kuri -
nepareizi! A. Lai rastos sajūta, impulsi no maņu orgāna jāapstrādā atbilstošā smadzeņu zonā B. Fotoreceptori atrodas acs varavīksnenē C. Bungplēvītē atrodas mehanoreceptori, kurus kairina skaņas izraisītās gaisa svārstības D. Garšas receptori uztver ūdenī izšķīdušas vielas E. Sāpju receptori uztver mehānisku, ķīmisku vai temperatūras iedarbību F. Dzirdes un līdzsvara receptori ir mehanoreceptori G. Cilvēka ādā atrodas termoreceptori un mehanoreceptori H. Skeleta muskuļos atrodas receptori, kas uztver muskuļu iestiepuma pakāpi 3. Norādiet, kāds skeleta un muskuļu veids ir minētajiem dzīvniekiem! Dīķgliemezis; slieka; hidra; upesvēzis; haizivs; asaris; skorpions; varde; astoņkājis; austere; šimpanze. Skeleta veidi
: a) skeleta nav; b) hidrostatiskais skelets; c) ārējais skelets; d) iekšējais skelets. Muskuļu veidi
: 1) atsevišķas muskuļu šūnas; 2) gareniskās un gredzeniskās muskuļu šķiedras; 3) muskuļota kāja; 4) pie ārējā skeleta piestiprināti muskuļu kūlīši; 5) pie iekšējā skeleta piestiprināti muskuļi. 4. Dzīvnieki sagrupēti atbilstoši skeleta veidam vai tā sastāvam. Norādiet to dzīv-
nieku, kurš neiederas konkrētajā grupā! Pamatojiet, kāpēc! A. Slieka, planārija, nematode, korallis B. Korallis, jūraszvaigzne, sūklis, asaris C. Haizivs, līdaka, varde, kurmis D. Dīķgliemezis, krabis, skrejvabole, skorpions E. Menca, haizivs, asaris, līdaka F. Astoņkājis, kalmārs, kailgliemezis, vīngliemezis 199 6. Noradiet, kads cipars attēla atbilst katrai acs sastavdaļai! Noradiet, kads burts apzīmē katras acs sastāvdaļas funkcijas! Acs sastāvdaļas Cīpslene Varavīksnene Radzene Lēca Zīlīte Starenes muskulis Redzes nerva šķiedras Dzīslene Tīklene Dzeltenais plankums Aklais plankums Funkcijas A. Satur receptorās šūnas B. Lauž acī iekļuvušos gaismas starus C. Regulē lēcas formu D. Nodrošina acs vielmaiņu E. Vada impulsus uz redzes zonu smadzenēs F. Necaurspīdīga, pigmentēta acs apvalka daļa G. Caurspīdīga acs apvalka daļa H.Maina acī iekļuvušās gaismas daudzumu I. Acs aizsargapvalks J. Vieta, kur ir visblīvākais receptoro šūnu izvietojums K. Vieta, kur acī ienāk redzes nervs 200 Noradiet, kurai nosauktajai funkcijai atbilst katrs auss sastavdaļas ci-
pars! Uztver skaņas viļņus un virza uz vidusausi Iesvārstās skaņas viļņu ietekmē Pastiprina un pārvada skaņas viļņu radītās svārstības līdz iek-
šējai ausij Iesvārsta iekšējās auss šķidrumu Satur receptorās šūnas, kas ska-
ņas viļņu radītās svārstības pār-
vērš nervu impulsā Satur nervu šķiedras, kas pārva-
da impulsu uz smadzenēm Satur receptorās šūnas, kas uztver galvas stāvokļa izmaiņas Savieno vidusausi ar deguna blakusdobumu 7. Noradiet, kuram apgalvojumam atbilst katrs skeleta sastavdaļas cipars! Vienu un to pašu ciparu var izmantot vairākkārt. Skeleta daļa, kas aizsargā galvas smadzenes, -
Skeleta daļa, kas aizsargā muguras smadzenes, -
Skeleta daļas, pie kurām stiprinās ribas, veidojot krūškurvi, - , Kauli, kas veido plecu joslu, - , Kauls, kas balsta vēdera dobuma orgānus, -
Kauli, kas savstarpēji savienoti kustīgi, -
Skeleta daļas, kurās ir mazkustīgs kaulu savieno-
jums, - , Vienīgais kustīgais kauls galvaskausā -
Kauli, pie kuriem piestiprināti muskuļi, kas kus-
tina apakšstilbu, - , Kauli, pie kuriem piestiprināti muskuļi, kas sa-
liec roku elkoņa locītavā, - , Kauli, pie kuriem piestiprināti muskuļi, kas at-
liec roku elkoņa locītavā, - , 8. Zīdītājiem ir daudzveidīgi pārvietošanās veidi. Pielāgojoties noteiktam pārvietošanās veidam, izmainās skeleta kaulu proporcijas. Izmantojot papildu informācijas avotus, noskaidrojiet, kā atšķiras skeleta proporcijas stirnai, ķenguram, gibonam, valim, ronim, sikspārnim, lidvāverei! 9. Visiem dzīvniekiem galvenās maņas - redze, dzirde, oža, garša, tauste - ir līdzīgas. Evolūcijas gaitā dzīvnieki ir pielāgojušies izdzīvošanai atšķirīgos apstākļos, un kādas no maņām ir zaudējušas savu nozīmi, bet citas - kļuvušas noteicošās apkārtējās vides pārmaiņu uztveršanā. 9.1. Izmantojot papildu informācijas avotus, noskaidrojiet, kādas maņas ir zaudējušas savu nozīmi, kādas - kļuvušas noteicošās meža cirslim, gar-
ausainajam sikspārnim, pelēkajam zaķim, zilajam valim, meža pūcei! 9.2. Izskaidrojiet, kā šo dzīvnieku maņu orgāni ir pielāgoti to dzīvesveidam! 10. Cilvēka balsta sistēmas veselību ietekmē organisma vielmaiņa. Kaulu izturību ietekmē uzturs, cilvēka vecums, hormonu līdzsvars u.c. Izmantojot papildu informācijas avotus, noskaidrojiet, • kādas ir izplatītākās balsta sistēmas slimības; • kas tās izraisa; • kā šīs slimības iespējams novērst! 201 Skaidrojošā vārdnīca A Aerobs organisms - organisms, kura dzī-
vības procesiem nepieciešams skābeklis. Aglutinācija - eritrocītu salipšana, notie-
kot reakcijai starp asins plazmas antivielām un eritrocītu antigēniem. Aksons - neirona izaugums, kas vada nervu impulsus no šūnas ķermeņa uz sinapsi. Alantojs - ārpusdīgļa apvalks, kurā uzkrā-
jas slāpekļa atkritumvielas. Alerģija - pastiprināta organisma imūnsis-
tēmas reakcija uz apkārtējā vidē esošām vielām vai uzturvielām. Amnijs - ārpusdīgļa apvalks, kas norobežo ar šķidrumu pildītu dobumu, kurā attīstās dīglis. Anaerobs organisms - organisms, kura norisei skābeklis nav nepieciešams vai ir pat kaitīgs. Antigēns - organismam sveša viela, paras-
ti olbaltumviela vai polisaharīds, kas izraisa imūnsistēmas reakciju. Antiviela - olbaltumviela, kas organismā veidojas pret kādu noteiktu antigēnu. Apaugļošanās - olšūnas un spermatozoīda kodola saplūšana, kā rezultātā veidojas apaug-
ļota olšūna - zigota. Ārējais skelets - sk. eksoskelets. Ārstnieciskais serums - preparāts, kurš satur antivielas pret noteiktu infekcijas slimī-
bas ierosinātāju. Arteriālas asinis - asinis, kurās ir daudz skābekļa, bet maz oglekļa dioksīda. Atgremotāji - augēdāji dzīvnieki (pārna-
dži), kuriem kuņģis sastāv no četriem nodalī-
jumiem. Atvārsnītes - mikroskopiskas poras augu lapās. Audu kultūra - šūnu (audu) pavairošana mākslīgā barotnē. Augēdājs - sk. fitofāgs. Autbrīdings - tādu vienas sugas īpatņu krustošana, kuriem 4-6 paaudzēs nav kopīgu senču. Autonomā nervu sistēma - sk. veģetatīvā nervu sistēma. Autotrofi - organismi, kuri dzīvībai nepie-
ciešamās organiskās vielas sintezē no neorga-
niskajām vielām. B, C Bezdzimumpaaudze - sk. sporofīts. Bezdzimumvairošanās - vairošanās veids, kad pēcnācēji (jauni organismi) rodas tikai no viena auga vai dzīvnieka; tajā nav iesaistītas dzi-
mumšūnās. Biotehnoloģija - jebkura tehnoloģija, kas izmanto organismus, audus vai šūnas, lai ražotu noteiktu produktu vai sasniegtu citu cilvēkam vajadzīgu mērķi. Blastula - vienslāņains lodveida dīglis, kas izveidojies drostalošanās rezultātā dzīvnieku ag-
rīnās embrionālās attīstības gaitā. CNS - centrālā nervu sistēma (muguras un galvas smadzenes). D Dendrīts - neirona izaugums, kas vada nervu impulsus uz šūnas ķermeni. Derma - īstā āda; biezākā ādas kārta, kura sastāv no šķiedrainajiem saistaudiem un kurā atrodas dažādas struktūras. Detritofāgs (detrītēdājs) - dzīvnieks, kas pārtiek no daļēji satrūdējušām augu un dzīvnieku atliekām jeb detrīta. Difūzija - molekulu pārvietošanās no vietas, kur to koncentrācija ir lielāka, uz vietu, kur tā ir mazāka, līdz koncentrācijas izlīdzinās; difūzija notiek bez enerģijas patēriņa. Dīglis - dzīvnieka vai cilvēka organisma attīs-
tības stadija no olšūnas apaugļošanās līdz dzim-
šanai vai izšķilšanās brīdim. Divmājnieks (divmāju augs) - augs, kuram putekšņi un sēklaizmetni veidojas uz dažādiem īpatņiem. Drostalošanās - dzīvnieku embrionālās at-
tīstības stadija, kurā notiek šūnu dalīšanās bez augšanas. Dzeltenuma maiss - ārpusdīgļa apvalks, kas oldējējiem satur dīglim nepieciešamās vielas. 202 Dzemde - paplašināta sievišķo dzimumor-
gānu daļa, kura nodrošina dīgļa attīstību līdz piedzimšanai. Dzimuma dimorfisms - atšķirības starp vie-
nas sugas tēviņiem un mātītēm. Dzimumšūna - sk. gameta. Dzimumvairošanās - vairošanās, kas saistī-
ta ar mejozi, dzimumšūnu (gametu) veidošanos un apaugļošanos. E Efektors - muskulis vai dziedzeris, kas veido atbildes reakciju uz neirālu signālu. Ekskrēcija - vielmaiņas atkritumproduktu izvadīšana no organisma. Eksokrīnais dziedzeris - ārējās sekrēcijas dziedzeris, kas izdala sekrētus uz ķermeņa virs-
mas vai ķermeņa dobumos. Eksoskelets - ārējais skelets, kas balsta un aizsargā dzīvnieka ķermeni. Elpošana - sarežģīts daudzpakāpju process šūnā, kurā, oksidējoties barības vielām, atbrīvo-
jas enerģija. Embrijs - 1) daudzšūnu organismu attīstī-
bas stadija, kas rodas no zigotas; 2) cilvēka dīglis pirmajos divos embrionālās attīstības mēnešos. Endokrīnā sistēma - iekšējās sekrēcijas dziedzeru sistēma. Endokrīnais dziedzeris - iekšējās sekrēcijas dziedzeris; tam nav izvadkanāla; tā veidotie hor-
moni nonāk tieši asinīs. Endoskelets - dzīvnieka iekšējais skelets. Endosperma - ziedaugu sēklas barības rezer-
ves audi, kas veidojas pēc spermija saplūšanas ar sēklaizmetņa sekundāro kodolu. Enzīms (ferments) - viela, kas paātrina šūnās notiekošās reakcijas; tā molekulas forma atbilst reaģenta molekulas formai. F Fagocitoze - process, kurā amēbveida šūna ieskauj vielas, veidojot gremošanas vakuolu. Fagotrofs - organisms, kas uzņem nesagre-
motas barības vielas; barības vielu sagremošana un absorbēšana notiek organismā (vai šūnā). Fitofāgs (augēdājs) - dzīvnieks, kas pārtiek no augu valsts barības. Fotoreceptors - gaismjutīgs receptors. Fragmentācija - nelielu fragmentu atdalī-
šanās no organisma un jaunu organismu veido-
šanās no tiem. G, Ģ Gameta (dzimumšūna) - haploīda šūna, kas piedalās dzimumvairošanās procesā. Gametofīts (dzimumpaaudze) - haploīdā (n) paaudze augu dzīves ciklā; veido gametas. Gametoģenēze - dzimumšūnu veidošanās. Ganglijs - nervu šūnu ķermeņu sakopojums, kas parasti atrodas ārpus centrālās nervu sistē-
mas. Gastrula - dzīvnieku embrionālās attīstības stadija, kurā, šūnām diferencējoties, dīglim izvei-
dojas dīgļlapas. Gēnu inženierija - mērķtiecīga organisma iedzimtības materiāla izmainīšana. Gēnu terapija - tehnoloģija, ar kuru ārstnie-
ciskos nolūkos izmaina dzīvas šūnas ģenētisko materiālu. Gonāda (dzimumdziedzeris) - orgāns, kurā veidojas gametas; olnīca, kurā veidojas olšūnas, un sēklinieks, kurā veidojas spermatozoīdi. Gremošana - process, kurā notiek uzņemto barības vielu sasmalcināšana, sašķelšana un uz-
sākšana. Ģenētiski modificēts organisms - orga-
nisms, kura ģenētiskais materiāls ir mākslīgi pārveidots. H Hemolimfa - asiņu un šūnstarpu šķidruma maisījums dzīvniekiem ar vaļēju asinsriti. Hemoreceptors - jušanas receptors, kas spēj uztvert ķīmiskos kairinātājus. Hermafrodīti - organismi, kuriem ir gan sie-
višķie, gan vīrišķie vairošanās orgāni. Heterotrofi - organismi, kuri barojas ar ga-
tavām organiskām vielām. Heteroze - paaugstināta hibrīdu dzīvotspēja, auglība un produktivitāte salīdzinājumā ar vecā-
ku formām. Hidrostatiskais skelets - ķermeņa dobumā esošā šķidruma radītais spiediens uz muskuļiem un ādu, kas piešķir ķermenim formu. Hipertensija (hipertonija) - paaugstināts asinsspiediens. 203 Hipotensija (hipotonija) - pazemināts asins-
spiediens. Homeostāze - normālu šūnas vai organisma iekšējās vides apstākļu nodrošināšana ar pašre-
gulācijas mehānisma palīdzību. Horda - iekšējā skeleta gareniskā (muguras) stiegra, kas no ārpuses klāta ar apvalku. Horijs - ārējais ārpusdīgļa apvalks, kas 1) putniem un rāpuļiem nodrošina gāzu maiņu; 2) zīdītājiem piedalās placentas veidošanā. Hormons - viela, kas veidojas vienā ķermeņa daļā, piemēram, endokrīnajā sistēmā, un ietekmē citu ķermeņa daļu. Humorālā regulācija - organisma regulācija ar ķīmisku savienojumu, piemēram, hormonu, starpniecību. I Iekšējais skelets - sk. endoskelets. Imunitāte - organisma spēja aizsargāt sevi no svešām vielām un šūnām, arī infekciju izrai-
sītājiem. Inbrīdings - tuvu radniecīgu īpatņu krusto-
šana. Inficēšanās (infekcija) - infekcijas slimības izraisītāja iekļūšana cilvēka organismā. K Kairinājums - pārmaiņa ārējā vai iekšējā vidē, kas rada nervu impulsus jušanas neiro-
nos. Kairināmība - spēja sajust apkārtējās vides iedarbību (kairinājumu) un reaģēt uz to. Kāpurs - dzīvnieku attīstības cikla stadija -
brīvi dzīvojoša, dzimumnenobri ēduši forma, ku-
ras uzbūve, barošanās veids un dzīvesvieta var atšķirties no pieauguša dzīvnieka. Klonēšana - ģenētiski identisku molekulu, šūnu, audu, orgānu un organismu iegūšana. Kontrakcija - savilkšanās, saraušanās (mus-
kuļiem, locekļiem). L Limfa - šķidrums, kas rodas no audu šķidru-
ma un pārvietojas pa limfvadiem. Limfoīdie orgāni - orgāni, kuros notiek 1im-
focītu vairošanās un nobriešana. M Mehanoreceptori - dzīvnieku sajūtu recep-
tori, kuri ir jutīgi pret mehāniskiem kairinātā-
jiem (spiedienu, skaņu viļņiem u.c.). Metabolisms (vielmaiņa) - visas ķīmiskās re-
akcijas, kas notiek šūnā un organismā. Metamorfoze - pārvēršanās, kuras laikā kā-
puram attīstās pieaugušam dzīvniekam rakstu-
rīgie orgāni. Mikropavairošana (augu klonēšana) - augu pavairošana no veidotājaudiem audu kultūrā, lai iegūtu lielu skaitu ģenētiski identisku augu. Miksotrofi - organismi, kas var baroties gan autotrofi, gan heterotrofi. Morula - daudz slāņains lodveida dīglis, kas izveidojies drostalošanās rezultātā dzīvnieku ag-
rīnās embrionālās attīstības gaitā. N Nefrons - nieres mikroskopiska vienība, kas regulē asiņu sastāvu ar filtrācijas un reabsorb-
cijas palīdzību un veido urīnu. Neirālā regulācija - organisma darbības re-
gulācija ar nervu sistēmas starpniecību. Neirons - nervu šūna, kurai ir šūnas ķerme-
nis, dendrīti un aksons. Neirotransmisīvā viela - viela, kas uzkrājas aksona galā un nodrošina nervu impulsu vadīša-
nu sinapsē. Nimfa - kāpura stadija posmkājiem, kuri at-
tīstās ar nepilnīgo pārvēršanos. Novilkšanās - dzīvnieku ārējā apvalka maiņa. o Ola - apvalkā ietverta apaugļota vai neapaug-
ļota olšūna, no kuras attīstās jaunais dzīvnieks. Oldzīvdzemdētājs - dzīvnieks, kura dīglis attīstās olā, kamēr tā atrodas mātītes ķermenī. Olnīca - dzīvnieku sievišķais dzimumdzie-
dzeris. Olšūna - sievišķā dzimumšūna. Ooģenēze (ovoģenēze) - olšūnu veidošanās sievišķajos organismos mejozes un nobriešanas rezultātā. Organoģenēze - orgānu veidošanās dzīvnie-
ku dīglim. Osmoreceptors - receptors, kas reaģē uz šķīduma koncentrācijas izmaiņām. 204 Ovoģenēze - sk. ooģenēze. Ovulācija - folikula plīšana, kad olšūna atbrī-
vojas no olnīcas. P Parasimpātiskā nervu sistēma - veģetatī-
vās (autonomās) nervu sistēmas daļa, kas darbo-
jas normālos, mierīgos apstākļos. Partenoģenēze - olšūnas attīstība par pieau-
gušu organismu bez apaugļošanās. Placenta - zīdītāju orgāns, caur kuru notiek dīgļa apgāde ar skābekli un barības vielām, kā arī vielmaiņas galaproduktu aizvadīšana. Polifāgi (visēdāji) - dzīvnieki, kas pārtiek gan no augu, gan dzīvnieku valsts barības. Pumpurošanās - jauna organisma veidoša-
nās no vecā organisma izauguma (pumpura). R Reabsorbcija - vielu uzsākšanās atpakaļ vidē, no kuras tās tika izdalītas. Receptors - 1) jušanas nervu šķiedru gals vai speciālas šūnas, kas uztver kairinājumu; 2.) viela šūnu membrānā, kas veic signālfunkciju un pie-
saista bioloģiski aktīvas vielas. Refleksa loks - nervu impulsa ceļš no recep-
tora caur smadzenēm līdz izpildorgānam - efek-
toram. Reflekss - automātiska, gribai nepakļauta organisma atbildes reakcija uz kairinājumu. s, š Saprotrofi - organismi, kas izdala gremoša-
nas enzīmus ārvidē, kur notiek organisko vielu šķelšana, un absorbē no apkārtējās vides organis-
ko vielu šķeļproduktus. Sēklinieks - dzīvnieku tēviņa dzimumdzie-
dzeris, kas veido dzimumšūnas un vīrišķos dzi-
mumhormonus. Sensorā sistēma - maņu orgāns, nervu va-
dītājceļš un funkcionālā zona smadzenēs, kas nodrošina noteiktas sajūtas rašanos. Simpātiskā nervu sistēma - autonomās jeb veģetatīvās nervu sistēmas daļa, kas ir aktīva, kad organisms ir pakļauts stresam. Sinapse - savienojums starp neironiem, kur nervu impulsi pāriet no viena neirona uz nā-
kamo. Somatiskā nervu sistēma - perifērās nervu sistēmas daļa, kas regulē skeleta muskuļus. Somatiskā šūna - jebkura šūna daudzšūnu organismā, izņemot dzimumšūnas. Spermatoģenēze - spermatozoīdu veidoša-
nās vīrišķajos organismos mejozes un nobriešanas rezultātā. Spermatozoīds - kustīga vīrišķā dzimum-
šūna. Spermijs - sēklaugu vīrišķā dzimumšūna, kas aktīvi nepārvietojas. Sporofīts (bezdzimumpaaudze) - diploīdā (2 n) paaudze augu dzīves ciklā; veido sporas. Šķirne - cilvēka darbības rezultātā mākslīgi radīts īpatņu kopums ar iedzimstošām morfo-
loģiskām, bioloģiskām un saimnieciskām īpa-
šībām. T, U Transgēns organisms - vidē brīvi dzīvojošs organisms, kurš satur cita organisma gēnus. Transpirācija - ūdens izkļūšana no auga at-
mosfērā, kas galvenokārt notiek, iztvaikojot caur atvārsnītēm. Turgora spiediens - auga šūnas satura spie-
diens pret šūnapvalku, kas atkarīgs no ūdens satura vakuolā; tas rada iekšēju atbalstu šūnai. Uzbudināmība - spēja reaģēt uz nervu im-
pulsiem ar īpašu, vienveidīgu atbildes reakciju; piemīt nervu, muskuļu un dziedzeru šūnām. y z Vakcīna - no mikroorganismiem vai to viel-
maiņas produktiem iegūts preparāts, ko izmanto infekcijas slimību profilaksē, izraisot antivielu (mākslīgās aktīvās imunitātes) veidošanos orga-
nismā. Vaskulārie augi - augi, kuriem ir vadaudi. Veģetatīvā (autonomā) nervu sistēma - pe-
rifērās nervu sistēmas daļa, kas regulē iekšējos orgānus un nav pakļauta gribai. Venozas asinis - asinis, kurās ir maz skābek-
ļa, bet daudz oglekļa dioksīda. Vienmājnieks (vienmājas augs) - augs, ku-
ram putekšņi un sēklaizmetni veidojas dažādos ziedos (čiekuros) uz viena auga. Zigota - apaugļota olšūna. 205 Rādītājs A acis 187, 188 kamerveida 188 plankumveida 187 saliktas 187 āda 152 aerobi organismi 141 AIDS 131, 132 aizsargbarjeras 128 aizvietotājmāte 35 aknu vārtu vēna 97 aksons 172, 173 alantojs 65 alergēni 132 alerģija 132 alveolas 144, 145 amnija šķidrums 65 amnijs 65 anaerobi organismi 141 anafilaktiskais šoks 132 anēmija, sk. mazasinība angīna 146 antigēns 128, 130 antiviela 128, 129 aorta 118 apaugļošanās 59, 62, 68, 74, 76, 77, 79 apendicīts 98 apputeksnēšanās 79 ārējās sekrēcijas dziedzeri, sk. eksokrīnie dziedzeri ārstnieciskais serums 129 asinis 116, 123 asins pārliešana 125 asinsgrupas 125 asinsrade 127 asinsrites loki 115, 116, 117 asinsrites sistēma 110, 113, 119,120 slēgta 114, 115, 116 vaļēja 114, 115 asinsspiediens 118, 119 asinsvads 113, 114, 115, 188 ateroskleroze 120 atgremotāji 95 attālā hibridizācija 43 atvārsnīte 111, 112, 141 audu kultūra 38, 39 audu šķidrums 127 auglenīca 78, 79, 80 auglis 69, 70, 79, 80, 81, 82 augļkopa 81, 82 augu augšanas regulatori 164 augu klonēšana, sk. mikropa-
vairošana auksīni 163 autbrīdings 43 autoimūnās slimības 131 autonomā nervu sistēma, sk. veģetatīvā nervu sistēma autotrofi 90, 92 B barošanās veidi 92 bezdzimumpaaudze, sk. sporo-
fits bezdzimumvairošanās 56, 57, 58, 60, 73 blastomēri 62, 63 blastula 62, 63, 68, 69 c, č cilmes šūnas 36, 37, 67 cīpslene 188 D dendrīti 172, 173 detritofāgi 92, 93 diafragma 145 diastēma 94 difterija 146 dīglis 57, 62, 63, 65, 68, 69, 79 divkāršā elpošana 144 divmājnieki 73, 78 divpadsmitpirkstu zarna 96, 97, 98 DNS analīzes 31, 32, 33 DNS 10, 11, 12, 15, 31, 32 drīksna 78, 79, 80 drostalošanās 62, 68 dzeltenais plankums 188 dzeltenuma maiss 65 dzimumcikls 69 dzimumdziedzerus stimulējo-
šais hormons 170 dzimumorgānu sistēma 67, 68 dzimumpaaudze, sk. gametofīts dzimumvairošanās 56, 57, 60, 65, 73 dzīslene 188 E efektors 175 eholokācija 189 ekskrēcija 151 eksokrīnie dziedzeri 165 eksoskelets, sk. skelets, ārējais ektoderma 62, 63 elektroforēze gēlā 31, 32 elpošanas centrs 145 elpošanas orgānu slimības 146 embrijs 20, 35, 36, 37, 69, 70, 118 embrionālā attīstība 63, 70 endokrīnie dziedzeri 165, 166, 167, 168, 169, 169 endoskelets, sk. skelets, iekšē-
jais entoderma 62, 63 enzīmi 95, 96, 97, 98 epiderma 142, 152 epifīze 166, 168, 169 epitēlijķermenīši 166, 167, 169 epitēlijs 187 estrogēns 168, 169, 170 F fagocitoze, sk. iekššūnu gremo-
šana fagotrofi 91, 92 filtrācija 150, 151 fitofāgi 92, 93 folikuls 68, 69, 170 folikulus stimulējošais hormons 170 fotoreceptori 187, 188 fotosintēze 142 fragmentēšanās 58, 73, 74 206 G,Ģ gaisa maisi 144 gametas 74 gametofīts 74, 75, 76, 77, 79 gangliji 176, 177 gastrula 62, 63 gastrulācija 62, 63 gāzu maiņa 142, 143, 144 gēnu inženierija 10, 11, 13, 44 gēnu terapija 23 gonāda 59 Grāfa pūslītis 68, 69 grūsnība 65 guza 95 ģeneratīvā šūna 79 ģenētiskā modificēšana 15, 16, 18, 20, 21 ģenētiski modificēti organismi 14, 16, 17, 21, 22 H heliceras 93, 94 hemocels 115 hemofilija 124 hemoglobīns 124 hemolimfa 114 hemoreceptori 190 herbicīdi 18 hermafrodīti 59, 60 heterotrofi 91, 92 heteroze 43 hidroponika 102 hipertensija 119, 120 hipofīze 166, 170 hipotalāms 166, 170, 178 hipotensija 119 HIV 131, 132 homeostāze 148, 162 horda 196 horijs 63, 65 humorālā regulācija 162,165,166 I iedzimtā imunitāte, sk. nespeci-
fiskā imunitāte iegūtā imunitāte, sk. specifiskā imunitāte iekaisuma reakcija 128 iekšējās sekrēcijas dziedzeri, sk. endokrīnie dziedzeri iekššūnu gremošana 91 imunitāte 127, 128, 129, 130 imūnsistēma 131 inbrīdings 42 inducētā mutaģenēze 43, 44 insekticīdi 18 insulīns 168, 169 insults 120, 121 interferons 129 irbulis 78, 79 išēmija 120, 121 izcelšanās centri 42 izlase 41, 42 izvadkanāls 149 izvadpora 149 J jauktie dziedzeri 165 jušanas neirons 172, 175, 177 K kailsēkļi 78, 79 kairināmība 172 kāpurs 66 kaulu savienojumi 196 kloākā 150 klonēšana 34-40 augu 38, 39 reproduktīvā 35 terapeitiskā 36, 37 klons 13 kontracepcijas metodes 71, 72 kopauglis 81, 82 kristālkonuss 187 krustošana 41, 42, 43 kūniņā 66 kustību neirons 172, 175, 175, 177 L leikocitārā formula 124 liesa 127 ligāze 12 limfa 127 limfoīdie orgāni 127 limfrite 127 lipīgie gali 12 luteinizējošais hormons 170 M makroelementi 102 maksts 69 Malpīgija vadi 149 mandeles 127 mazasinība 124 mejoze 76, 77 melanocīts 152 mēle 94, 95, 191 mērķšūnas 165 metabolisms, sk. vielmaiņa mezoderma 62, 63 mikroelementi 102 mikropavairošana 38, 39 miksotrofi 90, 92 minerālā barošanās 102 miofibrilla 197 miokarda infarkts 120 morula 62, 63, 68 muskuļi 114, 194, 197 mutes orgāni 93, 94 N nabas saite 65 narkotiskās vielas 174 nefrons 150, 151 neirālā regulācija 162 neiroglija 172 neirons 172, 192 neirotransmisīvā viela 173 nervu sistēma 176, 177 neveroņi 81 nimfa 66 o ola 63, 64, 66 olšūna 20, 34, 35, 37, 68, 69, 76, 77, 79, 80 omatīdija 187 organoģenēze 69 ostija 115 ovulācija 68, 69, 170 ožas centrs 192 ožas receptori 190, 191, 192 ožas sīpols 192 207 p paaudžu maiņa 59, 60, 74 papardes pirmdīglis, sk. protal-
lijs parasimpātiskā nervu sistēma 179, 180 partenoģenēze 59, 60, 61 pārvēršanās 66 paternitātes tests 31, 32, 33 pēcembrionālā attīstība 66, 70 pedipalpas 93, 94 pigmentšūnas 187 pirmurīns 150 placenta 65, 69 plaušu dzīvības tilpums 145 plazmīda 11, 12, 13, 14, 15, 16 polifāgi 92, 93 poliploīdi organismi 43 prostata 67, 68 protallijs 75, 77 protonēma 75, 76 pulss 119 pumpurošanās 58 R radzene 187, 188 reabsorbcija 151 receptori 152, 165, 173, 175, 185, 189, 191, 192 refleksa loks 175, 176 reflekss 175 restriktāze 11, 12, 31 rezistence 18 rizoīdi 77 s, š saknes spiediens 111 sānu līnija 192 saprotrofi 91, 92 sarkanās kaula smadzenes 127, 128 segepitēlijs 114 segsēkļi 78, 79 sēkla 75, 79 sēklaizmetnis 78, 79, 80 sēklapvalks 80 sēklas dīglis 80 sēklas endosperma 79, 80 sēklaugi 75, 78 sēklotne 79, 80 sekrēcija 151 sekundārie kodoli 79, 80 selekcija 41-48 sietstobri 112 simpātiskā nervu sistēma 179, 180 sinapse 173, 175 sīpoliņa dziedzeri 68 sirds 114, 115, 117, 118 sirdsdarbība 118, 119 sirds ritma noteicējšūnas 117 sirds vārstuļi 114, 115, 118, 119 sistole, sk. kambaru saraušanās skelets 194, 195, 196 somatiskā nervu sistēma 179 somatiskā šūna 34, 35, 37 spermatoģenēze 67 spermatozoīds 67, 68, 76, 77 spermijs 79, 80 spirālais orgāns 189, 190 spora 75, 76, 77 sporangijs 76, 77 sporaugi 74, 76 sporofīts 74, 75, 76, 77, 79 starpneironi 172, 175, 177 stigma 142, 144 stiklveida ķermenis 188 sūnas pirmdīglis, sk. protonēma šķirne 41 Sķirtdzimumu dzīvnieki 59, 60 T talāms 178 tauku dziedzeris 152 tausteklis 92, 186, 190 terapeitiskie gēni 23 testosterons 168, 169 tīklene 188 timpālie orgāni 189 traheīda 111 traheja 111, 142, 143, 144, 145 transgēni organismi 13 transpirācija 111, 112 transpirācijas sūcējspēks 111 tromboze 120, 124 trombs 124 u ūdens plūsma 112, 113 ultrasonogrāfija 70 urīnizvadkanāls 68, 150 urīns 150, 151 urīnvads 150, 151 uzbudināmība 172 uzturvielu šķelšanās 98 V vadaudi 110, 111, 112, 113 vakcinēšana 129 varavīksnene 188 veģetārisms 101 veģetatīvā nervu sistēma 179, 180 veģetatīvā šūna 79 veģetatīvā vairošanās 73, 74 veidotājaudi 38, 40 vektors 11, 20 veroņi 81 vidussmadzenes 178 vielmaiņa 90 enerģētiskā 98 plastiskā 99 vielu rezerves 99 vienmājnieki 73, 78 vitamīni 98, 99, 100 z, ž zaļie dziedzeri 149 zieds 73, 78, 79, 81 zigota 62, 68, 75, 76, 77, 79, 80 zīlīte 188 zoofāgi 92, 93 žaunas 142, 143 žults 96, 97 208 
Автор
maks
Документ
Категория
Школьные материалы
Просмотров
21 037
Размер файла
12 765 Кб
Теги
abc, zvaigzne, биология, учебник, Bioloģija, vidusskola, Средняя школа
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа