Biologia Na Czasie 1 Zakres Rozszerzony to podręcznik do biologii dla uczniów szkół średnich, którzy zdecydowali się na rozszerzony program nauczania. Zajmuje się fundamentalnymi zagadnieniami biologicznymi, prezentując je w sposób kompleksowy i szczegółowy. Kluczowe jest tutaj zrozumienie procesów życiowych na różnych poziomach organizacji – od molekularnego po ekosystemowy.
Budowa Komórki
Pierwszym ważnym zagadnieniem jest struktura i funkcja komórki. Komórka to podstawowa jednostka życia. W podręczniku szczegółowo omówione są różne typy komórek – prokariotyczne i eukariotyczne. Różnice między nimi są zasadnicze. Komórki eukariotyczne posiadają jądro komórkowe i organelle otoczone błonami. Komórki prokariotyczne nie mają jądra komórkowego, a ich materiał genetyczny znajduje się w cytoplazmie.
Organelle komórkowe to struktury wewnątrz komórki, które pełnią specyficzne funkcje. Na przykład, mitochondria odpowiadają za produkcję energii (ATP) w procesie oddychania komórkowego. Rybosomy syntetyzują białka. Retikulum endoplazmatyczne transportuje substancje i uczestniczy w syntezie lipidów oraz białek. Aparat Golgiego modyfikuje, sortuje i pakuje białka.
Błona komórkowa pełni funkcję ochronną i reguluje transport substancji do i z komórki. Jest zbudowana z fosfolipidów tworzących dwuwarstwę lipidową, w której zanurzone są białka. Białka te mogą pełnić różne funkcje, np. transportujące lub receptorowe. Transport przez błonę może być bierny (dyfuzja, osmoza) lub czynny (wymaga nakładu energii).
Genetyka
Genetyka to dział biologii zajmujący się dziedziczeniem i zmiennością cech. Podręcznik Biologia Na Czasie 1 Zakres Rozszerzony poświęca jej sporo uwagi. DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) to nośnik informacji genetycznej. Składa się z dwóch nici nukleotydów, które tworzą podwójną helisę. Nukleotydy zawierają zasady azotowe: adeninę (A), tyminę (T), guaninę (G) i cytozynę (C). A łączy się zawsze z T, a G z C.
Gen to odcinek DNA, który zawiera informację o budowie jednego białka. Proces ekspresji genu obejmuje transkrypcję (przepisywanie DNA na RNA) i translację (tłumaczenie RNA na białko). RNA (kwas rybonukleinowy) różni się od DNA tym, że zawiera uracyl (U) zamiast tyminy (T) i jest jednoniciowy. Wyróżniamy różne rodzaje RNA, np. mRNA (matrycowy RNA), tRNA (transportujący RNA) i rRNA (rybosomalny RNA).
Podczas podziału komórkowego, DNA ulega replikacji, czyli kopiowaniu. Zapewnia to przekazanie identycznej informacji genetycznej do komórek potomnych. Mitoza to podział komórki, w wyniku którego powstają dwie komórki potomne o identycznym materiale genetycznym jak komórka macierzysta. Mejoza to podział komórki, w wyniku którego powstają cztery komórki potomne o zredukowanej o połowę liczbie chromosomów. Mejoza zachodzi podczas powstawania gamet (komórek płciowych).
Ewolucja
Teoria ewolucji jest jednym z fundamentów współczesnej biologii. Mówi o stopniowych zmianach zachodzących w populacjach organizmów na przestrzeni czasu. Darwin i Wallace niezależnie doszli do wniosku, że mechanizmem napędzającym ewolucję jest dobór naturalny. Organizmy lepiej przystosowane do środowiska mają większe szanse na przeżycie i rozmnażanie, przekazując swoje cechy potomstwu.
Dowody ewolucji pochodzą z różnych dziedzin nauki, np. paleontologii (skamieniałości), anatomii porównawczej (struktury homologiczne i analogiczne), embriologii (rozwój zarodkowy) i biochemii (podobieństwa w budowie cząsteczek). Homologie to struktury o wspólnym pochodzeniu ewolucyjnym, ale mogą pełnić różne funkcje. Analogie to struktury o podobnej funkcji, ale różnym pochodzeniu ewolucyjnym.
Mechanizmy ewolucji obejmują mutacje (zmiany w materiale genetycznym), rekombinację genetyczną (mieszanie się genów podczas rozmnażania płciowego), przepływ genów (migracje organizmów między populacjami) i dryf genetyczny (losowe zmiany częstości alleli w populacji). Powstanie nowych gatunków (specjacja) może zachodzić na różne sposoby, np. poprzez izolację geograficzną (specjacja allopatryczna) lub bez izolacji (specjacja sympatryczna).
Ekologia
Ekologia to nauka o relacjach między organizmami a ich środowiskiem. Ekosystem to zespół organizmów żywych (biocenoza) i ich środowiska nieożywionego (biotop). W ekosystemie zachodzą przepływy energii i krążenie materii. Producenci (rośliny) wytwarzają materię organiczną w procesie fotosyntezy. Konsumenci (zwierzęta) odżywiają się producentami lub innymi konsumentami. Reducenci (bakterie i grzyby) rozkładają martwą materię organiczną.
Populacja to grupa osobników tego samego gatunku, żyjących na określonym obszarze. Populacje charakteryzują się m.in. liczebnością, zagęszczeniem, strukturą wiekową i rozrodczością. Dynamika populacji zależy od wielu czynników, np. dostępności zasobów, drapieżnictwa, konkurencji i chorób. Wzrost populacji może być wykładniczy lub logistyczny.
Różne gatunki mogą wchodzić ze sobą w różne interakcje, np. konkurencję, drapieżnictwo, pasożytnictwo, mutualizm (symbioza korzystna dla obu stron) i komensalizm (symbioza korzystna dla jednej strony, a obojętna dla drugiej). Nisza ekologiczna to rola, jaką dany gatunek pełni w ekosystemie. Gatunki o podobnych niszach ekologicznych konkurują ze sobą.
