A biológia tudománya

A mai ismereteink szerint a világegyetem folyamatosan változik, zajlik az evolúció. A változásokat – jellegük szerint – különböző típusokba sorolhatjuk. Beszélhetünk fizikai, kémiai, biológiai és társadalmi változásokról (mozgásformákról), az adott terület evolúciójáról. 
A változásokat a fizika, a kémia, a biológia tudománya, illetve a társadalomtudományok (történelem, szociológia stb.) vizsgálja. Céljuk az adott terület törvényszerűségeinek a felderítése. E tudományok szükségszerűen összefüggnek, kölcsönösen feltételezik, és egyben kiegészítik egymást.
Evolúció, fejlődés: az anyag folyamatos változása.
Biológiai evolúció: az élővilág folyamatos változása.

A biológia (biosz = élet; logosz = tudomány [görög]) az élőlényekkel foglalkozó természettudomány. Vizsgálja az élet keletkezésének lehetőségét, az élet megjelenési formáit, azok működését, az élő és élettelen közötti különbséget és kapcsolatot.
Kezdetben csak a növénytan (botanika), az állattan (zoológia) és az embertan (antropológia) tudományterülete alakult ki, majd az ismeretek bővülésével a biológián belül tudományágak különültek el. Az élő rendszerekkel foglalkozó tudósoknak egyre nagyobb szükségük volt egyéb tudományok ismereteinek felhasználására. Így mind több határtudomány vált ki a biológia tudományterületeiből, tudományágaiból. Ma fontos szerepet töltenek be a mindennapi életünkben az alkalmazott biológiai tudományok, hiszen közvetlenül befolyásolják az emberiség megélhetését, létét.

Tudományterületek: a növénytan (botanika), az állattan (zoológia) és az embertan (antropológia).
Tudományágak: rendszertan (szisztematika), bonctan (anatómia), sejttan (citológia), szövettan (hisztológia), szervtan (organológia), élettan (fiziológia), környezettan (ökológia), viselkedéstan (etológia), örökléstan (genetika), egyedfejlődéstan (ontogenetika), törzsfejlődéstan (filogenetika) stb.
Alkalmazott biológiai tudományok: orvostudomány, mezőgazdasági tudományok stb.

Rendszerezés

Már az ókori görög gondolkodó Arisztotelész is az általa ismert mintegy 500 állatot két csoportba, a nem vörös vérűekre és a vörös vérűekre osztotta.
Az egyre bővülő tényanyag fokozta a csoportosítás igényét. Karl Linné (1707-1778) svéd természettudós, botanikus és orvos az1735-benmegjelent Systema naturae (A természet rendszere) című könyvében csoportosította az élőlényeket. Rendszerező munkájának alapja az általa javasolt kettős latin fajnév (binominális nomenklatúra) és a rendszertani kategóriák sora. Elgondolásainak továbbfejlesztett változatát használjuk ma is. Linné az akkor ismert több mint 70 ezer faj növényeit a porzószám és a termők alapján igyekezett tudományos igénnyel osztályozni. Az ő csoportosítása sem volt tökéletes, hiszen az azonos porzószámú növények között egyéb lényeges eltérés is megjelenhet. Az önkényesen kiemelt tulajdonságok összehasonlítása miatt távoli fajok is ugyanabba a kategóriába kerültek. 
Kitaibel Pál (1757-1817) magyar természettudós Linné rendszerének alapját elfogadva – ezt tovább fejlesztve – csoportosította a Magyarországon akkor ismert növényeket. A növények közül 1015 fajt rendszerezett, többet ő írt le először. Ezek közül 44 faj még ma is viseli felfedezője nevét (pl. Kitaibel-mályva). 

Az élővilág rendszerezésének első próbálkozásainak során az élőlényeket kiragadott, főleg külsőleg megfigyelhető tulajdonságainak alapján rendszerezték. Ezt mesterséges rendszernek nevezzük.

A biológiai rendszerezés alapegysége a faj (Species:Sp).Karl Linné javasolta, hogy a fajok kapjanak kettős latin nevet. Ezt mind a mai napig használjuk, hiszen a latin név „nemzetközi”, így minden biológusnak azonos élőlényt jelent.
A kettős név egyben csoportosít is. A név első tagja a nemzetséget (nem), vagyis azt a csoportot jelenti, amelyhez az élőlény tartozik, a második tagja pedig a nemzetségen belüli adott fajt jelöli.

Homo habilis: ügyes ember
Homo erectus: egyenes ember
Homo sapiens: bölcs ember
nemzetség + faj név : faj + nemzetség

A magyar megnevezés is használja a kettős nevezéktant, de a nem és faji jellemző fordított sorrendben követi egymást.
A kettős latin név használatával már csoportosítunk, de szükséges nagyobb egységeket is létrehozni. A Linné által javasolt rendszertani kategóriák mai egységei a következők:

Faj feletti rendszertani kategóriák (példával):
Ország - Állatok
Törzs - Gerincesek
Osztály - Emlősök
Rend - Főemlősök
Család - Emberfélék
Nemzetség - Homo/emberek
Faj - sapiens/bölcs ember

Faj alatti rendszertani kategóriák:
alfaj: természeten létrejött csoport a fajon belül
változat
forma (eltérés)

Egy alfaj a faj egyedeinek környezethez való alkalmazkodás során alakultak ki. Az elterjedés következtében más hatások, környezeti tényezők befolyásolhatják az egyedek fejlődését, amihez az élőlények alkalmazkodhatnak, ezzel megváltozhatnak.
Rassz: földrajzilag jól elkülöníthető csoport a fajon belül, rendszertanilag megfelel az alfajnak.
Fajta: az ember által kialakított csoport a fajon belül. Pl.: racka juh, jonatán alma.

Ma közel 2 millió fajt ismer a biológia tudománya, de a feltételezések szerint ennél jóval több él a Földön. A rendkívüli mértékben megnőtt ismerethalmaz kezelésére a külső jegyek alapján rendszerező mesterséges rendszerek már alkalmatlanok, ezért azokat csak egy-egy részterületen (pl. élelmiszer- és takarmánynövények stb.) használják.
A fejlődéstörténeti (természetes) rendszer a fajokat a származásuk, rokonságuk alapján csoportosítja. A rendszer felhasználja az élővilág evolúciójáról, fejlődéséről megszerzett ismereteket is. Az élőlények, a fajok változnak, új fajok különülnek el, általában bonyolultabbá válnak, mások kipusztulnak. A földkéregben megtalált leletek (lenyomatok, kövületek) vizsgálatából és a mai élőlények alaktani, biokémiai sajátosságaiból következtethetünk a lezajlott változásokra, a rokonságra, a leszármazásra.
Lelet: az élőlény megkövesedett maradványa vagy negatív mintája a földkéregben.
Lenyomat: az élőlény külső formájának megszilárdult nyoma a földkéregben (üledékes kőzetekben).
Kövület: az élőlény szilárd szöveteinek, ellenálló részeinek megkövesedett maradványa a földkéregben.

Az 1800-as évek közepéig a tudósok azt hitték, hogy a fajok nem változnak. A földkéregből előkerülő leletek tanulsága alapján azonban mindinkább tarthatatlanná vált ez az álláspont.
J. B. Lamarck (1744-1829) francia természettudós elsőként vetette el a fajok állandóságának elvét. Elképzelése szerint a fajok azért változnak, mert az élőlények befolyásolója a környezet. Az egyed alkalmazkodik a megváltozott viszonyokhoz, így átalakul. (Pl.: a zsiráf nyaka azért nyúlt meg, mert nyújtózkodnia kellett a falevélért.) Az egyedi élet során szerzett tulajdonságokat azonban az élőlények nem képesek örökíteni utódaikra, így ez az elképzelés hibás volt.
Charles Darwin (1809-1882) angol természettudós adta meg a fajok változásának, az élővilág evolúciójának – lényegében mai is tudományos értékű – magyarázatát. Öt éves Föld körüli útján tanulmányozta a kontinensek élővilágát és a megtalált kövületeket. Számtalan feljegyzését, rajzát jelentette meg az Egy természettudós utazásai a Föld körül c. könyvében 1839-ben. Húsz évvel később jelent meg korszakalkotó munkája: A fajok eredete (1559).
A fajok megváltozásának okát abban látta, hogy a létért való küzdelemben a gyengék elpusztulnak, szelektálódnak, az erősek életben maradnak és továbbszaporodnak. Így a faj fennmarad, de a tulajdonságok megváltoznak és öröklődnek. Később megjelent könyveiben (1871: Az ember származása és az ivari kiválasztás; 1872: Az érzelmek kifejezése az embernél és az állatoknál) az ember evolúciójáról is kifejtette az akkori társadalmat megrázó véleményét. Elképzelései új alapokra helyezték a biológiai tudományok egész sorát.

A fejlődéstani rendszerben is a faj a rendszerezés alapegysége, a közös származású, külső alakjukban és belső felépítésükben csaknem teljesen megegyező, önmagukhoz hasonló termékeny utódokat létrehozó egyedek összessége. A fajmeghatározás lényeges eleme a termékeny utódok létrehozásának képessége.




Az élet jellemzői

A faj egyedek formájában létezik. Az egyed a biológiai szerveződés egysége, mely a környezetétől jól elhatárolható, a másik különálló formában létezik, vagyis az élővilág szerkezeti és működési alapja.

Egyed feletti szerveződés: 

Az egy fajhoz tartozó egyedek csoportokban élnek, hiszen elterjedési területük nem engedi meg, hogy a faj minden egyede találkozzon. Azok, amelyek találkozhatnak egymással, akár szaporodhatnak is. A tényleges szaporodási közösséget alkotó egyedek összességét népességnek (populáció) nevezzük.
A különböző fajok populációi egy időben egy helyen együtt élnek, társulást (biocönózis) alkotnak. Szoros kapcsolatban vannak az élőhellyel (biotóp), amely azon élő és élettelen tényezők összessége, melyek biztosítják a társulás életfeltételeit. Az együttélés közben az egyedek, populációk hatnak egymásra és az élettelen környezetre is.
A társulások a Földön egymás mellett helyezkednek el. Ezen életformák meghatározott, az éghajlati öveknek, az azokban meglévő csapadék-, hőmérsékleti és fényviszonyainak megfelelő, egész kontinensekre, óceánokra kiterjedő elrendeződése a biom. Az övezetes elhelyezkedés a vízszintes mellett függőleges irányú is lehet, hiszen a hegyen felfelé is változnak az éghajlati tényezők. A mérsékelt égöv egyik jellegzetes biomja például a lombos erdő, melyhez Magyarország jelentős területei is tartoznak.
A bioszféra szó kettős értelmű. Eredetileg a földi élet színterét jelenti. A másik jelentésében Földünk legteljesebb szerveződési szintje, melybe a kéregben a földfelszínen, a levegőben és a vízben élő egyedek összessége tartozik. Kiterjedése a tengerszint alatt, illetve a tengerszint felett kb. 9000 méterig figyelhető meg.

Populáció (népesség): az egy fajhoz tartozó azon egyedek összessége, melyek tényleges szaporodási közösséget alkotnak.

Társulás (biocönózis): az egy időben, egy helyen együtt élő populációk összessége.

Biomok: a társulások zonálisan elhelyezkedő, egész kontinensekre kiterjedő sora. 

Bioszféra: a legmagasabb ökológiai rendszer, a földkéregnek, a vízburoknak és a levegőnek az a része, ahol az élet létezik.


Egyed alatti szeveződés: 

Az egyedben is megfigyelhetők szerveződési szintek. Az egyed lehet szervezet, ha olyan többsejtű élőlényekről van szó, melyben a sejtek együtt működve alkotnak élőlényt. A szervezeten belül szervrendszert alkotnak a szervek. A szerv valamilyen feladatra szerveződött sejtek összessége, többnyire szövetekből épül fel, míg a szövetek sejtekből állnak. Az egysejtű élőlények esetében természetesen az egyed maga sejt. Ezeknél nincs szövet, szerv és szervrendszer.
A sejten belül találunk sejtalkotókat (pl. citoplazma, mitokondrium stb.), melyek újabb szerveződési szinteket alakítanak ki, ezek azonban már önálló életre képtelenek.

Szervrendszer: meghatározott szervek együtt működése adott cél érdekén (állatokban).

Szerv: különböző sejtek (általában) szövetek együttműködése meghatározott működés érdekében.

Szövet: hasonló alakú és azonos működésű sejtek összessége.

Sejt: az élővilág legkisebb önálló életre képes egysége. Az élőlények alaki és működési egysége.


A fenti egységek az élővilág szerveződésében egymásra hierarchikusan felépülő szerveződési szinteket jelentenek. A magasabb szervezettségűek az alacsonyabb szinteket magukba foglalják, kapcsolatuk kölcsönös. Azonban minden szintre külön sajátos jelenségek és törvényszerűségek a jellemzők, nem egyszerűen részeknek, az alacsonyabb szinteknek összetételei.





Fizikai és kémiai alapismeretek

Diffúzió: olyan (külső hatás nélkül bekövetkező) anyagáramlás, melynek következtében egy anyaghalmazban a kezdetben meglévő koncentrációkülönbségek kiegyenlítődnek. Ha egy rendszerben az anyag nem egyenletesen oszlik el, akkor a részecskék rendezetlen, lökdösődő mozgása előbb-utóbb magától is egyenletes anyageloszlást fog létrehozni.

Ozmózis:
        Az oldószer (általában víz) diffúziója féligáteresztő hártyán keresztül a kisebb koncentrációjú oldat felől a nagyobb felé. A féligáteresztő hártyák olyan résekkel rendelkeznek, amelyek csak bizonyos mérethatár alatti részecskéket engednek át. Ez azt eredményezi, hogy a hártya a nagyobb molekulák diffúzióját akadályozza, a kisebbekét viszont nem.
        Az ozmózisnyomás az a nyomás, amelyet az oldatra kell kifejteni ahhoz, hogy dinamikus egyensúly jöjjön létre (vagyis megakadályozzuk az ozmózist) a tiszta oldószerrel szemben.
        Ha egy oldat ozmotikus nyomása nagyobb, mint egy másiké, akkor az azt is jelentheti, hogy nagyobb benne az oldott részecskék koncentrációja.
            Ha a rendszer koncentrációja egyenlő a környezetével, akkor a környezet izotóniás a rendszerhez viszonyítva.
            Ha a rendszer koncentrációja kisebb, mint a környezeté, akkor a környezet hipertóniás a rendszerhez viszonyítva.
            Ha a rendszer koncentrációja nagyobb, mint a környezeté, akkor a környezet hipotóniás a rendszerhez viszonyítva.
Az élőszervezetben ozmózissal szívódik fel a víz a növény gyökerén, ill. az állatok bélfalán át, és ozmózissal szívódik vissza a víz a szűrletből a vesében.

Hemolízis: a vörösvérsejteket hipotóniás oldatba helyezve megfelelően híg oldat esetén a vörösvérsejtek megduzzadnak és szétpukkadnak.
Plazmolízis: növényi sejteket hipertóniás oldatba helyezve a sejtből víz áramlik ki, ami miatt a sejt citoplazmája zsugorodik, és a sejt hártya elválik.


Fiziológiás oldat (izotóniás oldat): a sejt ozmotikus nyomásával megegyező oldat. Az embernél a 0,9 %-os (0,166 mol/dm3) NaCl oldat.

Diszperz rendszerek:

Diszperz rendszer: Olyan legalább kétkomponensű rendszer, amelyben az egyik komponens (diszpergáló közeg) részecskékre oszlatott állapotban tartja a másik komponenst (diszpergált anyag).
A diszperz rendszerek cssoportosíthatók:
•    a diszpergáló részecskék mérete szerint
•    diszpergált anyag és a diszpergáló közeg halmazállapota szerint

Emulzió: folyadékban folyadék (pl. vízben olaj) eloszlatása.
Szuszpenzió: folyadékban szilárd anyag (pl. vízben baktériumok) eloszlatása.
Kolloid: 1-500 nm közé esik nagyságuk, a részecskék fajlagos felülete (a tömegegységre eső felülete) jóval nagyobb, mint az ugyanolyan tömegű közönséges állapotú anyagé.
Típusai oldószerrel való viszonyuk szerint:
•    hidrofil (liofil) kolloidok: vonzzák a vizet (az oldószert), ezt adszorbeálják a felületükön.
•    hidrofób (liofób): taszítják a vizet (az oldószert), főleg iont adszorbeálnak.
A vizes alapú kolloidrendszerek fajtái a részecskék kölcsönhatásából kialakuló szerkezet szerint:
•    szol állapotú (folyékony állapot, a kolloid részecskék önálló hidrátburokkal egyenként elmozdulhatnak) kolloidok
•    gél állapotú (kocsonyás szilárdabb állapot, a kolloid részecskék összekapcsolódnak hidrátburokkal, jellegzetes térhálós szerkezet alakul ki)

Koaguláció: az a folyamat, mely során a kolloid részecskék durva diszperz rendszerré kapcsolódnak össze. Lehet:
Reverzibilis (visszafordítható): pl. a hidrofil kolloidok vízelvonással (dehidratálással) történő kicsapása.
Irreverzibilis (visszafordíthatatlan): pl. a hidrofób kolloidok szolvátburkának elvonásakor.

Adszorpció: a felületen való megkötés másodrendű vagy elsőrendű kémiai kötésekkel (pl. a fehérjemolekula vizet köt meg és hidrátburok alakul ki).
Jelentősége:
•    Talajkolloidok: 1-500 nanométeres nagyságuk kis tömegükhöz képest viszonylag nagy fajlagos felületet eredményez. Ennek köszönhetően nagy mennyiségű anyagot tudnak kémiai kölcsönhatással megkötni, adszorbeálni. A kolloidok vízmolekulákat vagy oldott ionokat kötnek meg. A víz - a kolloidális víz – nagyon erősen kötődik a részecskék felületére, ezért a növények ezt nem képesek hasznosítani. Az ionok közül a kationok kötődnek meg mivel atalaj kollodiok negatív töltésű részecskék.
•    Enzimműködés, stb.

Abszorpció: az anyagban való megkötés (pl. a klorofill megköti a fény energiáját).

Katalizátor: Olyan anyag, amely az aktiválási energia csökkentésével gyorsítja a reakciót. A reagáló anyagok valamelyikével kölcsönhatásba lép, és a reakció végén eredeti formájába visszaalakul. A katalizátor nemcsak a sebességet, de a reakció irányát is megváltoztathatja.

Aktiválási energia: az az energiamennyiség, amely a molekulán belüli kémiai kötéseket fellazítva, azokat reakcióképes állapotba hozza.

Enzim (biokatalizátor): olyan fehérje, amely segíti egy adott biokémiai reakció vagy reakciótípus végbemenetelét.

    A legtöbb biokémiai lépést a fehérje természetű enzimek katalizálják, melyek minden sejtben működnek. Az enzimek globuláris fehérjék. Jellegzetes térszerkezetük van, mely lehetővé teszi, hogy a fehérjék specifikusak legyenek. Vagy egy reakciótípust (pl. hidrogénelvonás, peptidkötés-hasítás), vagy csak egy bizonyos anyag átalakulását (pl. ATP-képzés ADP és P összekapcsolódásával) katalizálják. Azonban a reakció lebonyolításában csak a molekula egy – az aminosav-oldalláncok által kialakított – sajátságos része, az aktívcentrum vesz részt.
Aktív centrum: az enzimnek az a része, ahol a katalizátor reakció végbemegy.
Az aktív centrum térszerkezete általában olyan, hogy csak adott szerkezetű molekulák (szubsztrátok) képesek bekapcsolódni., kialakítva az enzim-szubsztrát komplexeket.
Szubsztrát: a katalizátor reakcióban szereplő kiindulási anyag.
Az enzimhez kötődő szubsztrát vagy szubsztrátok csak a fehérje aktív centrumával létrejövő kapcsolat specifitása miatt csak megfelelő irányból képesek bekötődni. Emiatt a reagáló anyagok csak a reakció szempontjából, megfelelő irányból találkoznak. Gyakori, hogy az enzim-szubsztrát komplex kialakulásával az enzimfehérje térszerkezete is megváltozik, ekkor válik aktívvá. Az enzimhez kerülés, megfelelő irányban történő bekötődés és egyéb hatások miatt csökken a reakció lezajlásához szükséges energia, az aktiválási energia.
Az enzim segítségével a reakció lezajlásához szükséges aktiválási energia mennyisége jelentősen csökken. A kötések átrendeződésével alakul ki a termék, amelynek a szerkezete eltér az alkotó szubsztrátokétól, így leválik az aktív centrumról. Az enzimet maradéktalanul visszakapjuk, vagyis átalakítást végezhet.
Ahogy a fehérjék többsége nagyon érzékeny a környezet hatásaira, úgy az enzimek is csak megfelelő körülmények között képesek megfelelően működni. Az enzimek rendelkeznek hőmérséklet- és pH-optimummal, illetve különböző anyagok is serkenthetik vagy gátolhatják a működésüket. Fontos a sejt számára a homeosztázis, a szabályozott állandóság. Már kis hőmérsékleti vátozás (pl. tartós magas nyári hőmérséklet, láz stb.), vagy kémhatás módosulása (pl. gyors légzés, vagy gyakori hányás miatt) is jelentős működési zavarokat okozhat az enzimeknél, ami akár összeegyeztethetetlen is lehet az élettel.

    Enzim hibán alapuló öröklődő emberi betegség a tejcukor-érzékenység. A tejcukor-érzékenység oka a tejcukrot bontó enzim, a laktáz hiánya vagy elégtelen működése. A laktáz enzim a vékonybél nyálkahártyasejtjeiben található. A tejcukor (laktóz) két egyszerű cukormolekulából áll. Egy szőlőcukor (glükóz) és egy galaktóz összetevője van, ezt kémiai kötés kapcsolja össze. Ennek a kapocsnak az áthasítását, lebontását végzi a bélben a laktáz enzim. Amíg a kettős cukormolekula a bél hámsejtjein nem tud átjutni, addig az egyszerű cukrok képesek erre, így fel tudnak szívódni, eljutnak a vérbe. Az emésztetlen tejcukor ozmotikus hatása révén a vízfelszívódás egyensúlyát megbontva vizet "szív" a bél lumenébe, ami hasmenéssel jár. Egyéb tünetek: felfúvódást, szélgörcsöket, hasi fájdalmat, feszülést, émelygést, hányingert, rossz általános közérzetet, ritkán bőrtüneteket. Megnyilvánulásuk megelőzése: tejcukormentes diéta, laktáz enzim pótlása gyógyszer formájában, tejcukortűrő képesség meghatározása.




2.1 Szerves és szervetlen alkotóelemek

1.1    A biogén elemek

    Az élő rendszert felépítő és az anyagcserében résztvevő elemek összességét biogén elemeknek nevezzük. A természetben előforduló elemek közül sok megtalálható az élő anyagban, a protoplazmában, néhányuk gyakorisága azonban jóval nagyobb. 
    Az élő szerve-zetben megtalálható molekulák túlnyomó többsége mindössze 6 elemből épül fel: oxigén (O), szén (C), nitrogén (N), hidrogén (H), foszfor (P) és kén (S). Ezeken kívül még 16 elem mutatható ki, de ezek mennyisége jóval kisebb az előbbieknél. Ez azt jelenti, hogy a lehetséges 100 elemből mindössze 22 vesz részt a protoplazma felépíté-sében. 
    Az élő anyagban a leggyakoribb elemek a O, H, C és N. Ezek teszik ki a protoplazma 99%-át. Ennek a négy elemnek van egy közös tulajdonsága: mindegyik könnyen képes kovalens kötést kialakítani. Ezek az elemek egymással is könnyen reagálnak, a C, O,és N képes kettős kötések kialakítására is, így igen változatos vegyületek épülhetnek fel belőlük. A szén az egyetlen elem, amely különböző méretű, alakú és szerkezetű molekulákat képes alkotni.

1.2        A víz biológiai szempontból fontos tulajdonságai

    A protoplazmában található molekulák közül legnagyobb mennyiségben a víz van jelen. Az élő szervezet víztartalma átlagosan 60-80%. Legkisebb víztartalma a száraz magvaknak van (13-25%), míg a legnagyobb a medúzáknak van (95-99%). Az újszülöttek szervezete még 92-95%, a felnőtt emberek szervezete már csak 60-64% vizet tartalmaz. 
    A víz nagy mennyisége miatt a sejtekben összefüggő közeget ad, így sajátságai nagymértékben megszabják az élő anyag viselkedését. Részt vesz az anyagok szállításában, oldószerként, reakciópartnerként szerepelhet, képes kötésekkel összekapcsolni molekulákat. 
    A szobahőmérsékletű vízben a molekulák 70%-a összekapcsolódik. Ez magyarázza nagy fajhőt/hőkapacitást, a nagy párolgáshőt, a magas forráspontot és a sajátos hőtágulást (+4°C-on a legnagyobb a sűrűsége). Dipólusossága miatt hidrátburkot képez.
    A víz biológiai jelentősége a vízmolekulák szerkezetével, fizikai és kémiai tulajdonságaival függ össze. A vízmolekula felépítése nem szimmetrikus, a H–O–H vegyértékszög 105°. Tekintettel arra, hogy az oxigénnek igen nagy az elektronaffinitása, a H-atomok kötésben részt vevő elektronjai nagyobb valószínűséggel tartózkodnak az oxigénatom körzetében, mint a hidrogénatoméban, így a vízmolekulán belül pozitív és negatív elektromos töltések súlypontjai nem esnek egybe. A molekula O-atom felőli része –a nagyobb elektronsűrűség miatt – negatív, a H-ek felőli része pedig pozitív töltést mutat, azaz a molekula dipólus természetű.
    A szervezetben található szerves anyagok is tartalmaznak erősen poláris gyököket, amelyek kifelé elektromos töltést mutatnak, így ezen gyökök és a vízmolekulák között élénk kölcsönhatás alakul ki. A vízmolekulák ezeket a gyököket azok elektromos töltésétől függően + vagy – felükkel feléjük fordulva körülveszik, azaz hidratálják. 

        1.2.1.Ozmózis
        Az oldószer (általában víz) diffúziója féligáteresztő hártyán keresztül a kisebb koncentrációjú oldat felől a nagyobb felé. A féligáteresztő hártyák olyan résekkel rendelkeznek, amelyek csak bizonyos mérethatár alatti részecskéket engednek át. Ez azt eredményezi, hogy a hártya a nagyobb molekulák diffúzióját akadályozza, a kisebbekét viszont nem.
        Az ozmózisnyomás az a nyomás, amelyet az oldatra kell kifejteni ahhoz, hogy dinamikus egyensúly jöjjön létre (vagyis megakadályozzuk az ozmózist) a tiszta oldószerrel szemben.
        Ha egy oldat ozmotikus nyomása nagyobb, mint egy másiké, akkor az azt is jelentheti, hogy negyobb benne az oldott részecskék koncentrációja.
        Pl.:
            Ha a rendszer koncentrációja egyenlő a környezetével, akkor a környezet izotóniás a rendszerhez viszonyítva.
            Ha a rendszer koncentrációja kisebb, mint a környezeté, akkor a környezet hipertóniás a rendszerhez viszonyítva.
            Ha a rendszer koncentrációja nagyobb, mint a környezeté, akkor a környezet hipotóniás a rendszerhez viszonyítva.

    1.2.2.Kolloidok
        Diszperz rendszer: Olyan legalább kétkomponensű rendszer, amelyben az egyik komponens (diszpergáló közeg) részecskékre oszlatott állapotban tartja a másik komponenst (diszpergált anyag). A diszperz rendszerek kétféleképpen csoportosíthatók: a diszpergált részecskék mérete szerint és a diszpergált anyag és a diszpergáló közeg halmazállapota szerint. 
        Az életjelenségek végbemenetelében nélkülöz-hetetlen fehérjék is kolloid méretűek. Kolloidról tehát akkor beszélünk, ha valamely diszpergált anyag részecskemérete 1-500nm közé esik. 
        A kolloidok fő jellegzetessége az, hogy a részecskék fajlagos felülete jóval nagyobb, mint az ugyanolyan tömegű, közönséges állapotú anyagoké.

    1.2.3.Fogalmak
        Hidrogénkötés: nagy elektronaktivitású atomhoz (O,N,Cl) kapcsolódó hidrogénnek megfelelő távolságra lévő, nagy elektronaktivitású, nemkötő elektronpárral rendelkező atommal létrehozott másodrendű kötése.
        Van der Waals-kölcsönhatás: gyenge másodrendű kötés, mely létrejöhet poláris és apoláris molekulák között is (orientációs, indukciós, diszperziós kölcsönhatások).
        Hőkapacitás: megmutatja, hogy mekkora hőmennyiség szükséges az adott anyag hőmérsékletének 1°C-kal történő emeléséhez.
        Párolgáshő: az az energia, amely szükséges az adott anyag gázzá alakításához.
        Diszpergálás: az anyagnak kisebb méretű részekre történő darabolása.
        Diffúzió: olyan (külső hatás nélkül bekövetkező) anyagáramlás, melynek következtében egy anyaghalmazban a kezdetben meglévő koncentrációkülönbségek kiegyenlítődnek. Ha egy rendszerben az anyag nem egyenletesen oszlik el, akkor a részecskék rendezetlen, lökdösődő mozgása előbb-utóbb magától is egyenletes anyageloszlást fog létrehozni.
        Hidrolízis: nagyobb molekula bomlása víz belépésével.
        Kondenzáció: két vagy több molekula egyesülése melléktermék (itt víz) keletkezésével.
        Fiziológiás oldat (izotóniás oldat, Ringer-oldat): a sejt ozmotikus nyomásával megegyező oldat. Az embernél a 0,9%-os NaCl oldat, amit infúziónak hívunk.
        Hemolízis: a vörös vérsejteket hipotóniás oldatba helyezve megfelelően híg oldat esetén a sejtek megduzzadnak és szétpukkadnak.
        Plazmolízis: növényi sejteket hipertóniás oldatba helyeve a sejtből víz áramlik ki, ami miatt a citoplazmája zsugorodik, és a sejthártya elválik a sejtfaltól.
        Emulzió: folyadékban folyadék (pl.: vízben olaj) eloszlatása. Ebből valódi oldat keletkezik.
        Szuszpenzió: folyadékban szilárd anyag (pl.: vízben baktériumok) eloszlatása. Ebből nem valódi oldat keletkezik.
        Adszorpció: a felületen való megkötés másodrendű vagy elsőrendű kémiai kötésekkel (pl.: a fehérjeburok vizet köt meg és hidrátburok alakul ki).
        Abszorpció: az anyagban való megkötés (pl.: a klorofill megköti a fény energiáját).
        Szol állapot: folyékony állapot, a kolloid részecskék önálló hidrátburkukkal egyenként elmozdulhatnak
        Gél állapot: kocsonyás, szilárdabb állapot, a kolloid részecskék összekapcsolódnak hidrátburkukkal. Jellegzetes térhálós szerkezet alakul ki.
        Koaguláció: az a folyamat, mely során a kolloid részecskék durva diszperz rendszerré kapcsolódnak össze. Lehet:
-    Reverzibilis (visszafordítható): pl.: a hidrofil kolloidok vízelvonással (dehidratálással) történő kicsapása.
-    Irreverzibilis (visszafordíthatatlan): pl.: a hidrofób kolloidok szolvátburkának elvonásakor.

1.3 Az ásványi sók

    A sejtekben található ásványi sók a vizes közegben ionjaikra disszociálnak: kationra (pl. Na+, K+, Ca2+, Mg2+) és anionra (pl. PO4 3–, SO42–, CO32–). Az ásványi sók fontos szerepet játszanak a sejtek ozmózisnyomásának fenntartásában. Ez nagyon fontos, mivel a sejtekben történő víz be- és kiáramlására a sejtben uralkodó ozmózisnyomás döntő befolyással van. Fontos szerepük van az ionokban a sejtekben uralkodó pH fenntartásában is. Az egyes ionok koncentrációja a sejten belül és a sejt közötti járatokban lévő folyadékban igen különböző. Így például a sejtekben magas a K+-, Mg2+-, és a PO4 3–-koncentráció, ugyanakkor a Na+ és a Cl– elsősorban a sejtközötti járatokban lévő folyadékban található. A sejtek normális működéséhez a különböző ionok meghatározott arányban kell hogy legyenek.
    Az ásványi anyagok nem teljes mennyisége van ionos formában jelen a sejtben, hanem egy részük más molekulához, pl. fehérjékhez kötődnek, és így fontos kémiai folyamatok lezajlását segítik elő. Ez az oka annak, hogy bár egyes elemek igen csekély, néha alig kimutatható mennyiségben vannak jelen a sejtben, mégis nagyon fontos szerepet játszhatnak bizonyos reakciók végbemenetelében.

1.4 A szénhidrátok

    A szénhidrátok a bioszféra szerves anyagainak fő tömegét alkotják. A szénatomokhoz hidrogén- és hidroxil-csoport kap-csolódik [(H–C–OHn)], és emellett oxo-csoportot is találhatunk a molekulában. 
    A szénhid-rátok polihidroxi-oxovegyületek – polihidroxi-aldehidek (nevük: aldózok) vagy polihidroxi-ketonok (nevük: ketózok), vagy olyan vegyületek, melyek hidrolízisével ilyen molekulák képződnek.
    A szénhidrátokat felépítésük alapján csoportosíthatjuk: mono-, di-, és poliszaharidokra.
    Aldóz: az oxocsoport láncvégi helyzetű (aldehidcsoport)
    Ketóz: az oxocsoport láncközi helyzetű (ketoncsoport). A monoszaharidok molekuláiban mindig a második szénatom képezi.

1.4.1.Az optikai forgatóképesség és a molekula szerkezetének összefüggése
    Királis rendszer (molekula): olyan rendszer (molekula), amelynek tükörképe nem hozható önmagával fedésbe. A királis molekulák optikai aktivitást mutatnak (optikailag inaktív nem forgatja el a fény síkját, pl.: glicin), oldataikon áthaladva a polározott fény síkját elforgatják. Azokat az izomereket, amelyek tulajdonságai csak a forgatóképesség irányában térnek el, enentomereknek nevezzük. Az enantomerek minden fizikai és kémiai tulajdonságban megegyeznek, csak a fénysíkját ellentétesen forgatják (optikai aktivitásuk van). Az enantomereknek ellentétes konfigurációja van. 
    A biológiairendszerekben a szerves molekulák egy részének (pl.: szénhidrátok és aminosavak) van kiralitása. E molekulák egy vagy több kiralitáscent-rummal (aszimmetria-centrum) rendelkeznek.
     A szénatom királis, ha négy különböző ligandum kapcsolódik hozzá.

1.4.2.A gyűrűs szerkezet kialakulása
    Azok a hidroxilcsoportok, amelyek reakciójakor öt vagy hattagú gyűrű alakulhat ki, addíciós folyamat során képesek az oxocsoportot hordozó szénatomhoz kapcsolódni. A folyamatot a lánc utolsó előtti szénatomjához kapcsolódó nemkötő elektronpárjának az oxocsoport elektronhiányos szénatomjához történő bekötődése indítja el. ezeknek az molekuláknak kikristályosítva csak a gyűrűs formájuk, vizes oldatban pedig a nyílt és a gyűrűs formájuk is előfordul.
    A gyűrűs molekula síkjára merőlegesen elhelyezkedő (axiális helyzetű) hidroxilcsoportot tartalmazó az α-, síkkal párhuzamos (ekvatoriális) helyzetű – OH-csoporttal rendelkező β-konfigurációjú molekula. 
    A természetben előforduló monoszacharidok szénatomja is kiralitáscentrum. Ennek meghatározott konfigurációja alapján elkülönítjük a D-és az L-konfigurációt. Az élő szervezetben elsősorban a D-konfigurációjú szénhidrátok fordulnak elő.

1.4.3.A monoszaharidok
    A monoszacharidok egy egységből állnak, nem hidrolizálhatók. Alapvázukat 3-7 szénatom alkotja. Nyíltláncúak, de a nagyobb méretűek gyűrűvé is zárulhatnak. 
    A legkisebb monoszacharidok a három atomos triózok. Mint a legtöbb monoszacharidnak, ennek is a foszfátszármazékai a jelentősek (glicerinaldehid-3-foszfát).
    Az öt szénatomos pentózok molekulái szintén lehetnek köztestermékek, de – gyűrűvé záródott formában – nagyon fontosak az anyagcserében nélkülözhetetlen nukleotidok és származékaik ( koenzimek, nukleinsavak) felépítésében. 
    A hexózok, vagyis hat szénatomos egyszerű cukrok központi jelentőségűek az élő rendszer szempontjából. 
    Az akdehidcsoportot tartalmazó szőlőcukor (glükóz) a legfontosabb szénhidrát, mert a szénhidrátszállítás ebben a formában történik a sejten belül és a sejtek közötti térben is.
    Az állatok táplálkozása szempontjából nagyon fontos a legédesebb ízű monoszacharid, a fruktóz. Magyar neve (gyümölcscukor) utal arra, hogy termésekben fordul elő.
    A monoszacharidok vízben jól oldódnak, így könnyen átjutnának a sejthártyán. Ezt jelentősen akadályozza, hogy foszforsavval kapcsolódnak össze (kondenzáció).

1.4.4. Diszacharidok
    A diszacharidok két monoszacharidból állnak, melyeket éterkötés tart össze. A kondenzációban legalább az egyik egyszerű cukor glikozidos hidroxilcsoportja részt vesz.
    A laktóz (tejcukor) és a szacharóz (répacukor, nádcukor) a heterotróf élőlények tápanyagaként tölt be jelentős szerepet. A tejcukor az emlősök tejváladékának fontos alkotója.    A szacharóz a növényekben fordul elő, a glükóz és fruktóz alkotja. Nem redukáló hatású diszacharid.


1.4.5. Poliszacharidok
    A poliszacharidok több száz vagy több ezer monoszacharid összekapcsolódásával (kondenzációjával) létrejött makromolekulák. 
    A poliszacharidok monomerje a glükóz. Minden molekula közös jellemzője a monomerek közötti 1-4 glikozidkötés, vagyis a kapcsolódó egyik glükóz 1. és a mellette lévő egység 4. szénatomján lévő hidroxilcsoportok között kialakuló észterkötés. Az egyes poliszacharidok közötti különbséget a monomerek típusa és száma, valamint összekapcsolódási módjuk adja.
    A cellulóz molekulája több ezer β-glükózból áll, amelynek egységek elrendeződése miatt hosszú, el nem ágazó egyenes láncot alkotnak.
    A láncon belül az egymás melletti egységek és az egymás mellett fekvő láncok között is kialakulnak hidrogénkötések, amelyek jelentős mértékben stabilizálják a molekulákat. A vízben nem oldódó cellulóz a növények tipikus vázanyaga, a sejtfal alkotója, így Földünk legelterjedtebb szénhidrátja.
    A tartalékszénhidrátok közül a növényekre jellemző a keményítő, az állatokra, valamint a gombákra a glikogén. Mindkettőre jellemző, hogy sok száz α-glükóz kondenzációjával jön létre.
    A keményítő a növényi sejtekben a fotoszintézis eredményeként képződik, majd fajra jellemző alakú szemcsék formájában raktározódik. A szemcsék réteges felépítésűek, és bennük az amilóz és az amilopektin szénhidrát-molekulák mellett a szénhidrátot bontó amiláz enzimet is megtaláljuk. 
    Az α-kötések kötésszögei miatt nem lineáris, hanem spirál (hélix) alakú. A meneteket H-kötések tartják össze.
        A barna színű Lugol-oldat jódja behatol a hélix belsejébe, a két molekula kapcsolata miatt megváltozik az elektronok energiaszintje, ami a jód elektronburkának fényelnyelését megváltoztatja. Kék szín jelenik meg. Ha felmelegítjük a rendszerünket, a kék szín eltűnik, újra megjelenik a Lugol-oldat barna színe, hiszen a hőmozgás fokozódása miatt a jód „kirázódik” a spirálból.
    A glikogén a keményítő amilopektinjéhez hasonlít. A több ezer α-glükóz egység által kialakított spirál azonban sokkal sűrűbben tartalmaz 1-6-os elágazásokat. A gerincesekben apró szemcsék formájában, a májban és a harántcsíkolt izmokban tárolódik.

1.5. A lipidek

    Az életfontosságú szerves vegyületek nagyon heterogén csoportja, melyek közé sokfajta, változatos felépítésű anyag tartozik. Közös tulajdonságuk, hogy apoláris, ún. zsíroldószerekben (kloroform, benzol, éter, stb.) oldódnak. 
    Az apoláris tulajdonság általában a bennük található számos [–CH2–] csoportnak, a sok szén-hidrogén kötésnek köszönhető. Egyes típusaikban a jellegzetességet az oldalláncok, a bekapcsolódó egyéb molekularészletek módosíthatják.
    A C–H kötések oxidációjával (főleg a hidrogén vízzé oxidálásával) nagy mennyiségű energia szabadulhat fel, így a lipidek egyik legfontosabb szerepe az energiatárolás. 

1.5.1. A hidrolizálható lipidek
    A neutrális zsírok (gliceridek) háromértékű alkoholnak, a glicerinnek zsírsavakkal alkotott észtere. Minél több a molekulában a telítetlen zsírsav annál inkább folyékony a molekula halmaza. Bár nem fajspecifikusak, de az adott zsírmolekulák megfelelő arányú raktározása fajra jellemzően történik. 
            A sertészsír fehéres, szobahőmérsékleten szilárd, a kacsazsír sárgás, ugyanazon a hőmérsékleten folyékonyabb a sertészsírnál.
        Zsírsavak: hosszú szénláncú (C12-24) telített vagy telítetlen szerves savak (az élő szervezetben páros szénatomszámúak). Leggyakoribbak:
            Palmitinsav: C15H31COOH
            Sztearinsav: C17H35COOH
            Olajsav: C17H33COOH
            Linolsav: C17H31COOH
    A neutrális zsírok legfontosabb feladata az energiatárolás. Tartaléktápanyagként az állatok zsírszövetében, elsősorban a bőraljában halmozódik fel. Mivel a zsír rossz hővezető, így fontos szerepet tölt be az állat hő-, sőt vastagsága miatt mechanikai védelmében is. A zsírrétegben oldódik az apoláris tulajdonságú D-, A-, E- és K-vitamin, ami biztosítja tartós tárolásukat.
    Különösen sokat tárol olajból a repce, a napraforgó, a dió, a mogyoró, a mák, stb.
    A felépítés tekintetében a gliceridekhez legközelebb a foszfatidok és a glikolipidek állnak. A foszfatidok molekulájában a glicerin két hidroxilcsoportját észteresíti egy-egy zsírsav, de a harmadik –OH-csoporthoz foszforsav kapcsolódik. Az így kialakult molekula a foszfatidsav, a foszfatidok alapvegyülete. 
    A foszfatidok kettős tulajdonságúak (amfipatukusak), hiszen ven poláros és – a zsírsavak miatt – apoláris részük is. Ebből következik, hogy a felületeken, fázishatárokon – pl. víz felületén – egyrétegű (monomolekuláris) hártyákat képeznek. 
    A folyadékban kolloid méretű micellákat képeznek, sőt képesek kettős rétegben elhelyezkedve ún. liposzómákat kialakítani. Az apoláris részek egymással szembefordulva kettős réteget alakítanak ki, és a biológiai membránok alapját képezik.

1.5.2. A nem hidrolizálható lipidek
    A szteroidok kiindulási vegyülete, alapváza a szteránváz. A szteránváz alapja a gonán, melyet három hat- és egy ötatomos kondenzált gyűrű alkot. 
    A koleszterin a foszfatidokkal együtt a biológiai membránok alkotója, fokozza a hártyák merevségét.
    A D-vitamin a normális csontosodáshoz szükséges zsírban oldódó vitamin, melyet a szervezet előanyag ( ergoszterin) formájában vesz fel.
    Az epesavak a májban képződnek, az epe alkotójaként a tápanyagként bekerült lipidek emészthetőségét segíti.
    Sok hormon is a szteránvázas vegyületek közé tartozik (pl. tesztoszteron, progeszteron)
    A karotinoidok a növényekben és az állatokban is megtalálhatók. A molekulákban a sok konjugált kettőskötés π-elektronjai delokalizálódnak, így látható fény fotonjai képesek gerjeszteni. 
            Likopin: paradicsom, piros szín
            Karotin: sárgarépa, narancssárga szín
            Xantofill: elszáradt levél, sárga szín.
    Az A-vitamin bőrvédő hatású, és a szem látóbíborának, a rodopszinnak az alkotásában vesz részt.
    Karotinszármazék a véralvadási fehérjék (pl. protrombin) képzésében nélkülözhetetlen szerepet játszó K-vitamin, és az E-vitamin. 
    A lipidek kimutatása az oldalékonysági sajátságuk alapján történik. Az apoláris tulajdonságú, ugyanakkor piros színű szerves festék, a Szudán III. a sejtben, vagy oldatban ott halmozódik fel, ahol apoláros a közeg. A piros szín megjelenése utal a lipidek elhelyezkedésére.

1.5.3. Az epe biológiai szerepe
    Az epe a májsejtek váladéka, amely vezetékrendszeren keresztül jut az epehólyagba. A tárolás közben töményedik, majd innen kerül a vékonybélbe, ahol az ott lévő zsírcseppeket szétoszlatja (emulgálja), megnövelve ezzel a lebontandó „zsírfelületet”. Az epesavak a lipázt aktiválják, és biztosítják az enzim könnyebb kölcsönhatását a zsírmolekulákkal.
    A magasabb olvadáspontú telített zsírokat tartalmazó zsírok szétoszlatása nagyobb energiát igényel. Elsősorban ezzel magyarázhatjuk, hogy a vaj és az olaj könnyebben emészthető a sertészsírnál.

1.6. A fehérjék

    A sejt fehérjéit aminosavak építik fel. Az aminosavak amino- és karboxilcsoportot tartalmazó szerves, kisméretű molekulák. 
    Az aminosavak bázikus amino- és savas jellegű karboxilcsoportja vizes oldatban, de kikristályosítva, szilárd állapotban is ikerionos szerkezetűvé alakul: az aminosavcsoport pozitív, a karboxilcsoport negatív töltésű. A glicint kivéve az α-aminosavak rendelkeznek legalább egy kiralitáscentrummal (α-szénatom). A fehérjéket felépítő aminosavak L-konfigurációjúak.
    A természetes eredetű fehérjék α-aminosavai amidkötéssel, peptidkötéssel kapcsolódnak össze. Az egyik aminosav karboxilcsoportja a másik aminosav aminocsoportjával vízkilépéssel kapcsolódik. Korlátlan számú monomer kötődhet egymáshoz így polimer molekulák, polipeptidek alakulnak ki. A fehérjék sajátságos térszerkezetű polipeptid óriásmolekulák. 
    Az átlagos méretű fehérje kb. 100-300 aminosavból. Ha egy 300 egységből álló fehérjében mind a húszféle aminosav előfordulhat, akkor 20300 db különböző aminosav-sorrend alakulhat ki. 
    Az építőegységek (aminosavak) összekapcsolódási sorrendje egyediséget kölcsönöz az adott fehérjének. Az aminosavsorrend a polipeptidlán elsődleges szerkezete. Az elsődleges szerkezet meghatároz egy térbeli szerkezetet (lánckonformációt), melyet a polipeptidlánc igyekszik felvenni. 
    A fehérjék lánckonformációja több szinten alakul ki. A másodlagos szerkezet a polipeptidlánc rövidebb-hosszabb részeinek elrendeződését jelenti. Viszonylag monoton, ismétlődő egységekből kialakuló szerkezete leggyakrabban α-hélix, illetve β-redő (lemez). Ezeket a szerkezeteket a peptidkötések atomjai között kialakuló másodrendű kötések (főleg hidrogénkötések) tartják fenn. Az α-hélixre a spirális szerkezet, a β-redőre az egymás mellé hullámpapírszerűen rendeződött láncrészek a jellemzőek. 
    Az aminosav-alapláncok (–NH–CH–CO–) sora – felülről lefelé haladva – az óramutató járásának megfelelő irányban spirálisan rendeződik, vagyis jobbracsavarodású. Egy csavar 3,6 aminosavat tartalmaz, ami miatt a peptidkötések kissé elcsúszva kerülnek egymás fölé. Az oldalláncok sugár irányból kifelé helyezkednek el. 
    A β-redő cikcakkos fonal formájában rendeződik el úgy, hogy polipeptidlánc- szakaszok rendeződnek egymás mellé. Ebben az esetben is a peptidkötések közötti hidrogénkötések rögzítik a szerkezetet. 
    A fehérjék harmadlagos szerkezetét  a teljes polipeptidlánc további térbeli elrendeződése adja. Ez gyakorlatilag a másodlagos szerkezeti elemek egymáshoz viszonyított térbeli elrendződését jelenti. 
    A lánckonformációt másodrendű és elsőrendű kémiai kötések rögzítik. Az apoláris oldalláncú aminosavak van der Waals-kötésekkel kapcsolódnak össze kiszorítva magukból a vizet. Egyes oldalláncok képesek hidrogénkötések kialakítására is. A savas és bázikus aminosav-oldalláncok között a protonvándorlás miatt ionos kötések jöhetnek létre, sőt két cisztein aminosav –SH-csoportja kovalens kötést (diszulfidhíd) képes kialakítani.
    A harmadlagos szerkezet megjelenési formája a globuláris szerkezet. A globuláris forma gömbszerű térkitöltésű. Az ilyen molekulákat fibilláris fehérjéknek nevezzük. 
    Gyakran több fehérjelánc alkot egy működő fehérjét. A több polipeptidláncból felépülő fehérjék esetén a láncok egymáshoz viszonyított helyzete adja a negyedleges szerkezetet, melyet az aminosav-oldalláncok közötti kötések stabilizálnak. 
    A fehérjéket hidrolizálva aminosavak keletkeznek. A csak aminosavakból felépülő molekülák az egyszerű fehérjék (proteinek).
    A térszerkezet kialakításában tehát az aminosavak (peptidkötések, oldalláncok) a meghatározóak. A kötések csak akkor jöhetnek létre, ha olyan oldalláncú aminosavak kerülnek egymáshoz közel, melyek képesek egymással kapcsolódni. Így az amonosavsorrend, az elsődleges szerkezet a meghatározója a térszerkezetnek, a lánckonformációnak. Az elsődleges szerkezet megváltozása tehát a fehérje térszerkezetének, s ezzel tulajdonságainak a megváltozását eredményezi. 
    A másodrendű kötések nagyon érzékenyek a hőváltozásra, a mechanikai hatásokra, de a hidrátburok meglétére is. A kémhatás változása az ionos kötéseket is tönkreteheti. Mindezek, sőt egyes anyagoknak a láncra gyakorolt hatása okozhatja a térszerkezet megváltozását, ezzel a működés módosulását, megszűnését, vagyis a denaturációját. A hatások gyakran még a fehérje kolloid állapotát is megszüntetik, a fehérje nemcsak denaturálódik, hanem koagulálódik is. 


1.6.2. Fogalmak
    Aminosavak: amino- és karboxilcsoportot tartalmazó molekulák.
    α-aminosav: a lánc α-szénatomjához kapcsolódik az aminocsoport.
    Polipeptid: sok aminosavat tartalmazó molekula (pl. inzulin, hormonok)
    Fehérje: a jellegzetes térszerkezettek rendelkező, sajátságos működésű polmer makronolekula.
    Egyszerű fehérjék (proteinek): csak aminosavakra hidrolizálható fehérjék (kollagén, ribonukleáz).
    Összetett fehérjék (proteidek): szerves vagy szervetlen nem fehérje is részt is tartalmazó fehérjék (pl. mioglobin, kazein).

1.6.3. Aminosavak

 
1.7. A nukleotid típusú vegyületek

    Az élő rendszereket alkotó molekulák egy másik csoportjának közös jellemzője, hogy az alapvegyületük nukleotid. Ez az egység maga is összetett vegyület, hiszen egy szerves bázis, egy öt szénatomos monoszacharid, pentóz (ribóz vagy dezoxiribóz) és egy foszforsav alkotja.
    A nukleotidok származékai nagyon fontos szerepet töltenek be az élő rendszer működésében. A kisebb méretű vegyületek az alapvető biológiai folyamatok nélkülözhetetlen résztvevői:egyrészt  a sejt anyagcsere-folyamataiban az energiatovábbítás és –tárolás központi vegyületei, másrészt az élő rendszer kémiai reakcióit katalizáló enzimek alkotórészei (kofaktor). Sok nukleotid összekapcsolódásával pedig makromolekulák, nukleinsavak jönnek létre, melyek a biológiai információtárolás és –átadás feladatát látják el a sejtben. 
 

1.7.1. A kisebb méretű nukleotidszármazékok
    A nukleotidok gyakran trifoszfátok formájában találhatók meg a sejtben, vagyis a nukleotidokhoz további foszfátcsoportok kapcsolódnak. 
    A trifoszfátok a foszfát-csoportok közötti nagy energiájú (makroerg) kötéseivel a sejtek energia-közvetítő vegyületei. Közülük a legfontosabb az ATP (adenozin-trifoszfát), amely nélkülözhetetlen minden élő sejt anyagcseréjében. 
        Makroerg kötés: 25kJ/molnál több energiát tartalmazó kémiai kötés.
    Az energiaigényes folyamatok során hidrolizálódik az ATP foszfátjai közötti kötés, a felszabaduló energia pedig felhasználódik a lezajló folyamatban. Egy energiafelszabadulással járó reakció esetén ATP keletkezik az ADP (adenozin-difoszfát) és a foszforsav kondenzációjával. A kötés a biokémiai reakció energiájával alakul ki. 
    A nukleotidok származékai az energiaforgalom mellett fontos szerepet töltenek be az anyagforgalomban is, hiszen az anyagok átalakítását végző enzimek segítői, ún. kofaktorai.
    A NAD+ (nikotinamid-adenin-dinukleotid) két ribóztartalmú nukleotidból épül fel, melyekben egy adenin és egy piridinvázú nikotidamid a szerves bázis.
    Mindössze egy foszfátcsoporttal tartalmaz többet a NADP+, amely a hidrogénszállítást a felépítő folyamatokban végzi. 
    A koenzim-A –SH csoportjához bármilyen acilcsoport bekapcsolódhat, amelyet más helyen képes leadni. Leggyakrabban az acetilcsoport (acetil-CoA) szállítását végzi. Ez a molekula mind a lebontó, mind a felépítő folyamatok központi vegyülete.


1.7.2. Nukleinsavak
    A nukleinsavak polinukleotidok, vagyis sok, akár több millió nukleotid kondenzációjával létrejövő makromolekulák. A nukleotid-monomerek egymással 5’–3’-foszfodiészter kötéssel kapcsolódnak össze. A kialakuló lánc gerincét az egymást követő pentóz-foszfát sor alkotja, melyhez oldalláncként tartoznak a bázisok. A pentóz elhelyezkedése ad irányt a polinukleotidláncnak (5’–3’ vagy 3’–5’). 
    A nukleinsavaknak két típusa – a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS) – alakult ki az evolúció során. Mindkettő négy-négy-féle nukleotid polimerje. A különbséget egyrészt a nukleinsav nevét adó pentóz minősége adja, hiszen a DNS-ben dezoxiribóz, míg az RNS-ben ribóz található. A két makromolekula bázisaiban közös, hogy a purin vázú adenin(A) és a guanin (G), valamint a pirimidin vázú citozin (C) mindkettőben megtalálható. A negyedik bázis is pirimidin vázú, de a DNS-ben timin (T), az RNS-ben az egy metilcsoporttal kevesebbet tartalmazó uracil (U) található.
    A nukleinsavek elsődleges szerkezetét a nukleotidok (bázisok) sorrenndje a polinukleid láncban adja.

1.7.2.1. A dezoxiribonukleinsav (DNS)
    A dezoxiribonukleinsav (DNS) sok ezer nukleotid összekapcsolódásával létrejött kettős polinukleotid láncból áll a két láncot a cukor-foszforsav-lánchoz kapcsolódó bázisok között kialakuló hidrogénkötések kapcsolják össze. Megfigyelhető szabályszerűség, hogy adeninhez mindig timin, a guaninhoz mindig citozin kapcsolódik és viszont. Mivel egy kilencatomos purinvázú molekulával mindig egy hatatomos pirimidinvázú bázis kötődik, így a két lánc párhuzamos lefutású.
    A bázisoknak ez a szabályos kapcsolódása azt eredményezi, hogy a két polinukleotid-lánc nem egymás tükörképe, hanem kiegészítője (komplementere). Ez a szerkezet a térben rendeződik. Kialakul a kettős α-hélix, vagyis az egymásra csavarodott, összekapcsolt két polinukleotidlánc. 
    A DNS hatalmas mérete miatt a térben további rendezettséget vesz fel: felcsavarodik. Ezt nevezzük szuperhélix szerkezetnek. A DNS ebben az állapotban jóval kisebb helyen elfér, ráadásul védettebb is a különféle hatásoktól.
    DNS: az élő rendszer örökítő anyaga és a fehérje képzésének közvetett irányítója (feladata az információtárolás és –továbbítás.

1.7.2.2. A ribonukleinsav (RNS)
    A ribonukleinsav biológiai feladata a DNS-ben tárolt információnak a fehérjeképzés helyére történő továbbítása és a fehérjeszintézis közvetlen megvalósítása. 
    Felépítésükre jellemző, hogy tömegük jóval kisebb, mint a DNS-é, rövidebbek, és csak egy polinukleotid-lánc alkotja a molekuláikat. Pentózuk a ribóz, melyhez adenin, guanin, citozin vagy uracil kapcsolódhat. 
    Az RNS-nek méretében és működésében is több típusa alakult ki. A DNS információjának a közvetítője a hírvivő RNS (mRNS, messenger RNS). A legkisebb méretű az aminosavat a fehérjeszintézis színhelyére juttató szállító RNS (tRNS, transzport RNS). A sejtek citoplazmájában legnagyobb méretű ribonukleinsav a fehérjeszintézis színhelyét adó riboszómában található riboszóma-RNS (rRNS). 


 

2.2 A sejtek anyagcsere-folyamatai

1. A sejtek anyagcsere-folyamatai

    Az élőlények nyílt rendszerek, melyek fennmaradásához nélkülözhetetlen az állandó anyag- és energiacsere a környezetükkel.
    A szervezet, illetve a sejt anyagot vesz fel, hasznosítja (átalakíthatja, nagyobb molekulákba beépítheti, raktározhatja, lebonthatja), míg a számára szükségteleneket, károsokat leadja, kiüríti. A működéséhez szükséges energiát az anyag eloxidálásából, vagy a fényenergiából nyeri.
    Anyagcsere: az élő rendszer és a környezete között lezajló anyagfelvétel, az anyagok átalakítása és az anyagleadás hármas egysége, mely az élő számára megfelelő anyagot, energiát és információcserét biztosít. A sejt és a többsejtű élőlény szintjén is megjelenik az anyagcsere három alapfeladatával.
    A sejtek membránon keresztül zajló anyagfelvételét és -leadását transzportfolyamatnak nevezzük. A kettő közötti anyagátalakítás biokémiai folyamatainak összessége az intermedier anyagcsere.
    Transzportfolyamatok: a membránokon keresztül végbemenő anyagfelvétel és anyagleadás.
    Intermedier anyagcsere: a sejtben az anyagfelvétel és leadás között lezajló biokémiai folyamatok összessége. A szervezetben a sejt intermedier anyagcseréje a szervezet többi sejtjének működésével összhangban zajlik.

A sejtben folyó anyagcsere jellegzetes reakcióútjai:
1.    A kémiai energia kinyerése felszabadítása az anyagcsere során képződött molekulákból vagy táplálékból.
2.    A makromolekulák felépítő egységeinek, monomerjeinek létrehozása.
3.    A sejtek, illetve a szervezet specifikus feladatait ellátó molekulák (hormonok, információtovábbító anyagok, enzimek, koenzimek, tartalék tápanyagok, stb.) képzése, illetve lebontása.
4.    Az anyagcsere-végtermékek, illetve a mérgező anyagok leadására alkalmas formába hozása (biotranszformáció).
5.    A transzportfolyamatok.

    A biokémiai folyamatok közös jellemzője, hogy legtöbbjük rendkívül gyors, és nagyon szabályozott körülmények (állandó hőmérséklet, kémhatás, nyomás, stb.) között megy végbe. A folyamatok szinte kivétel nélkül biokatalizátorok, enzimek segítségével zajlanak le.

Biokatalizátorok (enzimek, riboenzimek)
    A kémiai reakciókhoz a reagáló anyagoknak találkozniuk kell. A találkozás – ütközés – azonban csak akkor vezethet reakcióhoz, ha a kapcsolat megfelelő irányból következik be. A megfelelő irányú találkozáshoz és a kötések átrendezéséhez szükséges energiát aktiválási energiának nevezzük.
    Aktiválási energia: az az energiamennyiség, amely ahhoz kell, hogy a kémiai reakció elinduljon.
    A glükózt oxigéndús környezetben elégetve széndioxid és víz keletkezik, ez egy terminális oxidáció:

C6H12O6 + 6O2→ 6CO2 + 6H2O
QR = –2856 kJ

    Katalizátorok: a kémiai reakciók végbemenetelét elősegítő anyagok. Az élő rendszerben ezek a fehérjék (enzimek) és ribonukleinsavak (riboenzimek).
    Ribozim: katalizátor hatású RNS az élő rendszerekben.
    Enzim (biokatalizátor): olyan fehérje, amely segíti egy adott biokémiai reakció vagy reakciótípus végbemenetelét.
    A legtöbb biokémiai lépést azonban a fehérje természetű enzimek katalizálják. Az enzimek globuláris fehérjék. Jellegzetes térszerkezetük van, mely lehetővé teszi, hogy az enzimek specifikusak legyenek. A reakció lebonyolításában csak a molekula egy – az aminosav-oldalláncok által kialakított – sajátságos része, az aktív centrum vesz részt.
    Aktív centrum: az enzimnek az a része, ahol a katalizált reakció végbemegy.
    Az aktív centrum térszerkezete általában olyan, hogy csak adott szerkezetű molekulák (szubsztrátok) képesek belekapcsolódni, kialakítva az enzim-szubsztrát komplexet 
    Szubsztrát: a katalizált reakcióban szereplő kiindulási anyag.
    Az enzim segítségéval a reakció lezajlásához szükséges aktiválási energia mennyisége jelentősen csökken. A kötések átrendeződésével alakul ki a termék, amelynek a szerkezete eltér az alkotó szubsztrátokétól, így leválik az aktív centrumról. Az enzimet maradéktalanul visszakapjuk, vagyis újabb átalakítást végezhet. Ahogy a fehérjék többsége nagyon érzékeny a környezet hatásaira, úgy az enzimek is csak megfelelő körülmények között képesek megfelelően működni. Az enzimek rendelkeznek hőmérséklet- és pH-optimummal, illetve különböző anyagok is serkenthetik vagy gátolhatják a működésüket.
    A gátlások az enzimműködés szabályozásában is szerepet játszhatnak. Ennek az az oka, hogy egy molekula bekapcsolódva a szubsztrát helyére erősebben rögzül az enzim aktív centrumához, amivel megakadályozza a szubsztrát bekötődését. A szubsztrát és az anyag versenyeznek az aktív centrumhoz való kötődésért, ezért ezt kompetitív gátlásnak nevezzük.
    Amennyiben a bekapcsolódás azzal jár, hogy a fehérje térszerkezete megváltozik és az enzim aktív centruma nem képes a szubsztrátot befogadni, akkor elmarad a katalízis. Ez az allosztérikus gátlás.
    Mérgezés esetén legtöbbször a sejt, az élőlény enzimjét befolyásolja a méreg, és gátolja annak működését.
    Az enzimek kis része csak aminosavakból épül fel (egyszerű enzimek). Jelentős részük a fehérjelánc mellett  valamilyen nem fehérje természetű anyagot is tartalmaz, a két rész csak együtt lesz aktív, működő enzim. Ezeket nevezzük összetett enzimeknek. A nem fehérje részek – ún. kofaktorok – egy része szabadon leválhat a fehérjéről, majd visszakapcsolódhat. Vannak azonban olyanok is, melyek leválasztása az összetett enzim végleges tönkretételét eredményezik. 
    A kofaktor lehet koenzim (leválasztható a fehérjéről és visszakapcsolódhat) pl. NAD+, NADP+, Koenzim-A stb., vagy prosztetikus csoport (az enzim tönkremegy a leválasztásával) pl. hem, fémionok stb.

2. A sejtek anyagfelvétele és leadása

    A membrán felépítése miatt képes elhatárolni a sejtet a környezetétől, de egyidejűleg a megfelelő anyagok átjutását, az információ áramlását is biztosítja.

Passzív transzport
    A membrán kettős foszfatidrétege a belső részén apoláris tulajdonságú. A kisméretű, kevésbé poláris molekulák (karbamid, glicerin stb.) vagy az apoláris molekulák (szteroidok, oxigén stb.) – szinte átoldódva – akadálytalanul jutnak át ezen a membrán lipidrétegen. A kisméretű poláris anyagok (víz) és az ionok egy része a membrán fehérjéi által kialakított csatornákon keresztül hatolnak át, az anyagmozgást passzív diffúziónak nevezzük.
    A membránban találunk olyan csatornaképző fehérjéket is, melyek – általában – a sejt nyugalmi állapotában zártak. Ezek különböző hatásokra megváltoztatják térszerkezetüket, megnyílnak.
    A fenti folyamatok a sejttől energiabefektetést (ATP) nem igényelnek, emiatt ezeket passzív transzportnak nevezzük. Az anyag koncentrációkülönbségének megfelelően a nagyobb koncentrációjú hely felől a kisebb koncentrációjú hely felé mozog, vagyis a diffúzió jellemzi.

Aktív transzport
    Az aktív transzport – a segített diffúzióhoz hasonlóan – a membrán egyes fehérjéinek működésével jön létre. Ezek a hordozó molekulák – mint enzimek – az aktív centrumukkal megkötik a szállított anyagot. Az ATP hidrolízise hatására, az abból származó energia a fehérje (hordozó) molekula térszerkezetének időszakos megváltozását eredményezi. A térszerkezet-változás során a szállított anyag a membrán másik oldalára kerül. Mivel az energiaszint az eredetire áll vissza, a fehérje is az eredeti térszerkezetet veszi fel. Ezzel képessé válik az újabb anyag szállítására.
    A fehérjék aktív centrumának specifitása miatt egy hordozó molekula csak egy vagy néhány szubsztrátot tud átjuttatni a membránon. Az energia felhasználásával a hordozó molekula általában a kisebb koncentrációjú hely felől a nagyobb felé szállítja az anyagot. A Na+–K+-pumpa egyszerre juttat a sejtből Na+-ionokat kívülre, és K+-ionokat a sejtközötti térből a citoplazmába. Egy ATP felhasználásával 3Na+-ot és 2K+-ot szállít az ellentétes oldalra.
 

Membránáthelyezéssel járó transzport
    Gyakran előfordul, hogy makromolekulákat, folyadékcseppeket, anyaghalmazokat kell a membránon átjuttatni. Ezek transzportját az exocitózis és az endocitózis biztosítja. 
    A két folyamat azonos módon valósul meg, de ellentétes anyagmozgást jelent: az exocitózis az anyag sejtből történő leadása, míg az endozitózis a felvétele.
    Ezek a membránáthelyezéssel járó folyamatok a sejttől ATP-t igényelnek, csakhogy az ATP itt a membrán átrendezéséhez szükséges. 
    Az endocitózis eredményeként a sejten kívül található anyagot a sejthártya körbeveszi, így az átrendeződés miatt az anyag egy lizoszómába zárva kerül a sejtbe. Az exocitózis során viszont a lizoszómában lévő anyag kerül a külvilágba úgy, hogy a lizoszómamembrán az átrendeződés következtében beépül a sejthártyába. 

3. Az anyagcsere-folyamatok áttekintése

Felépítő folyamatok:
Autotróf anyagfelépítés: az a folyamat, mely során az élőlény (sejt) szervetlen anyagból építi fel saját szerves anyagait (monoszacharidok, aminosavak, stb.).
•    Fotoszintézis: az a folyamat, mely során fényenergia (kémiai energiává alakítva) felhasználásával építi fel az élőlény szervetlen anyagokból a saját szerves anyagait.
•    Kemoszintézis: az a folyamat, mely során az élőlény a szervetlen anyagok eloxidálásából nyert kémiai energia felhasználásával szervetlenből szerves anyagokat állít elő.
Heterotróf anyagfelépítés: az a folyamat, mely során az élőlény szerves anyagból képes előállítani saját szerves anyagait. 

Lebontó folyamatok:
Biológiai oxidáció: aerob (oxigéndús) környezetben lezajló lebontófolyamat, mely a szerves anyagok szénatomjait szén-dioxiddá, hidrogénjeit vízzé oxidálja.
Részfolyamatai:
•    Glikolízis és a hozzá kapcsolódó folyamatok;
•    Citromsavciklus;
•    Terminális oxidáció.
Összefoglalása (glükózból kiindulva):
C6H12O6 + 6O2→ 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
Erjedés (fermentáció): anareob körülmények között lezajló anyaglebontás, melynek végterméke a részleges oxidáció eredményeként létrejövő szerves anyag.
Részfolyamatai:
•    Glikolízis;
•    Erjedéses lépés.
Típusai:
Alkoholos erjedés: C6H12O6→2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP
Tejsavas erjedés: C6H12O6→2CH3–CHOH–COOH + 2ATP


A sejtek emergiaforgalma


4. A felépítő folyamatok

    A fotoszintézis a földi élet alapja. A folyamat állítja elő a heterotrófok fennmaradását biztosító szerves anyagot, valamint az aerob élőlények számára a légzési oxigént.
    A fotoszintézis két fő része a csak fényben lezajló fényszakasz, és a fényt nem igénylő sötétszakasz (enzimatikus szakasz). A fényszakaszban történik a fényenergia megkötése és kémiai energiává alakítása. Az energiát a fényelnyelő (fotoszintetikus) pigmentek, a klorofillok és a karotinoidok képesek felvenni úgy, hogy a látható fény fotonjai gerjesztik a molekulák delokalizált elektronjait. A növényekben a kékeszöld színű klorofill-a, a zöld klorofill-b, a narancssárga karotin és a sárga xantofill elektronrendszere végzi a fényenergia megkötését.


A fotorendszerek
    A fényelnyelő pigmentek csoportokban, fotorendszerekben működnek. A molekulák szorosan egymás mellett rögzítve helyezkednek el, így átadhatják egymásnak az általuk megkötött energiát, ezzel gerjesztve a szomszédot.
    A fotoszintetizáló zöld élőlényekben két különböző molekula-összetételű fotorendszer alakult ki. Az I. fotorendszert – először ezt fedezték fel – klorofill-a, klorofill-b és karotin alkotja, míg a II. fotorendszerben a klorofill-a és a klorofill-b mellett a xantofill található, így a két fotorendszer fénymegkötő képessége eltér egymástól.
    Egy fotorendszer 300-1000 db fényelnyelő pigment együttműködésével alakul ki. Az I. a nagyobb hullámhosszúságú fénysugarakat is elnyeli, míg a II főként a rövidebb hullámhosszú sugarakat nyeli el.
    A fotorendszer molekuláinak a feladata, hogy megkössék a fény energiáját, és a gerjesztő energiát továbbadják a szomszédoknak. A megkötött energia néhány (8-10 db) – fehérjéhez kötött – központi helyzetű klorofill-a molekulára kerül. Együttes nagyságuk már elegendő ahhoz, hogy azokról elektront szakítson le.

Az elektronszállító rendszerek
    Az elektronokat a gránum membránjában található fehérjemolekulák kötik meg, melyek továbbítják azokat egy elektronszállító rendszerbe. Az elektronszállító rendszer tagjai enzimek, melyek meghatározott sorrendben, térben rendezetten helyezkednek el, és képesek redoxi reakciókat végrehajtani. A rendszer jellegzetes molekulái a hemet tartalmazó citokróm vegyületek.




A fényszakasz működése
    A gerjesztés hatására az elektronját elvesztett festékmolekula az elek-tront a víz molekulájából pótolja. Így a II. foto-rendszerhez tartozó en-zimek a fényelnyelő pig-mentek által megkötött energiával a vizet protonra, elektronra és molekuláris oxigénre bontják. A folyamat a fotolízis. A légkör oxigéntartalma elsősorban a fotolízisből keletkezett. 
    Az elektronok pótolják a II. fotorendszer központi klorofilljainak – a gerjesztés miatt leszakadt – elektronjait. a II. fotorendszerből  kikerülő elektronok végighaladnak az elektronszállító rendszeren, és pótolják az I. fotorendszer központjából egy másik elektronszállító rendszerbe került elektronokat.

Sötétszakasz működése
    A fotoszintézis sötétszakaszának biokémiai folyamatai működésükhöz ATP-t és NADPH-t igényelnek. Ezek a fényszakaszban a fény energiájából és a vízből keletkeznek. A sejt a sötétszakaszban az ATP energiájával a szén-dioxidot megköti és a NADPH hidrogénjeivel szerves anyaggá redukálja. A képződő szerves anyag monoszacharidokká, lipidekké, aminosavakká, nukleotidokká alakulhat tovább. Ehhez már nem szükséges közvetlenül fényenergia. 
    A szén-dioxid egy körfolyamatba lép be, melyet a szén-dioxid redukciós ciklusának (Calvin-ciklus) nevezünk. Bevezető lépése a CO2 megkötése. A szén-dioxid öt szénatomos pentóz-difoszfát molekulára kapcsolódik, ami azonnal két háromszénatomos molekulára, a glicerinsav-foszfátra bomlik. A molekulák redukálódnak a vízből származó hidrogének és a fényből képződött kémiai energia hatására, a glicerinaldehid-foszfát alakul ki. A folyamat több irányban is mehet tovább, hiszen a glicerinaldehid-foszfát a körfolyamatban maradva pentóz-foszfáttá, majd ATP felhasználásával pentóz-difoszfáttá alakul (vagyis energiával telítődik), amely ismét képes újabb szén-dioxid megkötésére. Ugyanakkor lehetőség van arra is, hogy a glicerinaldehid-foszfát glükózzá alakulva kilépjen a körfolyamatból, és poliszacharidokká kapcsolódjon össze.
    A kemoszintézis során az energiát (ATP-t) és a redukálásához szükséges hidrogéneket (NADPH-t) a szervetlen anyagok oxidálása biztosítja. Például a talajban megtalálható nitrifikáló baktériumok az alábbi folyamatból nyerik az anyagokat.

5. Lebontó folyamatok

    A szerves anyagok lebontása a sejtekben – függetlenül attól, hogy a kiindulási molekula felvett vagy saját anyag – biológiai oxidációval vagy erjedéssel történhet. A biológiai oxidáció csak oxigéndús (aerob), az erjedés viszont oxigénhiányos (anaerob) környezet esetén játszódik le. Ezek a lebontófolyamatok a szerves anyagból energiát szabadítanak fel, amely felhasználódik a sejt, a szervezet más folyamataiban.



A biológiai oxidáció
    A biológiai oxidáció első szakasza a legkülönbözőbb szerves vegyületek két szénatomos (C2) molekulákká bontása. 
    A monoszacharidok bontása a glikolízis folyamatában zajlik. A sejtek citoplazmájában lezajló reakciósor bevezető szakasza a glükóz – ATP energiával történő – aktiválása. Enzim segítségével a hexóz-difoszfát (fruktóz-difoszfát) két három szénatomos (glicerinaldehid-foszfát) molekulára bomlik, amely –természetesen egy enzim katalizáló hatására – oxidálódik (glicerinsav-difoszfát alakul ki). A glikolízis végén piroszőlősav keletkezik, miközben a molekulák foszfátcsoportjai több lépésben az ADP-re kerülnek. A kötésekben felhalmozódott energia fordítódik az ATP képződésére.
    A glikolízis összefoglalása:
    Glükóz        piroszőlősav
C6H12O6→2CH3–CO–COOH + 2(NADH + H+) + 2ATP
    A folyamat színhelye: a sejtek citoplazmája.
    A piroszőlősav továbbalakulása függ a körülményektől: oxigéndús környezetben  az enzimek a piroszőlősav oxidációját ketelizálják, C2 (acetil-) csoport és szén-dioxid képződik. Oxigénhiányos közegben viszont redukció zajlik le, amely a sejt enzimkészletétől függően vagy tejsavat, vagy etanolt és szén-dioxidot eredményez.

    Az erjedés: az anyagok (elsősorban szénhidrátok) lebontása oxigénhiányos (anaerob) közegben.
        Típusai:
            Tejsavas erjedés
            C6H12O6→2CH3–CHOH–COOH  + 2ATP
                Pl.: az izomban oxigénhiányos közegben, mikroorganizmusok.
            Alkoholos erjedés:
            C6H12O6→2CH3–CH2–OH + 2CO2 + 2ATP
                Pl.: gombák, sörélesztő, gyökércsúcs.

Citromsavciklus
    Az acetil-csoport a mitokondrium alapállományában lezajló citromsav-ciklusban oxidálódik tovább. Egy négy szénatomos oxodikarbonsav (oxálecet-sav) molekulához kapcsolódik, így alakul ki a folyamat névadója a hat szénatomos trikarbonsav, a citromsav. A citromsav – hidrogéneket és koenzim-eket leadva – oxidálódik, és egy-egy szén-dioxid kilépésével öt, majd négy széna-tomos molekulává alakul, kialakítva a kiindulási karbonsavat (oxokarbonsav).

Terminális oxidáció
    Az aerob körülmények között lezajló glikolízisben és a hozzá kapcsolódó lebontó folyamatokban, valamint a citromsavciklusban keletkezett NADH+H+ molekulák elektronjainak energiáját a mitokondrium belső membránjában lévő elektronszállító rendszer alakítja az ATP energiájává. Az elektronszállító rendszer legjellemzőbb molekulái a citokrómok. Ezek is fehérjékből és hemből épólnek fel. A hem vasionja az elektronokat felvéve redukálódik (Fe3+→Fe2+), majd továbbadja a következő molekulának, miközben oxidálódik (Fe2+→Fe3+).
    A reakciósor eredményeként a NADH protonjai a mitokondrium külső és belső membránja közé, míg az elektronok az alapállományba, a légzési oxigénre kerülnek, vagyis az elektronok energiája a töltések elválasztására fordítódik. A belső membrán két oldala között töltéskülönbség, feszültség alakul ki, melyet enzimek által képzett csatornák megnyitásával a mitokondrium egyenlít ki. A protonoknak a kinyílt fehérjecsatornákon történő átáramlásakor felszabaduló energiát az enzim az ATP képzésére használja fel.
    A sejtek által megtermelt energiamennyiség 80-90%-a a mitokondriumban keletkezik.

 



2.3. Sejtalkotók

1. A sejt

    A Földön megtalálható minden élőlény – függetlenül attól, hogy prokarióta vagy eukarióta az organizmus – sejtes szerveződésű. 
    A sejt az élővilág legkisebb önálló életre képes egysége. Az egyes sejttípusok és azok sejtszervei alak, nagyság, szám és funkcionális állapot tekintetében is igen nagymértékben különbözhetnek egymástól. 
    Prokarióta: olyan sejt vagy élőlény, melynél a sejt nem tartalmaz elkülönült sejtmagot.
Eukarióta: olyan sejt vagy élőlény, melynél a sejt tartalmaz elkülönült sejtmagot, és fejlett önálló belső membránrendszere (maghártya, ER, mitokondrium stb.) van.

 

1.1. A pro- és eukarióta sejtek összehasonlítása
    Az élővilág sejtes szerveződésének ősibb típusaként a prokarióta sejtek jelentek meg. Ezek mérete kisebb, felépítése egyszerűbb. A sejtfalon és sejthártyán belül csak egy közös reakcióterű citoplazma található, hiányzik az önálló belső membránrendszer. Az örökítő anyag – egy gyűrű alakú DNS-molekula – szabadon, diffúzan található meg a sejt alapállományában.
    Az eukarióta sejtben – mivel a bennük kialakult sokféle sejtalkotó számtalan reakcióteret alakít ki – hatékonyabb anyagcsere megy végbe. Az evolúció során ez biztosította a nagyobb méretet, a további differenciálódást. 
    Az eukarióta sejt mérete a fél mikrométertől több centiméterig terjed. 
    A sejt alapját a citoplazma alkotja, melynek 80%-a víz. Mégsem folyékony, hiszen a benne található anyagok kocsonyássá teszik. Ez elsősorban a fehérjéknek köszönhető. A citoplazma fehérjeszálai és –csövei egymással és a vízzel összekapcsolódva egy állandóan meglévő, ugyanakkor – a gyenge kötőerők miatt – folyamatosan változó hálózatot, sejtvázat alakítanak ki. Aminek fontos szerepe van a citoplazma anyagainak mozgatásában és a belső rendezettség biztosításában. A citoplazma gömb alakot igyekszik felvenni, hiszen a nagy víztartalom hatására nagy a felületi feszültsége. Ugyanakkor rugalmassá teszi a sejtváz, ami a sejt környezeti hatásokhoz történő alkalmazkodását biztosítja.

1.2 A sejtmag funkciója
    A sejtmag valamennyi sejtféleségben megtalálható, a sejt életének szempontjából igen fontos sejtszerv. A baktériumok és a kékbaktériumok, kivételek ez alól, mert a sejtállományuk anyagai a citoplazma egy kitüntetett területén, az ún. karioplazmában koncentrálódtak. Az eukarióta sejtek névadó sejtalkotója a sejtmag (karion, nukleus). Az önálló belső hártyarendszer egy része, a sejtmaghártya, az örökítő anyagot és az ennek működéséhez szükséges egyéb tényezőket elkülöníti a citoplazma anyagaitól.
    A sejtmag általában a sejt centrumában elhelyezkedő, erősebben fénytörő testecske. Legtöbbször gömb vagy kocka alakú, de egyes sejttípusokban ovális, korong, sőt karéjozott is lehet. A sejtek általában egy sejtmagot tartalmaznak,de előfordulnak sokmagvú sejtek is, pl. a harántcsíkolt izmok rostjai. A sejtmagnak két működési állapotát különböztetjük meg, a nyugalmi és az osztódási állapotot. Alapállománya a fehérjékben gazdag magnedv. E magnedvben szétszórva található az ún. kromatin(állomány). Lényegében a kromatinállomány felel meg a sejtmag DNS-tartalmú részeinek. Nyugalmi állapotban a DNS többé-kevésbé letekeredett (despiralizált) állapotban van, csak egyes részei spiralizáltak, és ezek sötét rögökként tűnnek elő festés után.
    A sejtmagban lévő nagy mennyiségű RNS elsősorban az ún. sejtmagvacskában tömörül. Ez legtöbbször a sejtmagban excentrikusan elhelyezkedő, kicsi, erősen festődő testecske. A magvacska osztódáskor eltűnik, majd az utódsejtben újraszerveződik. A magnedv ionokat, monoszacharidokat, nukleotidokat stb., és makromolekulákat (fehérjék, RNS) tartalmaz, melyek a sejtmagban lezajló anyagcsere köztes- vagy melléktermékei. 
    A kromatin DNS-molekulákból és fehérjékből áll. Jellegzetesek a bázikus sajátságú (ún. hiszton) fehérjék, melyek a DNS-sel összekapcsolódva alkotják a nukleoszómákat.

2. A sejt membránja

    A sejtek működéséhez elengedhetetlen a környezettől való elhatárolódás és a környezettel való kapcsolat kialakítása. A biológiai membránok képesek megfelelni ennek a feladatnak. Elektronmikroszkóppal a sejtek membránjai háromrétegűnek látszanak. Biokémiai módszerekkel kimutatták, hogy ez a három réteg lipidekből és fehérjékből áll. A középső sávnak viszonylag vastagabb a lipidmennyisége. A két szélső réteg (melyek viszonylag vékonyabbak) fehérjékből épül fel. E két fehérjeréteg aszimmetrikus, azaz más-más fehérjék építik fel a membránok külső és belső oldalát. A belső oldalhoz igen gyakran enzimfehérjék kötődnek, melyek működése igen lényeges a sejt életében, és csakis így, membránhoz kötőtten képesek működni. Alapjukat lipidekből álló kettős réteg adja, melynek legfontosabb molekulái a kettős oldalékonysági tulajdonsággal rendelkező foszfatidok. A hosszú szénhidrogén-láncok apoláris sajátsága jól meggátolja a környezetben és a sejtben is jelentős arányt kitevő apoláris anyagok szabad mozgását, ugyanakkor a poláros részek képesek kapcsolatba lépni a poláris közeggel. A molekulák apoláris részei egymás felé fordulnak. És van der Waals-kötésekkel rögzülnek egymáshoz. A poláris rész a kettős réteg felszínén helyezkedik el. Bár a kettősréteg molekuláris összetétele nem egyezik meg, a lipidek szerkezete miatt csak a másik két felépítő molekulacsoport, a fehérjék és a szénhidrátok teszik specifikussá a sejtmembránt. A globuláris térszerkezetű fehérjék átérhetik a membránt, vagy csak belesüllyednek. Ha átérik akkor integráns fehérjék, ha csak belesüllyednek akkor perifériás. Ezek a fehérjék nem folyamatosan helyezkednek el, hanem mozaikszerűen rendeződnek a membránban. Molekuláik a poláris anyagok specifikus átjutását, az anyagok megkötését, a membrán mozgását biztosítják. 
    A szénhidrátok rövid – néhány monoszacharidból álló – láncai a membrán külső felületén a fehérjékhez vagy a lipidekhez kapcsolódnak. Ezzel aszimmetrikussá teszik a membránt, miközben jelenlétükkel védelmet is biztosítanak. Fontos szerepet töltenek be a sejtek felismerhetésében. 

2.1 A biológiai membránok működése
    A prokarióta sejtekben a sejthártyaszámtalan betüremkedéssel (mezoszóma) növeli a membrán felületét. A membránok biztosítanak felületet sok biokémiai folyamat számára. Az eukarióta sejtekben viszont fejlett belső membránrendszer alakult ki az evolúció során. Az egyes membránrészletek különböző működésű sejtalkotókat alakítottak ki. A felületbiztosítás mellett a membránok jelentősek az anyagok, illetve a folyamatok egymástól való elhatárolásában is.
    Minden élő sejt citoplazmáját sejthártya borítja. A védelem és a megfelelő anyagok cseréjén (felvétel-leadás) kívül a sejtek egymással történő kapcsolataiban, az információ felvételében és átadásában is nélkülözhetetlen szerepe van. 
    Az eukarióta sejten belül található membránrendszerek közül a legnagyobb felületű az endoplazmatikus hálózat. A legjellegzetesebb típusán (rögös endoplazmatikus retikulum; RER) fehérjeszintetizáló szemcsék, riboszómák találhatók, így a membrán felületet ad a fehérjék képződéséhez.
    A Golgi-készülék is minden eukarióta sejtben megtalálható. Az ER körül található, ahonnan az ott képződött fehérjék membránhólyagok közvetítésével kerülnek át a Golgi-készülékbe. Egy sejtben annál több van, minél erőteljesebb annak váladéktermelése, hiszen a sejtben a fehérjeláncok átalakítását és membránhólyagokba „csomagolva” a rendeltetési helyükre történés irányítását, a fehérjék leadásának előkészítését végzi. 
    Az eddigiekből kiderült, hogy a membránhólyagok, a lizoszómák nagyon fontosak az anyagok sejten belüli mozgatásában, egyúttal a citoplazma anyagaitól történő elkülönítésében. A nevét (hasító testecske: lízis = hasítás; szóma = test) azonban a benne jellegzete-sen lezajló lebon-tásról, hidrolízis-ről kapta, melyet enzimek végez-nek.
    Az eukarióta sejt sejmaganya-gát is membrán, a két membránrétegű sejtmaghártya borítja. Különlegessége nemcsak abban áll, hogy kettős membrán, hanem abban is, hogy rajta – akár a felület 10%-ában is – pórusok találhatók.
    A különböző sejtalkotók membránjának felépítése alapvetően megegyezik. Egymástól általában a fehérjetartalmukban térnek el.

3. Az endoplazmatikus hálózat

    Az endoplazmatikus hálózat valamennyi állati és növényi sejtben megtalálható, a citoplazmát behálózó, folyamatos membránnal határolt üregrendszer. Rendkívül változó alakú és kiterjedésű lehet, legtöbbször egybefüggő üregű apró csövek, zsákok, korongok formájában jelentkezik.
    Két típusát különböztetjük meg. Az ún. granuláris, vagy durva felszínű endoplazmatikus hálózat. Ennek felszínén apró rögöcskék, a riboszómák találhatók. A riboszómákat fehérje- és RNS-molekulák építik fel 1:1 arányban. A riboszómák nagyon fontosak a fehérjeszintézis folyamatában; az új fehérjemolekulák a riboszómák felszínén megkötött hírvivő (transport) RNS-eken szintetizálódnak. A riboszómákon szintetizálódott fehérjék az endoplazmatikus hálózat zsákjaiba kerülnek be. 
    A másik típus a sima endoplazmatikus hálózat korántsem olyan általános sejtalkotó, mint a granuláris. Lényegében morfológiai szempontból az előzőtől abban különbözik, hogy felszínén nincsenek riboszómák. Funkciója a méregtelenítés (pl. májsejtekben), valamint a lipid és szteroid vegyületek szintézise (pl. here-, petefészek-, mellékvesesejtekben).

4. A Golgi-készülék

    A Golgi-féle készülék valamennyi növényi és állati sejtben előforduló, fontos sejtszerv. Szorosan, párhuzamos rétegekben elhelyezkedő, lapos membránzsákok alkotják, melyek széléhez közel mindig megfigyelhetők kisebb-nagyobb hólyagok (vezikulumok). A váladéktermelő sejtekben kimutatható, hogy a riboszómákon szintetizálódott és az endoplazmatikus hálózat zsákjainak belsejébe jutott anyagok a Golgi-készülékbe kerülnek és ott bekoncentrálódnak. Végül a Golgi-készülékről lefűződő hólyagokba, váladékszemcsékbe kerülnek be.

5. A mitokondriumok

    A mitokondriumok valamennyi élő sejtben (a baktériumokat és kékmoszatokat kivéve) előfordulnak. Apró gömbölyded vagy hosszúkás, hurka alakú sejtszervek, melyek nagysága és alakja még azonos sejttípusokban is igen változó lehet. Önálló, lassan kígyózó mozgásra képesek. Kettős membránrendszerből épülnek fel, a külső határoló hártya alatt egy belső található, mely a mitokondrium belsejébe lemezes vagy csöves formában többszörösen betűrődik. Jól megfigyelhető, hogy az erősen működő sejtekben növekszik a mitokondriumok száma, sőt a bennük lévő harántlemezek vagy csövecskék mennyisége is.
    A mitokondriumok alapállományának enzimkészlete bonyolítja le a különböző vegyületek lebontásából származó ecetsav eloxidálását, amely az ATP szintéziséhez vezet. Ezért a mitokondriumokat a sejt energiaképző (generáló) szervecskéinek tarjuk. A mitokondriumoban történik a zsírok oxidációja is. Különösen jellemző, hogy saját DNS készlettel is rendelkeznek, ami anyai ágon öröklődik.
    
6. A lizoszómák

A lizoszómák azok a membránnal határolt hólyagok (vakuolumok) a sejt belsejében, melyek lebontó enzimeket tartalmaznak. A lizoszómáknak két alapvető típusát kell megkülönböztetnünk; a sejt saját anyagait (mitokondriumokat, endoplazmatikus hálózat részleteket), bontó, ún. autofág vakuolumokat és a sejttől idegen anyagokat (pl. amelyek a fagocitózis útján kerültek be) emésztő, heterofág vakuolumokat. 

7. A centriólum

    Egyes sejttípusokon sejtalkotó lehet az ostor és a csilló. Az egy sejten csak egy vagy néhány példányban előforduló hosszabb ostor, sok rövidebb csilló felépítése azonos (fonál és alapi test). Felépítésükben két fehérje vesz részt, a tubulin és a dienin. A kör keresztmetszetű, a sejtből kinyúló fonalat kívülről sejthártya borítja. Belül kilenc kettős, összehúzódásra alkalmas fehérjecső (perifériás tubulus) hengerpalástszerűen helyezkedik el. A középen található két fehérje (centrális tubulus) pedig az információt továbbítja az összehúzódás ingerét kialakító alapi testből. 
    A sejtek középső részében, a sejtmag körül található a sejtközpont (citocentrum, centrólum), melynek szerkezete szinte megegyezik az alapi testtel. A kilenc csőszerű fehérjeegység (mindegyik három fehérjecsőből épül fel) ebben is hengerpalástszerűen helyezkedik el, de középen nem található meg a két központi fehérjecső. Egy sejtközpont két egységből áll. Képesek megkettőződni és a sejt osztódásakor kettéválni. 

8. A színtestek és a mitokondrium

    Membránok alkotják ezt a két jellegzetes sejtalkotót is. Mindkettőt egy feszes külső membrán határol kívülről, míg belül egy sokkal nagyobb felületű – ebből adódóan jellegzetesen begyűrődött – belső membrán található. A belső membrán által határolt teret a citoplazmához hasonló szerkezetű alapállomány (mátrix) tölt ki, míg a két membrán között membránközi tér található.
    A két sejtalkotó eredetét az endoszimbionta elmélet magyarázza (a mitokondrium bekebelezett baktériumnak, a színtest bekebelezett kékbaktériumnak a gazdasejttel létrejött szimbiózisa során alakult ki).
    A mitokondrium betüremkedései ujjszerűen, csövek, vagy többé-kevésbé párhuzamos lemezek formájában növelik a felületet (csöves, illetve lemezes mitokondrium). A színtestek belső membránjának felépítésében pénzérmeszerűen egymásra helyezett membránkorongok-ból álló egységeket, gránumokat, és azokat összekötő lemezeket figyelhetünk meg. 
    A mitokondriumok a lebontófolyamatok színhelye. A biokémiai reakciók során az anyagok eloxidálódásából felszabaduló energia felhasználásával ATP képződik. A sejtben előállított ATP legalább 80%-a a mitokondriumban keletkezik. A lebontáskor szén-dioxid keletkezik és a légzéssel felvett oxigén használódik fel. A színtest a fotoszintézis, tehát a felépítő folyamatok színhelye. A színtesteknek három típusa alakult ki. A fénytől elzárt helyeken a színtelen színtest, a leukoplasztisz, a fényes helyeken a zöld színtest, a kloroplasztisz és a termésben, a virágtakaró levelekben gyakran található színes színtest a kromoplasztisz.

9. Passzív transzport
    A membrán kettős foszfatidrétege a belső részén apoláris tulajdonságú. A kisméretű, kevésbé poláris molekulák (karbamid, glicerin stb.) vagy az apoláris molekulák (szteroidok, oxigén stb.) – szinte átoldódva – akadálytalanul jutnak át ezen a membrán lipidrétegen. A kisméretű poláris anyagok (víz) és az ionok egy része a membrán fehérjéi által kialakított csatornákon keresztül hatolnak át, az anyagmozgást passzív diffúziónak nevezzük.
    A membránban találunk olyan csatornaképző fehérjéket is, melyek – általában – a sejt nyugalmi állapotában zártak. Ezek különböző hatásokra megváltoztatják térszerkezetüket, megnyílnak.
    A fenti folyamatok a sejttől energiabefektetést (ATP) nem igényelnek, emiatt ezeket passzív transzportnak nevezzük. Az anyag koncentrációkülönbségének megfelelően a nagyobb koncentrációjú hely felől a kisebb koncentrációjú hely felé mozog, vagyis a diffúzió jellemzi.

10. Aktív transzport
    Az aktív transzport – a segített diffúzióhoz hasonlóan – a membrán egyes fehérjéinek működésével jön létre. Ezek a hordozó molekulák – mint enzimek – az aktív centrumukkal megkötik a szállított anyagot. Az ATP hidrolízise hatására, az abból származó energia a fehérje (hordozó) molekula térszerkezetének időszakos megváltozását eredményezi. A térszerkezet-változás során a szállított anyag a membrán másik oldalára kerül. Mivel az energiaszint az eredetire áll vissza, a fehérje is az eredeti térszerkezetet veszi fel. Ezzel képessé válik az újabb anyag szállítására.
    A fehérjék aktív centrumának specifitása miatt egy hordozó molekula csak egy vagy néhány szubsztrátot tud átjuttatni a membránon. Az energia felhasználásával a hordozó molekula általában a kisebb koncentrációjú hely felől a nagyobb felé szállítja az anyagot. A Na+–K+-pumpa egyszerre juttat a sejtből Na+-ionokat kívülre, és K+-ionokat a sejtközötti térből a citoplazmába. Egy ATP felhasználásával 3Na+-ot és 2K+-ot szállít az ellentétes oldalra.
 

11. A sejtciklus
    A sejt dezoxiribonukleinsav-tartalma felelős az élőlény öröklődő tulajdonságainak meghatározásáért, de e molekulák biztosítják a másolatuknak az utódokba jutását is, lehetővé téve az átörökítést. Ehhez a DNS-molekula elsődleges szerkezetében , a bázissorrendben tárolt információnak a sejt osztódása előtt meg kell kettőződnie.
    A sejt életfolyamatai ciklikusosságot mutatnak. A működő életjelenségeket mutató sejt – az osztódás szempontjából – nyugalomban van (G1 szakasz).
    A következő szakaszban az örökítőanyag megkettőződése zajlik le (S szakasz). Enzimek hatására a sejtmag kromatinja fellazul, a nukleoszómákról lecsavarodnak a DNS-szakaszok. A prokarióták DNS-e nem kapcsolódik fehérjékhez, vagyis nincsenek nukleoszómák. A másik eltérés, hogy amíg az eukariótákban egyszerre több ezer helyen, addig a prokariótákban csak egy helyen indul meg a DNS megkettőződése. A nukleoszómákról lekerült α-hélixeket lecsavaró  enzimek és hidrogénkötéseket felszakító enzimek kinyitják, kialakul a replikációs villa. A bázispárosodás szabálya alapján  az aktivált DNS-nukleotidok hidrogénkötésekkel a szabad bázisokhoz kapcsolódnak. Ezután kialakulnak az 5’-3’ foszfotidészter kötések. A létrejött új polinukleotid láncrészletet javító enzimek ellenőrzik, a hibásan beépült nukleotidokat a megfelelőre cserélik ki. Az elkészült DNS-szakaszok fehérjékre csavarodnak, kialakulnak a nukleoszómák. A folyamatsor újabb szakaszokkal folytatódik, megismételve a fenti lépéseket.
    A képződő két DNS-molekula egyik polinukleotidlánca az eredeti molekulából származik, míg a vele komplementer lánc újonnan képződött. A szintézis eredményeként két, bázissorrendjükben egymással és a kiindulási DNS-sel is megegyező utód-DNS jön létre. A két DNS nem válik el egymástól, hanem ezek alkotják a sejt osztódásakor kialakuló kromoszómát.
    A megfelelő enzimek segítségével a sejt ismét nyugalmi szakaszba (G2 szakasz) kerül. Ekkor képződnek azok az enzimek, membránalkotók és egyéb molekulák, amelyek a sejt osztódásához szükségesek. 

12. A mitózis
A szintetikus szakaszban megkezdődött DNS-molekulák alkotják az osztódás előszakaszában(profázis) kialakuló két kromatidás kromoszómákat. Ezek kromatidáit választja el egymástól – két utódsejtbe juttatva – a mitózis folyamata. 
A kromoszómák kialakulása közben a sejtközpont kettéosztódik, létrehozza a kromoszómákat mozgató húzófonalakat (magorsó folyamatokat). 
A középszakasz (metafázis) kezdetén a maghártya eltűnik (endoplazmatikus hálózattá alakul), így a kiszabaduló, egyre rövidülő kromoszómák befűződéseihez mindkét oldalról húzófonalak kapcsolódnak, kialakul a magorsó. Mivel a húzófonalak megrövidülve a pólusok felé húzzák a kromoszómákat, ezért ezek a sejt középsíkjába rendeződnek. A középszakaszban a legrövidebbek a kromoszómák, ekkor az alakjuk jellemző, ezért ebben a szakaszban vizsgálhatók a legjobban. 
A mitózis eredménye két sejt, melynek a DNS-tartalma genotípusa megegyezik, és a kiindulási sejt genetikai állományával is azonos. Az osztódás mind haploid, mind pedig diploid sejtekből kiindulhat. Így osztódnak a testi sejtek és a spórák. A mitózis eredményeként a testi sejtek és növényi ivarsejtek alakulnak ki.

13. A meiózis folyamata
A fajra jellemző kromoszómaszám biztosítása érdekében szükség van számfelező sejtosztódásra, a meiózisra. 
A folyamat kezdetén a megkezdődött DNS-ekből kialakuló kromoszómák közül a homológok párba állnak négy kromatidás rendszereket alakítanak ki. A kromatidák véletlenszerűen átkereszteződhetnek, majd enzimek segítségével törnek, és újra egyesülnek. A folyamat a crossing over, melynek eredményeként – amennyiben a letört darab az eredeti helyre forr vissza – a kromoszómák változatlanok maradhatnak, de a kromatidadarabok ki is cserélődhetnek, összekeverve a homológ kromoszómákon található gének alléljeit (allélkicserélődés) 
A középszakaszban a homológ kromoszómapárok állnak a sejt középsíkjába, majd a húzófonalak megrövidülve eltávolítják azokat egymástól. 
A kromoszómapárok lehetséges elrendeződéseinek számát a 2n képlettel adhatjuk meg, ahol az n a sejt a kromoszómapárjainak száma. Az ember esetében a különböző lehetőségeknek a száma 223 azaz 8 388608. 
A folyamatsor végén kialakuló két sejt fele kromoszómaszámú, mint a kiindulási sejt volt, de a kromoszómák még két kromatidásak. 
A kromatidák elválása a DNS újabb megkettőződése nélkül meginduló második osztódási folyamat során zajlik le, amely megegyezik egy mitózissal. A két sejt kettéosztódása négy sejtet eredményez, melyek mindegyikének génállománya feleannyi, mint a kiindulási sejté, és az allélkicserélődés miatt ezen utódsejtek genetikai állománya egymással sem egyezik meg. 
Az első osztódási folyamat előszakaszában lezajló allélkicserélődés és a középszakaszban a kromoszómák véletlenszerű szétválása az utódsejt génállományának keveredését, rekombinációját biztosítja. A rekombináció fokozza a faj egyedeinek változatosságát. 
Az osztódás szerepe a génállományok keverése, a változatosság fokozása. Ugyanakkor a kromoszómaszám megfelezésével kialakult utódsejtek (az állati ivarsejtek és a spórák ) lehetővé teszik a fajra jellemző kromoszómaszám megőrzését. 

14. A sejt mozgásjelenségei, mozgási organellumok

    A sejtek mikrotubuláris szerkezetei közül kiemelkedő jelentőségű a centriólum. A centriólum általában megtalálható az egysejtű eukarióta sejtekben és a soksejtű állatok legtöbb sejtjében. Hiányzik viszont a magasabb rendű növények sejtjeiből, valamint néhány állati sejttípusból, pl. az érett petesejtekből, az idegsejtekből, stb. 
    Rendszerint a citoplazma sejtmag közeli részében helyezkedik el. Felépítése: 
Hengerpalástszerűen elhelyezkedő 9 mikrotubulus triplet alkotja a vázát. A tripletek A, B, C tubulus alegységekből állnak. A tripletekhez egyéb fehérjék kapcsolódnak, melyek a kilenc tripletet egymáshoz kapcsolják. Körülötte gyakran pericentrioláris anyag halmozódik fel. A centriólummal lényegében azonos felépítésű szerkezetek a csillók és az ostorok alapi testecskéi, ezek a centriólummal genetikus kapcsolatban állnak, és irányítják a csillók, ostorok képződését. 
    A sejtekben rendszerint, két egymásra merőlegesen elhelyezkedő centriólum található, amelyek együttesen alkotják a centroszómát, vagy a sejtközpontot. A sejtek osztódását ált. a centroszóma duplikációja vezeti be. 

A csillók és ostorok szerkezete:
    Az ostor, vagy flagellum, a flagellospermium, és más számos ostoros egysejtű mozgási organelluma. Egyes egysejtűek több ostorral is rendelkeznek. A csillók , ciliák pedig a hám felszínével érintkező anyagok továbbítását szolgálják. A csillók száma egy-egy sejten több ezer is lehet, szerkezetük az ostoréhoz hasonlít. Tulajdonképpen membránnal határolt plazmanyúlványok, melyekben mikrotubuláris struktúra húzódik végig. A csillók és ostorok a sejthártya alatt elhelyezkedő alapi, bazális testecskéből indulnak ki. Ezek szerkezete megegyezik a centrióluméval, azaz 9 db A, B, C tubulusból álló triplet helyezkedik el bennük palástszerűen. A bazális testhez a citoplazmában rögzítő funkciójú, harántcsíkolatot mutató kinetodezmális filamentumok kapcsolódnak. 
    A mikrotubulusokhoz egyéb proteinek is kapcsolódnak. Ezek közül funkcionálisan kiemelkedő jelentőségűek az A-alegységhez kapcsolódó dienin karok.  A dienin-molekula bonyolult szerkezetű nagy fehérjemolekula, amely ATP-aktivázzal rendelkezik, és a mikrotubulusok között keresztkötéseket alkot. Aktivitásukat a mikrotubulusok jelenléte fokozza, és a csillók és ostorok mozgását az aktin-miozin rendszer ATP hidrolízisének energiájának segítségével átrendeződő dienin-tubulin kapcsolat, valamint a mikrotubulusok egymáson való elcsúszása eredményezi. A mikrotubulusok alapja rögzített, ezért az egymás melletti elcsúszásuk a csilló, vagy ostor elhajlását vonja magával. A periériás mikrotubulus-dupletek szemközti csoportjainak összehangolt, asszinkron működése a csillótesten végighaladó hullámzó, vagy egy képzeletbeli kúppalástot leíró mozgást eredményez. 
    Humán betegség az axonéma: a spermiumok ostorai és a légúti csillók mozgásképtelenek. 
Egyes érzéksejteken sztereociliumnak nevezet nagyméretű mikroboholy található, melyeknek az érzékelésben van szerepük. 




3.1 Nem sejtes rendszerek

1. A vírusok

    A vírusok felfedezése Ivanovszkij orosz biológus nevéhez fűződik. Beteg növények leveleiből készített présnedvet szűrt át baktériumszűrőn, de a kórokozókat a szűrőről nem sikerült kitenyésztenie. A szűrőn keresztüljutott nedvvel azonban egészséges növényeket meg tudott fertőzni. Ebből arra a következtetésre jutott, hogy léteznek a bektériumoknál nagyságrendekkel kisebb kórokozók is, ezeket nevezte el vírusoknak. A vírus szó mérget jelen.
    A vírusok különleges helyet foglalnak el a mai élőlények között, és nem is illeszthetők az élővilág fejlődéstörténeti rendszerébe. Felépítésükre nem jellemző a sejtes szerveződés, az élő és az élettelen anyagra egyaránt jellemző sajátosságokkal rendelkeznek. Méretük nanométeres nagyságrendű, ezért csak elektronmikroszkóppal tanulmányozhatók. Szimmetrikus, kristályos felépítésűek. Önmagukban nem mutatnak életjelenségeket, önálló mozgásra képtelenek. Élő anyagként csak a számukra megfelelő gazdaszervezetben viselkednek. Felépítésük egyszerű; RNS-ből vagy DNS-ből és az azt körülvevő fehérjeburokból állnak. A növényi vírusok szinte mindegyikének egyfonalas RNS-e van, de a káposztaféléket és a hüvelyeseket megtámadó sebzési vírusnak kétfonalas RNS-eik vannak, a karfiolmozaik vírusnak pedig kétfonalas DNS az örökítőanyaga. A legtöbb állati vírusnak viszont „kettősspirálja”, azaz kétfonalas DNS az örökítőanyaga.
    Nukleinsav anyaguk a gazdasejtbe jutva megváltoztatja annak működését, és arra kényszeríti a sejtet, hogy a vírusra jellemző fehérjéket építse fel. Így a vírusok úgy szaporodnak a sejtben, hogy saját anyagcseréjük nincs, a gazdasejt anyagaiból sokszorozódnak meg. A gazdasejtből kikerült vírusok a környezeti hatásokkal szemben ellenállóak, és fertőzőképességüket sokáig megőrzik. A vírusok így nem tekinthetők élőlényeknek. Olyan fertőzőképes genetikai információknak tartjuk őket, amelyek feltételezhetően az evolúció során különböző sejtekből szakadtak ki, és bizonyos fokú önállóságra tettek szert. Létezésük magasabb szerveződésű sejteket tételez fel, ezért semmiképpen sem képviselhetnek a sejtes szerveződést megelőző állapotban lévő rendszereket. A gazdaszervezetekkel párhuzamosan alakulhattak ki.
    Minden vírus nukleinsavmagját egy bonyolult fehérjeburok, a kapszid veszi körül. A kapszid lehet maga szabályos szerkezetű kristály, vagy csőszerű, amely a kapszomerekből, mint építőkövekből épül fel. Ezeken keresztülhaladhat a spirálisan feltekeredett nukleinsav. A kapszidot némely víruson egy külső burok, a peplon veszi körül. Core: a sejt központjában lévő mag, ahol a DNS, vagy RNS helyezkedik el. 
Fehérjeburkuk szerkezete alapján három csoportba sorolhatók. A helikális vírusok (hélix=csiga) külső fehérjeburka csigavonalban helyezkedik el a nukleinsav körül. Ilyen például a dohánymozaik-vírus is. A kubikális vagy köbös vírusok fehérjeburkua teljesen szabályszerű, húsz egyenlő szárú háromszöglap által határolt idom (ikozaéder). Ilyen szerkezetűek a herpeszvírusok, a bárányhimlőt okozó vírusok stb. A binális vírusok kettős szerkezetet mutatnak. Egy köbös szerkezetű „feji” és egy helikális szerkezetű „farok” részből állnak, amelyhez még fehérjeszálak kapcsolódnak. Legismertebb képviselőik a bakteriofágok.
    A vírusokat aszerint is csoportosíthatjuk, hogy milyen élőlényeket támadnak meg. A bakteriofágok baktériumokat megtámadó és elpusztító vírusok. A növényi vírusok közül a mozaikvírusok burgonyaféléket, káposztaféléket, gyümölcsfákat támadnak meg, és a levél mozaikszerű foltosságát okozzák. Vírusfertőzés okozza a szőlőtőkék sorvadását eredményező szőlősárgaságot is. Az állati vírusok közül veszedelmes a kérődzők száj- és körömfájását okozó megbetegedés, amely az állatok elhullását eredményezi. Vírus okozza a sertéspestist, a baromfipestist és a kutyák veszettségét is. Az ember legismertebb vírusbetegségei: a járványos influenza, az agyvelőgyulladás, a fertőző májgyulladás és az AIDS is.

A vírusoknak két megjelenési formájuk van: a viridon és a vegetatív vírus.

    A viridon sokszorozódás útján keletkező, sejten kívüli, életjelenségeket nem mutató megjelenési forma
    A vegetatív vírus a gazdasejttel egyesült vírus. A fertőzött sejtet átprogramozza, annak energiaforrásai lévén replikálódik – azaz szaporíttatja magát – és a szaporodási szakasz végén, mint virion szabadul ki a gazdasejtből. 
A viroidok: olyan fertőző ágensek, amelyek csak RNS-t tartalmaznak, fehérjeburok nélkül. Ezek csak növényekben fordulnak elő.
A DNS tartalmú vírusok kisebb számban fordulnak elő, alakjukat tekintve lehetnek: helikálisak és cirkulárisak. A DNS lehet egyláncú: ss DNS, vagy dupla spirál: ds DNS. 
    Ss DNS vírusok: parvovírusok, picorna vírusok: ezek nyílt láncúak, az ízeltlábúakban és a gerincesekben gyűrűvé alakulnak. A prokariótákban később okoznak megbetegedést. Lehet + és – szálú. Pozitív lánc esetén a vírus a sejtbe kerülés után közvetlenül szolgáltatja a templátot (mintát) a fehérje szintéziséhez, m RNS-ként működik. Pl.: rubeola, járványos gyermekbénulás, sárgaláz. A pozitív lánc, a komplementer lánc, először a gazdasejt riboszómáján (-) negatív lánc fog szintetizálódni, és ez szolgáltatja a tulajdonképpeni templátot. A vírus azt a polimeráz enzimet hozza magával, ami a negatív láncból + lánc készítését segíti elő. Ezután a vírus RNS-e a sejt DNS-ére íródik, amihez kell a revers transzkriptáz enzim, azért, hogy a vírus RNS-e be tudjon épülni a gazdasejt DNS-ébe. A vírus csak azokat az enzimeket tartalmazza, ami a szaporodásához és a fertőzéséhez kell. 
    Ds DNS vírusok: herpesz, adens vírusok, ezek ún. rheo vírusok. 

A vírus és a gazdasejt kölcsönhatása 3 féle lehet: 
1.    A vírussal fertőzött sejt elpusztul (lizogén, lizigén, feloldódás, elpusztulás) Folyamata: A vírus leveti a fehérjeburkát, a gazdasejt genetikai anyagát felbolygatja, és új anyagokat, fehérjéket fog képezni, és amikor ezek kiszabadulnak (robbanásszerűen) a sejt elpusztul. 
2.    Permanens, állandósult fertőzés: A gazdasejt életben marad, és a vírus tovább szaporodik, így állandósult fertőzés fog kialakulni.
3.    Lappangó fertőzés: pl.: herpesz, bárányhimlő. A vírus szaporodása a lappangási időszakban teljesen felfüggesztődik, és a vírus genomja beépül a gazdasejt genomjába, itt tovább osztódik (osztódásra kényszeríti a sejtet) és sok utódsejt keletkezik. Ezek bizonyos környezeti hatásokra aktiválódnak. 

    Gyógyításuk: 1, 2-é: a vírus végigmegy a szaporodási ciklusán, de ezt bizonyos gyógyszerekkel meg lehet akadályozni. A 3. Az idegsejtek közé bújik a lappangó stádiumban, és csak aktiválódáskor bújik elő. Nem kíséri a lappangó vírust sejtelváltozás, kémiai változás, ezért csak aktivált állapotban lehet ellene valamit tenni.
    A vírus fejlődési ciklusa: Mialatt a fertőző virionból vegetatív úton át, új virionok keletkeznek.
1.    Abszorpció: A vírus és a gazdasejt között kötődés jön létre.
2.    Penetráció: Állati vírus esetében az állati egysejtű állábakkal megközelíti a viriont, körülöleli, és az becsomagolódva bejut a gazdasejtbe. Itt az enzimjei (melyek lehetnek a saját és gazdasejt enzimjei is) segítségével megszabadul a burkától, és kiszabadul a vírus nukleinsava (virion). A növényi egysejtűekbe mechanikai úton jut be. 
3.    Eklipszis: Nyugalmi fázis. A virion részeire bomlik, lelöki magáról a kapszidot. Itt kezdi meg a nukleinsav a sejt genetikai állományát átszervezni. 
4.    Reprodukció: A nukleinsav szintézis után zajlik a fehérjeszintézis, itt újabb enzimek lépnek működésbe. 
5.    Kiszabadulás: A sejt központi részében történik, és a virion a sejt belsejéből a sejthártya felé vándorol, miközben a magja (core) érési fázison megy keresztül. A burokkal rendelkező virion kapszidjai robbanásszerűen szabadulnak ki a gazdasejtből, vagy egy speciális enzimmel feloldják annak burkát. 




3.2 Önálló sejtek

1. A prokarióták
    A legősibb sejtes szerveződést mutató élőlények. Megjelenésük a földön mintegy 3 milliárd évvel ezelőttre tehető. Szervezeti felépítésük legjellemzőbb sajátossága, hogy körülhatárolt sejtmagjuk nincs. Maganyaggal azonban rendelkeznek, ez a sejt alapállományában szabadon található. Földünk mai élővilágában ezt az ősi szerveződést két törzs képviseli: a baktériumok és a kékmoszatok.

A baktériumok törzse
    Ősi baktériumokból származnak. Átlagos méretük 1-20 mikron között van. A baktériumok maganyaga – örökítőanyaga – DNS, a sejt közepén található. A maganyagot körülvevő sejtplazmát sejtmembrán burkolja, amely szoros kapcsolatban álla a sejtet határoló sejtfallal. A sejtfal anyaga elsősorban fehérje és szénhidrát. A sejtfalon kívül egyes baktériumok esetében további védőréteg, tok vagy nyálkás burok figyelhető meg. Sok baktérium aktív helyváltoztatásra képes az ostor segítségével, amelynek száma egyes csoportokra jellemzően különböző lehet. 
    A baktériumok alakja lehet gömb, pálcika vagy csavart alakú. A baktériumok lehetnek magányos sejtek, vagy csoportokba rendeződve hozzák létre baktériumtelepeiket. A gömb (kokkusz) alakú baktériumok elrendeződhetnek kettesével (diplokokkusz), négyesével (tetrakokkusz), fonálszerűen (sztreptokokkusz), fürt formában (sztafilokokkusz), stb. A pálcika alakú baktériumok a bacillusok. Ez görbült (vibró) vagy csavarodott (spirillum) forma is lehet.
    A baktériumok egyszerű osztódással, hasadással szaporodnak. Kedvező körülmények között az osztódás akár 20-30 percenként is megismétlődhet, így rendkívül gyorsan el tudnak szaporodni. Egyes baktériumokra jellemző, hogy kedvezőtlen körülmények között sejtjeiken belül vastag falú, ellenálló testet képeznek, amelyet baktériumspórának nevezünk. A spóra a külső behatásokkal szemben igen ellenálló, és a baktériumok ilyen formában hosszú ideig megőrzik életképességüket.
    Életmódjukra jellemző, hogy nagy részük két szerves anyagot vesz fel a környezetéből, és azzal táplálkozik. Ezek heterotróf szervezetek. A heterotróf baktériumok egy része szabadon élő. Ilyenek a talajba kerülő szerves anyagok lebontását végző cellulózbontó és rothasztó baktériumok. Gazdasági szempontból fontosak a tejsavas erjedést, valamint ecetsavas erjedést okozó baktériumok. A heterotróf baktériumok egy másik csoportja élő szevezeteket támad meg, és a gazdaszervezetbe juvta súlyos megbetegedéseket okoz. Ide tartoznak többek között a tüdőbaj, a vérhas a kolera, a szifilisz a tífusz, stb. kórokozói. 
    A baktériumok egy kisebb csoportja autotróf, azaz testének felépítéséhez egyszerű szervetlen anyagokat használ fel. A keletkező szerves vegyületekbe beépülő energia, vagy szervetlen vegyületekből származik, vagy a fejlettebb növényekhez hasonlóan a napfény energiájának hasznosítására képesek. Kemoszintetizálók például a talajban élő nitrifikáló baktériumok, amelyek a talaj ammóniatartalmát nitrit- majd nitrátsókká oxidálják, miközben a felszabaduló energiát beépítik szerves vegyületek formájában a szervezetükbe. Ezek a baktériumok általában kölcsönösen előnyös kapcsolatban élnek egy másik élőlénnyel (együttélő baktériumok). Például a pillangós virágú növények gyökérgümőiben élnek és segítik a gazdanövény nitrogénfelvételét, cserébe a növénytől kész szerves anyagokat kapnak. Napfényenergiát hasznosítanak a bíborszínű kénbaktériumok. Ezek evolúciós jelentősége azért nagy, mert feltételezhető, hogy a fotoszintetizáló zöld növények ősei hasonló életmódú baktériumokból alakulhattak ki. 
    A baktériumok csoportosítására az életmódszerinti megkülönbözetésen túlmenően a különböző festési eljárásokkal szembeni viselkedés is alapul szolgál. Ilyen alapvető festési eljárás a Gram-festés. Az eljárás lényege, hogy kristályibolya festékkel megfestjük a baktériumkészítményt, majd etanollal mosási próbát végzünk. Gram-pozitív baktériumok esetében a festék olyan erősen kötődik a sejtfalhoz, hogy etanollal nem lehet kimosni. Gram-negatív baktériumok esetében a kristályibolya a festési eljárást követően kimosható. Gram-pozitív baktériumok például a tüdőgyulladást okozó Streptococcus-fajok, Gram-negatív az ember bélcsatornájában is nagy tömegben élő Escherichia coli bélbaktérium, vagy a nitrifikáló baktériumok, és a talajképzésben szerepet játszó szilikátbaktériumok.

A kékmoszatok törzse
    A legegyszerűbb felépítésű algák. A moszatok között egy fejlődésben megrekedt csoportot képviselnek. Maradványaik már a kambrium korszaka előtti időkből ismertek.
    Prokarióta sejtjüket sejtfal határolja, testanyagaik felépítéséhez a napfény szolgál energiaforrásul. Ennek megfelelően sejtplazmájukban a fényenergia megkötését szolgáló színanyagok találhatók. Ezek közül a legfontosabb a kék fikocian, a sárga xantofill, a narancsszínű karotin, valamint kisebb mennyiségben előfordul a kékeszöld színű klorofill-A is. A fotoszintézis folyamatában jelentős mennyiségű oxigén szabadul fel, így az első nagy tömegben fotoszintetizáló szervezetek az őslégkör összetételének és redukáló jellegének oxidáló jellegűvé való változásában meghatározó szerepet játszottak. Szaporodásuk az osztódás.
    A kékmoszatok egy része – a fejletlenebb alakok – egysejtű formában, magányosan élnek. A következő fejlődési állapotot a közös nyálkás burokba ágyazott sejtekből álló sejttársulások alkotják. Ezekben a csoportokban minden sejt megőrizte önálló, egyedi jellegét. A társulások lehetnek gömb, vagy fonál alakúak. Fajaik a folyó- és állóvizekben, valamint a talajban fordulnak elő. Jól viselik a szélsőséges környezeti feltételeket.

2. Az eukarióták

    Valamennyi képviselőjükre jellemző, hogy sejtplazmájukban attól élesen elkülöníthető, hártyával határolt sejtmag van. A sejtmagban kialakult a sejtmagvacska. Mindez az eddigieknél sokkal jobb genetikai változékonysághoz szolgál alapul, és lehetővé teszi a különböző és állandóan változó környezeti feltételekhez való jobb alkalmazkodást. További fontos változás a prokarióta sejtekhez képest, hogy több nagy felületet biztosító membránrendszer alakul ki bennük, amely egyrészt megnöveli a belső reakciófelületeket, másrészt térben elhatárolja egymástól a plazma belső tereit. Feltételezhető, hogy az ősi eukarióta egysejtűek autotróf prokarióta sejtek bekebelezésével egyesítették magukban a különböző életmódú és részben eltérő szerveződésű prokarióták kedvező lehetőségeit. Így függetleníteni tudták magukat a szerves energiaforrásoktól. Ma is ismerünk olyan egysejtű heterotróf eukariótákat, melyek citoplazmájában egysejtű algák élnek. Ezekben az ősi eukarióta sejtekben kezdetben együtt élő különböző kisebb sejtek az evolúció során fokozatosan elvesztették feleslegessé vált sejtalkotóikat, és új sejttípussá szerveződtek. Az eukarióta egysejtűek kialakulásának ezt a magyarázatát a belső együttélés (endoszimbionta) elméletnek nevezzük. Az első egysejtű eukarióták megjelenése mintegy kétmilliárd évvel ezelőttre tehető. A ma élő eukarióták két szerveződési szintet képviselnek, az egysejtű és a többsejtű eukarióták formájában.

3. Egysejtű eukarióták

    Ma négy olyan törzs képviselői élnek, amelyek az egysejtű eukarióta szerveződési szintnek felelnek meg. Közülük evolúciós szempontból az ostorosmoszatok nagy jelentőségűek. A földtörténeti őskor közepén már megjelentek. Ősi alakjaiknál az élővilág fejlődése három párhuzamos irányban folytatódott. Itt vált szét a növények, a gombák és az állatok evolúciója. A kambriumban elkülönült barázdásmoszatok a növényvilág, a még korábban, a földtörténeti őskorban különváló egyfélemagvúak és kétfélemagvúak az állatvilág fejlődési irányvonalába esnek.

Az ostorosmoszatok törzse
    10-100 mikronos nagyságú, orsó formájú szervezetek. Sejtfaluk nincs, a tömörebb külső plazma – bőrke – erősíti sejthártyájukat.
    Autotróf és heterotróf táplálkozásra egyaránt képesek. A napenergia hasznosítását teszi lehetővé számukra a színanyagokat tartalmazó színtestek jelenléte. A klorofill-A és –B meghatározó jelentőségű, kisebb mennyiségben azonban karotint és xantofillt is tartalmaznak. Sejtszájuk nagyobb szervesanyag-darabkák, baktériumok elfogyasztását is lehetővé teszi.
    A ma élő fajok nagy része is fény jelenlétében fotoszintetizál, fény hiányában azonban állati jellegű táplálkozást folytat. Jellemző sejtszervecskéjük a szemfolt, amely fényingereket érzékel, valamint az ostor, amely helyváltoztatást tesz lehetővé. A citoplazma állandó belső víztartalmát a lüktető üregecske biztosítja a felesleges víz eltávolításával. Kettéosztódással szaporodnak. 
    Főleg a sekély édesvizekre jellemzőek. Fontos szerepet töltenek be a vizek öntisztulásában. Az esetenként tömegesen előforduló zöld szemesostoros és más Eugléna-fajok a víziállatok táplálékaiként is nagy jelentőségűek.

A barázdásmoszatok törzse
    Olyan ősi ostorosmoszatokból származnak, amelyek megőrizték a kékmoszatok védő cellulóztokját, a sejtfalat. Ez megvastagodott, valóságos páncéllá alakult. Nevüket a sejtfal barázdáiról kapták. Két különböző hosszúságú ostorral rendelkeznek, melyek segítségével helyváltoztató mozgásra képesek. Színük a bennük lévő színanyagok arányaitól függően sárgás, barnás vagy zöld is lehet. Szaporodásuk osztódással történik. Főleg tengeri fajok tartoznak ide, egyik hazai édesvízi képviselőjük a Balatonban gyakori fecskemoszat.

Az egyfélemagvúak törzse
    Ide egyszerű felépítésű heterotróf táplálkozású egysejtűek tartoznak. Lehet egy vagy több sejtmagjuk is, de ha több sejtmagjuk van, akkor sincs a sejtmagok működésében különbség. Az ostorosmoszatoktól való származásukat az állati ostorosok osztálya bizonyítja. Ezeknek az ostorosoknak színtestjeik már nincsenek, állati módon táplálkoznak. Állandó alakjukat bőrke biztosítja. Mozgásszerveik ostorok, melyek száma változó lehet. Édesvizekben, magányosan vagy telepesen alkotnak a galléros ostorosok. Az álomkórostoros súlyos trópusi megbetegedés, az álomkór okozója.
    Az egyfélemagvúak legismertebb képviselői a gyökérlábúak osztályába tartoznak. Bőrkéjük nincs, így állandó alakjuk sincs. Mozgásuk állábaik segítségével történik a vizek aljzatán, a vízinövényeken vagy a nedves talajon. Külső védő plazmarétegük sűrűsége állandóan változik, a belső plazmaállomány pedig a legkisebb sűrűségű részek felé áramlik. Ott keletkeznek az állábak, a plazmakitüremkedések. Mozgásuk lassú, néhány milliméter óránként. Az állábak a táplálékfelvevő szerveik is. Segítségükkel körbefolyják az útjukba kerülő szerves törmeléket, és bekebelezik. A táplálék lebontása a bekebelezett anyagok körül a plazmában kialakuló emésztő üregecskékben történik. Ivartalan szaporodásuk az osztódás, egyes esetekben az osztódások sorozatát két sejt összeolvadása is megelőzi. Ez ugyan nem jár az egyedek számának növekedésével, de megváltoztatja a sejtek genetikai állományát. Az ide tartozó fajok közül az édesvizek gyakori lakója az óriás amőba.


A kétfélemagvúak
    A törzs valamennyi fajára jellemző, hogy legalább két sejtmagja van, és ezek méretüket és működésüket tekintve is eltérőek. A nagyobb méretű sejtmag az önfenntartó működések irányítója, a kisebbik sejtmagnak a szaporodásban van jelentősége.  A csillósok osztályának ismert faja a vízben élő közönséges papucsállatka. Állandó alakját az ostoros moszatokhoz hasonló bőrke biztosítja. Ennek felületét csillók borítják, amelyek a bőrke alatti plazmából erednek. Összerendezett mozgásuk teszi lehetővé a papucsállatkák gyors helyváltoztatását. Működésük következtében a test pörögve, csavarvonalban halad előre. A táplálékfelvétel állandó helye a sejtszáj, amely a sejtgaratban folytatódik. Ennek végén az emésztő üregecske fogadja be a táplálékot. Az emésztő üregecskék a táplálékfelvétel után leválnak a sejtgaratról, és a citoplazmában szabadon áramlanak, míg a helyükre új emésztő üregecske képződik. Az emészthetetlen maradékot a bőrke állandó nyílásán, az alrésen keresztül távolítják el. Szaporodásuk ivartalan módon, osztódással vagy ivaros úton történhet, amelyben a kisebbik sejtmagok maganyagai részben kicserélődnek. 
    A csillós egysejtűek baktériumokkal, moszatokkal, szerves törmelékkel táplálkoznak. Átlagos méretük néhány száz mikrométer. Szennyezett vizekben fontos baktériumpusztítók. A zöld papucsállatka citoplazmájában fotoszintetizáló algák élnek, és ez az együttélés mind az algák, mind a papucsállatka számára előnyös. 




3.3 Többsejtűség

    Az élőlényeknek három szerveződési szintjét különböztetjük meg: a sejtmag nélküliek (prokarióták), az egysejtű sejtmagvasok (eukarióták) és a többsejtű sejtmagvasok szintjét. A többsejtűek további csoportokra – gombákra, növényekre és állatokra – oszthatók. A növények autotróf szervezetek, mert egyszerű szervetlen vegyületekből (pl.: széndioxid, víz) építik fel testük szerves anyagait. A gombák és az állatok viszont heterotróf szervezetek, mert testük felépítéséhez más élőlények által elkészített szerves anyagokat (pl.: fehérjék, szénhidrátok, zsírok) használnak. Az egysejtűeknél mindkét típus megtalálható.

1. A gombák

    A korofillt tartalmazó autotróf növények elszaporodásával elkezdődött a bomló szerves anyagok felhalmozódása. Ez a táplálékforrás alakította ki a feltételeit olyan heterotróf szervezetek kialakulásának, amelyek képesek nagymolekulájú szerves vegyületekkel táplálkozni. Ezek a szervezetek a gombák. Legrégebbi maradványaik a devon korszakából maradtak ránk, ez kialakulásuk időszaka is. Napjainkban két törzs képviselteti őket, a nyálkagombák és a valódi gombák törzse. 

A nyálkagombák törzse
    Ősi szervezettségű alakokat magába foglaló törzs, amelyek a heterotróf életmódú ostoros moszatokból származnak. Egyedfejlődésük kezdetén ostorral rendelkeztek, amit később elvesztettek. Színanyaguk nincs, fotoszintézisre képtelenek. Sok sejtből álló testükben a sejthártyák felszívódtak, így egyetlen sokmagvú sejtnek foghatók fel. A gyökérlábúakhoz hasonlóan állábak segítségével képesek helyváltoztató mozgásra.

A valódi gombák
    A testüket kevés kivételtől eltekintve hengeres gombafonalak, hifák építik fel. Ezek szövedéke a gombafonadék, vagy micélium. A gombafonalak soksejtű fonalas szerveződésekre vezethetők vissza, amelyek ősi ostorosmoszatoktól származtathatók. Így soksejtmagvú fonalak jöttek létre. Sejtfaluk anyaga a nitrogéntartalmú kitin. Tartalék tápanyaguk a szénhidrátok közül a glikogén. Ivartalanul, spórákkal szaporodnak, fejlettebb gombák esetében a spórák a micéliumból kialakult termőtesten jönnek létre. Életmódjuk változatos, nagyobbik részük korhadékot fogyaszt, kisebbik részük gazdaszervezetekkel él együtt és azokat károsítja (élősködő). Legnagyobb jelentőségük a lebontó tevékenységben rejlik. Az elpusztult élőlények szerves anyagainak újrafelhasználásával lehetővé teszik az anyagok gyors visszaáramlását a talajba vagy a vízbe, majd az élő szervezetekbe. 
    A moszatgombák osztályába egyszerű felépítésű gombák tartoznak. Hifafonalaik nem ágaznak el, így termőtestet sem képeznek. Spóráikat a fonalak végén lévő spóratokokban hozzák létre. Ismertebb fajaik a vizekben tenyésző, halakon élő halpenész, a növényi kártevők közül a szőlőperonoszpóra 
    A tömlősgombák osztályára jellemző, hogy fejlettebb formái már micéliumból differenciálódott termőtestet hoznak létre, és a termőtestbe tömörült hifák fonalvégeiben létrejövő tömlőikben hozzák létre a spóráikat. Egy tömlőben általában nyolc spóra érik meg. Az osztályon belül különböző evolúciós szinten megrekedt csoportot ismerünk. Az ostoros egysejtű moszatoktól való származást az élesztőgombák mutatják a legjobban. Néhány sejtből álló testük lehet láncszerű, a sejtek egymagvúak. 
    A bazídiumos gombához a legfejlettebb termőtestű gombák tartoznak. A fajaik a gombafonalak végén létrejövő, kiszélesedő bazídiumokon hozzák létre a spóráikat. Egy bazídiumon általában négy spóra keletkezik. Az egyszerűbb felépítésű képviselőik az ősi moszatgombákra emlékeztetnek. A fejlettebb bazídiumos gombák fonalainak szövedéke teleptestet képez, amely föld alatti tenyésztestből és a föld fölé emelkedő termőtestből áll.  Termőtestük rendszerint kalapra és tönkre különül, a gombafonalak a kalap alján elhelyezkedő termőrétegtartón spóratartó lemezeket hoznak létre. 

Szivacsok és az álszövet
    A szivacsok testfelépítésére jellemző, hogy testükben többféle alakú és működésű sejt van, amelyek laza társulások formájában álszövetet alkotnak. Igazi ideg- és izomsejtjeik nincsenek. Belső sejtsorukat galléros ostoros sejtek képzik, külső sejtsoruk pedig köbös alakú sejtekből áll, melyekben szilárdító elemek vannak. 




3.4 Szövetek, szervek, szervrendszerek, testtájak

1. Többsejtű eukarióta növény

    A mai többsejtű eukarióta növénytörzsek két evolúciós irányvonalat képviselnek. Az egyik a prokarióta kékmoszatokból vezethető le, amely eljutott a fejlett vörösmoszatok kialakulásáig. Ez a fejlődési irány azonban zsákutcának bizonyult. A másik fejlődési vonal a gombákhoz hasonlóan az ostorosmoszatokból indult ki. Három párhuzamos irányban haladva eljutott a sárgamoszatok, a barnamoszatok és a zöldmoszatok törzseinek kialakulásáig. A tengerekben felszaporodó asszimilációs felülettel rendelkező algák szüntelen harcot vívtak egymással a fényért. Fő tömegük a sekély tengerparti sávokra korlátozódott. Innen folyamatosan terjeszkedtek az édesvizek felé, de itt már csak olyan fajok maradhattak fenn, amelyek elviselték a hosszabb-rövidebb ideig tartó szárazra kerülést is. A sárga- és barnamoszatok evolúciója megrekedt, a szárazföldet már csak a változó körülményekhez jobban alkalmazkodni tudó zöldmoszatok hódították meg. A zöldmoszatok két továbbfejlődött formában léptek ki a szárazföldre. Az egyik irányvonal mai képviselői a mohák, a másiké pedig a harasztok törzsébe tartozó szervezetek. Az ősharasztok egyik fejlődési ága pedig a mai virágos növényekhez, a nyitvatermők és a zárvatermők törzseinek kialakulásához vezetett. 

1.1 A hajtásos növények

    A növények közül a legfejlettebb szerveződést a hajtásos növények érték el. A ma élő hajtásos növényeket három törzsbe soroljuk: a harasztok, a nyitvatermők és a zárvatermők törzsébe. A hajtásos növényekre jellemző a differenciálódott sejtekből álló, meghatározott funkciók ellátására képes szövetek kialakulása, amely lehetővé tette a növényi szervek létrejöttét. A gyökér, valamint a szárból és levélből álló hajtás megjelenése egy új élettér, a szárazföld meghódítását tette lehetővé. A harasztok szaporodása még vízhez kötött, a virág megjelenése a víztől való végleges elszakadás lehetőségét jelentette. 

1.1.1 A növényi szövetek
    A szövet azonos felépítésű, azonos működést végző, és ezért egymáshoz többé-kevésbé hasonló alakú sejtek összessége. A növényi szövetek lehetnek osztódó- és állandósult szövetek. Az osztódószövetek sejtjei vékony falúak, plazmában dúsak, sejtmagjuk nagy, a növény egész életében megőrzik osztódóképességüket, és szüntelen osztódással állandósult szöveteket hoznak létre. A hajtás és a gyökér hosszirányú növekedésében a csúcsok osztódószövetei játszanak szerepet. Az itt működő sejtek közül egyesek mint kezdősejtek megindítják az osztódást és további osztódások irányítóivá válnak. A szár megvastagodását eredményező osztódószövet a kambrium. A hajtások megnyúlását azaz a köztes növekedést ugyancsak osztódószövet eredményezi. A csúcsnövekedés befejeződése után köztes növekedés hatására lakul ki a virágok és termések végleges formája is.
    Az állandósult szövetek három típusát különbözetjük meg: a bőrszövet, a szállítószövet és az alapszövet.
    A bőrszövet az egyéves növények felületét és a többéves növények az évben kialakult eszerveit borítja. Általában egysejtrétegű, sejtjei szorosan illeszkednek egymáshoz. A hajtás bőrszövetének külső felszínén gyakran keletkezik kutikularéteg. A kutikula zsírnemű védőanyag. Vízzáró, csökkenti a párologtatást, és a kémiai hatások ellen is védelmet nyújt. Felszínén viaszréteg is keletkezhet, ez okozza a gyümölcsök hamvasságát és az ezüstfenyő ezüstös csillogását. A bőrszövet sejtjeinek kitüremkedései a növényi szőrök. Nagyon sok növényre jellemző, hogy hosszabb fedőszőrökkel védekezik a hideg ellen. Más növényeknél a szőröknek párologtatáscsökkentő szerepe van. A csalánszőrök kemény hegyét kovakristályok képzik, ez érintésre könnyen letörik és a csalánsejt nedvével együtt a bőrben kellemetlen fájdalmat okoz. A bőrszövet sejtjeiben nincsenek klorofillt tartalmazó zöld színtestek. Ez alól csupán a légrések – gázcserenyílások – zárósejtjei kivételek. A gázcserenyílásoon keresztül a bőrszövet alatti szövetek a külső légtérrel kapcsolatban állnak, rajtuk keresztül a bőrszövet alatti szövetek szén-dioxidot vehetnek fel és oxigént és vízgőzt adhatnak le. A gyökér bőrszövetei nem tartalmaznak gázcserenyílásokat. Függelékei a gyökérszőrök, a növény víz- és ionfelvételében játszanak szerepet. A bőrszövet a többéves növények esetében a hajtás megvastaondása következtében elszakadozik és helyén a másodlagos bőrszövet a héjkéreg keletkezik. Ennek kialakításában alapszöveti és szállítóelemek is részt vesznek. Ilyen a sokéves fák kérge, amely cserzőanyagokat, kristályokat, gyantát, stb. tartalmaz. Feladata az alatta lévő szövetek védelme.
    A növényekben a szerves anyagok felépítéséhez szükséges vizet, ásványi anyagokat, valamint kész szerves anyagokat a szállítószövet szállítja. A gyökér által felvett vizet és ionokat a farész szállítja a lomblevelek irányába, míg a kész szerves anyagokat a lomblevelekből a háncsrész juttatja az élő sejtekhez. A farész felépítésében több eltérő sejttípus vesz részt. A faparenchima élő sejtekből áll, ezek megnyúlt kis átmérőjű vízszállító sejtek. Az egymás felett elhelyezkedő végeik ferdén lemetszettek, így a nagyobb érintkező felületek gyorsabbá teszik a víz szállítását. A faparenchimasejtek között nagyobb átmérőjű, vastagabb falú elhalt vízszállító sejtek találhatók. Egymáshoz kapcsolódó végeiken a sejtfal lyukacsos, így könnyen áthaladhat rajtuk az áramló víz. A harasztok és a nyitvatermők farésze ebből a két szállítószöveti sejttípusból áll. A zárvatermőknél a vízszállító sejtek továbbfejlődése következtében vízszállító csövek is találhatók. Ezek átmérője még nagyobb, a vízszállító sejtekhez hasonlóan élettelenek, a köztes sejtfalak megszűnése révén egységes, összefüggő csőrendszer alakul ki, amely az igen gyors vízszállítást biztosítja. 
    A kész szerves tápanyagot a háncsrész szállítja el a keletkezés helyéről és juttatja el minden élő sejthez a növényben. A háncsrész valamennyi sejttípusa élő, plazmában dús megnyúlt sejt. A háncsparenchima – amit kísérősejtnek is neveznek – kis átmérőjű és vékony falú. A rostasejtek fala vastagabb, hosszabbak is és az átmérőjük is nagyobb. Nevük arra utal, hogy az egymás felett elhelyezkedő rostasejtek érintkező sejtfalai lyukacsosak, a lyukakon keresztül plazmakapcsolat van a sejtek között, és ez teszi lehetővé a nagy molekulájú anyagok átjutását a sejtfalon. A leggyorsabb szervesanyag-szállítást a legnagyobb átmérőjű rostacsövek valósítják meg. 
    A szállítószövetek elemei csak ritkán fordulnak elő önmagukban, rendszerint szállítónyalábokat alkotnak. A szállítónyalábok fa- és háncsrésze között osztódószövet, kambium is lehet. 
    A növény felépítésében mindaz, ami nem bőr- és szállítószövet, az alapszövet. A növényi test alapállományát adja, amelyet bőrszövet zár körül, és amelybe a szállítószövetek ágyazódnak be. Működésük alapján csoportosíthatjuk: táplálékkészítő-, raktározó-, víztartó-, átszellőzető-, mechanikai- és kiválasztó és váladéktartó alapszövetre. 
    A táplálékkészítő (asszimiláló) alapszövet sejtjei zöld színtestekben gazdagok, bennük folyik a fotoszintézis a szerves anyag felépítése. A zöld lomblevelek fő tömegét ez az alapszövet adja. Sejtjei illeszkedhetnek szorosan vagy lazán, sejtközötti járatokkal tagoltan. 
    A raktározó alapszövet főleg fénytől elzárt növényi részekben, magvakban, gyökerekben, föld alatti szárban található. Különböző tápanyagokat, keményítőt, olajat stb. raktároz.
    A víztartó alapszövet a száraz környezetben élő pozsgás növények jellemző alapszövete. A növények szárában és levelében egyaránt kialakul. A sejtek vékony falúak, kevés plazmát tartalmaznak azonban jókora vízmegkötő nyálkával telt üreg található bennük. A felvett vizet ezekben az üregekben tárolják.
    Az átszellőztető alapszövet a mocsaras, nedves talajon élő fák gyökereinek, víz alá merülő, lebegő részeinek jellemző szövettípusa. Sejtközötti járatokban gazdag alapszövet, amely segíti a gázcsere folyamatát a levegőtől elzárt szervekben, és segíti fenntartani a hajtást a vízben. 
    A mechanikai alapszövetek a hajtás szilárdítását végzik. Állhatnak apró, megvastagodott falú élő sejtekből vagy hosszan megnyúlt növényi rostokból. A növények fizikai hatásokkal szembeni ellenállását – főleg a sokéves növényeknél – az alapszövetek helyett az elhalt szállítószöveti elemek biztosítják.
    A kiválaszó és váladéktartó alapszövet az anyagcsere folyamán feleslegesé váló végtermékeket választja ki és különíti el. Ezeknek azonban csak egy részét távolítja el a növény, másik részét közömbösített formában megőrzi. Tejszerű folyadékot tartalmaznak a kutyatejfélék, nitrogénben gazdag végterméket – alkaloidokat – tárolnak egyes burgonyafélék, a csattanó maszlag, a beléndek vagy a nadragulya. Az alkaloidok erős mérgek, egyben gyógyászati alapanyagok is.

1.1.2 A növényi szervek

    A hajtásos növények szövetei szerveket képeznek. Valamennyi hajtásos növény jellemző önfenntartó szerve a gyökér és a hajtás. A hajtás leveles szár.
    A gyökér rögzíti a növényt, és felveszi a talajból a vizet és a vízben oldott ionokat. Csúcsi része osztódó szövetből álló osztódási zónát képez, ezt tenyészőkúpnak is nevezzük, amit gyökérsüveg borít. Ez egyrészt védi az alatta lévő sejteket, másrész külső részének elnyálkásodásával elősegíti a gyökérnek a talajba történő előrenyomulását. Az osztódási zóna felfelé a megnyúlási zónában folytatódik. A gyökér hosszirányú növekedése itt a legerőteljesebb. A megnyúlási zóna felett a felszívódási zóna következik. A felszívódási zóna bőrszövetének gyökérszőrei végzik a felszívást. A felvett anyagokat a szállítási zóna sejtjei veszik át, és a szállítónyalábjaikban továbbítják a lomblevelek felé.
    A gyökerek összessége a gyökérzet. A gyökérzet lehet mellékgyökérzet, amelyben a gyökerek egyforma fejlettségűek. Ha a gyökérzet egy erőteljes főgyökérből és a belőle induló oldalgyökerekből tevődik össze, főgyökérzetről beszélünk. A mellékgyökerek és az oldalgyökerek vékony elágazódásai a hajszálgyökerek.
    A gyökérrendszer kiterjedése a növényfajoktól és a talaj minőségétől függ. A szőlő gyökere 10-15 méter mélységig is lehatol, a pázsitfűfélék gyökérzete pedig több négyzetméternyi talajfelületet is behálózhat. A tök összgyökérzetének hossza a 20 km-t is elérhetik. 
    Számos növénynél a gyökerek az alapfunkciókon kívül egyéb feladatok ellátására módosultak. A raktározó karógyökerek (pl. sárgarépa, petrezselyem stb.), a dália gyökérgumói alapszöveteikben tartalék tápanyagokat halmoznak fel. A mocsárciprus talajból kiemelkedő légzőgyökerei a gyökér szöveteinek gázcseréjét segítik.
    A hajtás fiatalkori alakja a rügy. Kívülről általában rügypikkelyek védik. Ha a rügypikkelyek hiányoznak, a rügy csupasz, mint az ostorménfa esetében. A rügy tengelyből és ráboruló levélkezdeményekből áll. A levélkezdemények eredése a tengelyről a levélcsomó. Két csomó közötti távolság a szártag. A rügy levélkezdeményei egészen közel erednek egymáshoz, így a rügy rövid szártagú hajtás.
    Elhelyezkedése szerint a rügy lehet csúcsrügy, ha a hajtás csúcsán keletkezik, oldalrügy, ha a hajtás oldalán, hónaljrügy, ha a levelek tövénél alakul ki. Minősége szerint hajtásrügyet, termőrügyet és vegyes rügyet különböztetünk meg. A hajtásrügyből a leveles szár, a termőrügyből virág fejlődik. A vegyes rügy leveleket és virágot is együttesen alakít ki. Rejtett rügyek az alvórügyek, amik csak a valódi rügyek károsodása esetén hajtanak ki.
    A szár a hajtás tengelye. A növény vázát képezi, meghatározza alakját, a benne futó szállítónyalábok révén biztosítja, hogy a gyökér által felvett anyagok a lomblevelekbe jussanak, és a kész szerves anyag eljusson a növény sejtjeihez. A szöveti felépítése meghatározza a szár típusát.
    A szár két altípusát ismerjük, a fásszárat és a lágyszárat. A fásszár az evolúció során előbb jelent meg. Az éveken át fejlődő növényekre jellemző. Kívülről héjréteg borítja. Belső részének felépítésében az alapszövetek jelentős szerepet nem játszanak.
    Fő tömegét a már nem funkcionáló szállítószöveti elemek adják. El nem ágazó törzse elágazó hajtásrendszert, a koronát viseli. Ha a törzs magas, fáról, ha a hajtásrendszer közvetlenül a talaj felszíne felett ágazik el, cserjéről beszélünk. A korona oldalhajtásai közül három évnél idősebb az ág, kétéves a gally, az azévi pedig a vessző. A fásszár egyik formája a pálmatörzs, amely egyenletes vastagságú, nem ágazik el, oldalán a lehullott lomblevelek nyomai láthatók.
    A lágyszár egy vagy két évig él. Kívülről bőrszövet fedi, alatta alapszövetbe ágyazódva futnak a szállítónyalábok. A szállítónyalábok a szár keresztmetszeti képét vizsgálva elhelyezkedhetnek szórtan vagy körkörösen. 
    A lágyszár többféle típusát különbözetjük meg. A dudvaszár egy vagy két éven át fejlődhet. Szállítónyalábjai szórtan is és körkörösen is elhelyezkedhetnek.
    Tulajdonságait a szár alapszövetének jellege adja meg. Ha sok mechanikai alapszövetet tartalmaz, kemény, rugalmas, ha keveset vagy egyáltalán nem, a szár tartását csak a felvett víz mennyisége befolyásolja.
    A szalmaszár egyéves. Szállítónyalábjai szórt állásúak. Belső alapszövete szétszakadozik, így a szár üreges, csőszerű lesz. Egyes fajok alapszövetének külső része sok fásodó mechanikai alapszövetet tartalmaz.
    A pálkaszár olyan lágyszár, amelynek tövén a levelek egymáshoz egészen közel erednek, majd a szár utolsó levele feletti szakasz megnyúlik, levéltelen. Alapszövete főleg átszellőztető alapszövetből áll, ebben futnak szórt állású szállítónyalábjai.
    A tőkocsány levéltelen, elágazásmentes, virágban végződő szár. Benne a szállítónyalábok szórtan vagy körkörösen is elhelyezkedhetnek.

1.2 A harasztok törzse

    A harasztok a földtörténeti ókorban, a szilurban jelentek meg, és a mintegy ötvenmillió évig tartó devon időszak folyamán meghódították a szárazföld különböző élettereit. Őseik a mohákhoz hasonlóan a vízparton élő, a vízi életmódtól részben már elszakadó zöldmoszatok voltak. Gyors fejlődésükben a kedvező körülmények meghatározó szerepet játszottak. A kontinensek nagy része ekkor még trópusi klímájú területre esett. A +magas átlaghőmérséklet, a sok napsütés, bő csapadék kedvezett a szárazföldet meghódító növények számára. A fajokban gazdag vízinövényzet először a lápokban, mocsarakban telepedett meg. Itt viszont csak azok a növények voltak képesek elszaporodni, amelyek alkalmazkodtak a szárazra kerülés körülményeihez. Először 10-20 centiméteres primitív ősharasztok telepedtek meg a szárazulatokon, amelyek kezdetleges szárukban képesek voltak a vizet magasabbra szállítani. A fennmaradásban előnyt jelentett a szilárdító elemek kialakulása, valamint a víz megőrzésének képessége, azaz a párologtatás szabályozása. Néhány millió év alatt a mocsári és az egyre inkább szárazföldi növényzet továbbfejlődött. A vízszállító elemek kialakulása, majd az egyre differenciáltabb és nagyobb felületű levélzet létrejötte a testméretek növekedését eredményezte. A karbonkor növényvilágát a 20-30 méterre megnövő ősharasztok jellemezték. A pikkelyfák törzse a másfél méter átmérőt is elérte, többszörösen villásan elágazó koronájuk 20 méterre emelkedett a mocsaras talaj felszíne fölé. A pecsétfák kevéssé elágazó törzse méteres levelekből álló üstökös lombkoronát viselt. Ezek a hatalmas ősharasztok a perm időszakban kihaltak. A lápok elpusztult növényzete a víz alatt nem tudott elkorhadni, tőzeg lett belőle, majd a későbbi rétegek nyomására kőszénné alakult.
    A ma élő harasztokat három osztályba soroljuk, amelyek az ősi harasztok három fejlődési irányvonalát képviselik. Egyedfejlődésük megegyező. A talajra hulló spórából kicsiny, lemezes előtelep fejlődik. Az előtelepen jönnek létre az ivarszervek. A női ivarszervekben keletkező egyetlen petesejt kémiai ingerek hatására az előtelepet borító vízcseppben, ostoros mozgással keresik fel a hímivarsejtek, majd közülük egy megtermékenyíti. Az egyesülésükből létrejött zigóta gyors fejlődésnek indul, és belőle alakul ki a harasztnövény. A harasztok leveleiken hozzák létre ivartalan szaporító sejtjeiket, a spórákat, amelyek a talajra jutva fejlődésnek indulnak. A harasztok egyedfejlődése így más, mint a moháké. A haraszt itt az ivaros szakaszban fejletlen, apró, és az ivartalan, spóratermő szakaszban válik fotoszintézist végző, fejlett növénnyé. Az ősi zöldmoszatokból kettéágazó fejlődésmenetéből a harasztok fejlődésmenete bizonyult kedvezőbbnek a szárazföldi viszonyok között., mert amíg a mohák evolúciója megrekedt, az ivaros és ivartalan életciklus harasztokra jellemző életformája képes volt továbbfejlődni, végleg elszakadni a víztől, és eljutni a virágos növények kialakulásáig.
    A korpafüvek osztályába villásan elágazó hajtásrendszerű, ősi szerveződésű harasztok tartoznak. A ma élő fajaik mintegy 250 millió évvel ezelőtt alakultak ki, és változatlan formában tenyésznek ma is. Joggal tekinthetjük őket „élő kövületeknek”. Leveleik aprók, spóráikat a hajtáscsúcson kialakuló spóratermő leveleik tövében hozzák létre. Magas hegyvidékeink savanyú talajú erdeiben él a védett kapcsos korpafű.
    A zsurlók osztályának képviselőire örvös elágazású hajtások jellemzőek. Leveleik aprók, pikkelyszerűek, a fotoszintézis a hajtások szárában zajlik. Legismertebb fajuk a mezei zsurló, amely tavasszal barna színű, klorofillt nem tartalmazó spóratermő hajtást fejleszt, és zöld színű meddő hajtásai csak később jelennek meg.
    A harasztok legfejlettebb osztálya a páfrányok. Föld feletti törzsön vagy föld alatti hajtásrendszerükből hozzák nagyméretű, erősen tagolt lombleveleiket. Spóráikat a fajok nagy része a levél fonákán lévő spóratermő tokokban érleli. Az erdei pajzsika a nedves, árnyékos erdő páfránya. Mészkőszurdokokban él a tagolatlan levelű védett a gímpáfrány. A sziklalakó páfrányok a mohákat és zuzmókat követve a sekély talajú kőzeteken is képesek megtelepedni. Az édesgyökerű páfrányok és az aranyos fodorka árnyas sziklákon él. A trópusokon élő páfrányfajok között fatermetűek is akadnak.

1.3 A virágos növények

    A mohák és a harasztok ivaros szaporodása még nedves környezetet igényel. Szárazabb területeken való elterjedésüket akadályozta az előtelep kiszáradásának, és így a megtermékenyítés elmaradásának a veszélye. Az egyedfejlődésnek a víztől mint közegtől való teljes elszakadása a virág kialakulásával valósult meg.
    Az ősharasztok kezdetben egyforma spórákat termeltek, és a kialakuló előtelepen hím-és női ivarszervek egyaránt létrejöttek. Egyik fejlődési irányukban azonban olyan ősharasztok is megjelentek, amelyek kétféle, kisméretű (mikro-) és nagyméretű (makro-) spórát termelnek. A kétféle spórából kétféle előtelep fejlődött. A makrospórából női ivarszervet fejlesztő, a mikrospórából hímivarszerveket fejlesztő előtelep alakult ki, további fejlődésük azonban a harasztokra jellemző módon ment végbe. Evolúciós szempontból minőségi előrelépést jelentett a devon időszakban megjelenő ősi magvaspáfrányok fejlődésmenetében az az újdonság, hogy a spóratermő levélen kialakuló makrospóra nem hagyta el a haraszt levelét, hanem magán az anyanövényen hozta létre kicsiny előtelepét, majd női ivarszervét. A megtermékenyítés úgy valósult meg, hogy a szokatlanul nagy számban termelődő mikrospórák a szél segítségével jutottak el a női előtelepre, és csak odakerülésük után indultak fejlődésnek. Néhány sejtből álló előtelepet, majd ugyancsak erősen lecsökkent számú sejtből álló hímivarszervet fejlesztettek. Az ebben keletkező hímivarsejtek közvetlenül a petesejthez juthattak, nem volt szükség a víz közvetítő szerepére. A magvaspáfrányok a jura időszakban kihaltak, továbbfejlődött utódaikban a mikrospórát termelő levelek átalakultak porzókká, a makrospórát termelő levelek termőkké, az előtelepek és az ivarszervek néhány sejtre redukálódtak. Kialakult a virág. 
    A virág módosult levelekből álló, korlátolt növekedésű, rövid szártagú szaporító hajtás.
    A virág tengelye megnyúlt, alsó része a kocsány. A kocsány kiszélesedő része a vacok. Kívülről a virágot takarólevelek óvják. A külső takarólevél-együttes a csésze, amely csészelevelekből áll. A belső takarólevél-együttes a párta, amely sziromlevelekből áll. A csészelevelek rendszerint zöldek, a sziromlevelek színesek.  Ha a csésze-és sziromlevelek egyformák, lepelről beszélünk. A virág porzó-és termőtáját az ugyancsak levéleredetű porzók és termők képezik. A porzók porzószárból, és a hozzájuk kapcsolódó portokokból állnak. A termő részei a bibe és a magház. A bibe bibepárnája bibeszálon keresztül áll kapcsolatban a magházzal. Ha a termő a vackon ül, a virág a felsőállású. Ha félig a vacokba süllyedt, középső állású, ha teljesen a vacokba van süllyedve, alsóállású.
    A porzó evolúciós szempontból a mikrospórát termelő levélnek, a termő pedig a makrospórát termelő levélnek felel meg. A portokban levő portokzsákok a mikrospóra tokjai. A termőben levő magkezdemény pedig a makrospóra tokjának felel meg. A pollenzsákokból kiszabaduló pollen a mikrospóra, a magkezdeményt képező embriózsák kiindulási sejtje pedig a makrospóra. A megporzás során a bibére kerülő minden virágporszem két sejtből áll. Az egyik sejt a vegetatív sejt, az egyetlen sejtre redukálódott hímjellegű előtelep, a másik sejt, a generatív sejt az ugyancsak egyetlen sejtből álló hímivarszervnek felel meg. A vegetatív sejtek a bibeszál laza szövetét elbontják, a generatív sejtek pedig az így keletkezett tömlőn keresztül levándorolnak az embriózsák felé. Vándorlásuk közben kettéosztódnak (a hímivarszerv két hímivarsejtet hoz létre), amelyek végrehajtják a virágos növényekre jellemző kettős megtermékenyítést. A kifejlődött embriózsák hét sejtből áll. Ezek a női jellegű előtelepeknek és a női ivarszervnek felelnek meg, valamint az ivarszerv által termelt petesejtet foglalják magukba. A magházban lehet sok magkezdemény, és így sok embriózsák is.
    A kettős megtermékenyítés során az egyik hímivarsejt a petesejtet, a másik hímivarsejt az embriózsák központi sejtmagját termékenyítik meg. 
    A virág részei, mind a takarólevelek, mind az ivarlevelek változatos formájúak lehetnek, összenőhetnek, egyesek elcsökevényesedhetnek stb.
    A virágok járulékos részei a nektáriumok, melyek apró kehelyszerű képződmények a termőlevelek alapjánál vagy közöttük, a vackon. A nektáriumokban összegyűlő édes nedv a háncsrészek szállítóelemeiből származik. Jelentőségük a megporzást végző rovarok odacsalogatásában van.
    A virágok egy része kétivarú, vagyis ugyanabban a virágban mind a porzó, mind a termő megtalálható. Az egyivarú virágokban vagy csak a porzó, vagy csak a termő alakul ki. Ha mindkétféle egyivarú virág minden egyedre jellemző, a növény egylaki. Ha külön növényen találjuk a porzós és külön növényen a termős virágot, a növény kétlaki. 
    A virágos növények jelentős részénél a virágok nem magányosak, hanem többesével, szabályos elrendeződésben helyezkednek el. Ez a virágzat. A virágzat fejlődéstörténeti szempontból előrelépést jelent a magános virággal szemben. Ha a virágzati tengely nem ágazik el, a virágzat egyszerű, ha elágazik, összetett. A virágzatok két alaptípusa a fürtös- és a bogasvirágzat. A fürtösvirágzatban az egyes virágok tengelyei a virágzati főtengelyt nem növik túl, a bogasvirágzat esetén túlnövik. A fürtösvirágzat elterjedtebb típusai a füzér- (ilyen a mogyoró barkája), a sátor- (például a koloncos legyezőfű virágzata), az ernyős- (pl.: a húsos som esetében), a fürt- (pl.: a fürtös gyöngyike) és a fészekvirágzat (pl.: a réti margitvirág). A bogasvirágzatok közül az álernyő (pl. fehér mécsvirág) és a bogernyő (pl. farkas kutyatej) gyakori. Az egyes típusok közül több forma (ismételten elágazó tengelyeivel) összetett virágzatot is kialakíthat. Ilyen az összetett ernyősvirágzat (pl. a kapor) esetében.

1.3.1 A mag és a termés

    A megtermékenyítést követően a zigótából gyors osztódással és differenciálódással fejlődik ki a csíra, amely a gyökérrendszert kialakító gyököcskére, egy vagy több sziklevélre és a hajtásrendszert létrehozó rügyecskére tagolódik. A megtermékenyített központi sejtből pedig a mag tápláló szövete képződik. A csíra, a tápszövet és a magkezdemény burkából kialakuló maghéj együttesen a magot képezi. A mag a termésben érik meg. A termés egyrészt védi a magot, másrészt elősegíti a növény elterjedését a víz, a szél vagy az állatok közvetítésével. A termések sokfélék lehetnek, az egyes családokra, nemzetségekre jellemzőek. 
    Ha a termés kialakításában csak a termő vesz részt, a termés valódi. Ha a termőn kívül valamelyik másik virágrész is részt vesz a kialakításában, áltermésről beszélünk. A valódi termések száraz és húsos termésekre oszthatók. A száraz termések éretten víztartalmuk nagy részét elvesztik, kiszáradnak, a húsos termések termésfalának alapszövete viszont sejtnedvekben gazdaggá válik az érés folyamán. 
    A száraz termések felnyílók vagy fel nem nyílók lehetnek. A felnyíló termések kiszáradva szétnyílnak, és a magvakat szétszórják. Ilyen a szarkaláb tüszőtermése, a lucerna hüvelytermése, a mustár becőtermése. A pásztortáska becőtermése, a csattanó maszlag toktermése. Éretten nem nyílik fel a gabonafélék szemtermése, a napraforgó kaszattermése, a kapor ikerkaszattermése, a kocsányos tölgy makktermése vagy a mezei zsálya apró makkocskája. Szél útján terjedő, nem felnyíló száraz termés a szil és a virágos kőris lependéke, a juharfajok ikerlependék-termése is. 
    A húsos termések közül a bogyótermés esetében a termésfal alapszövete lédússá válik az érés során. Bogyótermése van az egresnek, ribizlinek, szőlőnek, paradicsomnak. A dinnye, a tök kabaktermésében a sejtnedvben gazdag alapszövet a termésfalon kívül, a magvak között is megtalálható. A csonthéjas termések külső fala vékony, bőrszerű, középső rétege nedvdús alapszövetben gazdag, belső fala pedig megkeményedik, ez óvja a magot. Csonthéjas termése van a kökénynek, az őszibaracknak stb.
    Az áltermések közül az almatermés úgy jön létre, hogy az elhúsosodó vacok körbenövi az alsó állású magházat. A csipkebogyó-áltermésben az apró aszmagtermések a vacokba süllyednek. A szamócatermésnél az aszmagtermések a kúp alakú húsos vackon ülnek. Az eperfa termésében a makkocskaterméseket az elhúsosodó lepelleveleket fogják közre.

1.4 A zárvatermők törzse

    Megjelenésük a jura korszak végére tehető. Hamarosan az egész Földet meghódították, kiszorítva a nyitvatermőket. A kréta időszak második felére mind északi, mind déli féltekét birtokba vették, és igen nagy változékonyságot mutattak az egyes élőhelyeken. Gyors elterjedésük és fajgazdagságuk annak köszönhető, hogy szaporodásuk a fejlődés eddigi legmagasabb fokára jutott. A magkezdemények a termőlevelek széleinek összenövésével keletkező zárt magházban fejlődnek, így fokozott védelemben részesülnek. A szélmegporzás mellett a rovarmegporzás kap nagy jelentőséget. A megporzás és a megtermékenyítés közötti idő egészen lerövidül. A megtermékenyítést követően pedig a termőből termés alakul ki, amelyekben a magvak védve vannak nemcsak a kiszáradástól, de más káros hatásoktól is. Vízszállító rendszerük is tökéletesedik: a vízszállító csövek megjelenése a gyors vízszállítást, a párologtatás tökéletességét eredményezi. A zárvatermők ma élő különböző csoportjaiban is megfigyelhetők az ősibb és az ezekből levezethető fejlettebb sajátosságok. A fásszárral szemben fejlettebb a lágyszár, az átellenes vagy örvös levélállás fejlettebb a szórt levélállásnál. A magános virággal szemben a rovarmegporzás szempontjából sokkal előnyösebb a nagyszámú és feltűnő virágzatok megjelenése. Ezek sokszor nagyméretű, magános virágra emlékeztetnek. Az egyes virágokon belül a virágrészek körkörös elhelyezkedése fejlettebb a nyitvatermőkre is jellemző spirális elhelyezkedésnél. A szabad csésze- és sziromlevelek fejlettebb formában többé- kevésbé összenőnek, a sugaras virág fokozatosan kétoldalian szimmetrikus virággá válik, az egyes virágrészek száma pedig csökkenést mutat. Evolúciójuk még a jura időszak folyamán két nagy fejlődési vonalra különölt el. Az őszárvatermőkből levezethető kétszikűekre, és a tavirózsafélék ősein keresztül kialakuló egyszikűekre. Alapvető különbség a csírázó növény szikleveleinek számában van. Ez a két párhuzamosan fejlődő csoport a mai rendszerek két zárvatermő osztályát képezi.

1.4.1 A kétszikűek osztálya
    A magjuk két sziklevelet tartalmaz, amelyeknek fontos szerepük van a tápanyag raktározásában. Gyökérzetük főgyökérrendszer. Száruk rendszerint elágazó fásszár vagy lágyszár. A szár keresztmetszeti képében a szállítónyalábok szabályos körben helyezkednek el. Lombleveleik levélalappal kapcsolódnak a szárhoz, amelyek levélnyélben folytatódnak, és levéllemezzé szélesednek. A levélnek csak a fonákán találhatók gázcserenyílások. A virág többnyire öt vagy négy körben elhelyezkedő virágrészekből áll, a takarólevelek általában csészére és pártára különülnek. A virágtagok száma is általában öt vagy négy, illetve ezek többszörösen. A kétszikűek osztályának fejlődéstörténetileg összetartozó családjai a kétszikűek alosztályaiba sorolható. A boglárkafélék alosztályára még nagyon sok ősi vonás jellemző. A szabadon álló takarólevelek több családban nem különülnek el élesen, zöldek, lomblevelekre emlékeztetnek. A porzók száma sok, a termőlevelek is csak részben nőttek össze. Az ide tartozó hunyorfélék családjának képviselői a mocsári gólyahír és a vetési szarkaláb. Felső állású magházaikból tüszőtermés keletkezik. A boglárkafélék családjának tagjai közül számos faj előremutató sajátosságokkal rendelkezik, mások még ősi jegyeket hordoznak. A vetési boglárka kettős virágtakarója előremutató, nagyszámú, spirális elhelyezkedésű porzói ősi sajátosságok. Ide tartozik a védett tavaszi hérics is. Felső állású magházaikból aszmagtermések fejlődnek. A tündérrózsafélék családjának őseiből vált ki az egyszikűek osztályának fejlődési iránya. Ide tartozik a fehér tündérrózsa. A rózsafélék alosztálya a boglárkafélék alosztályával párhuzamosan fejlődött. A legősibb vonásokat a rózsafélék családja mutatja. Szabad szirmú, kétkörös, öttagú virágtakaró a jellemző. A porzók száma ennek a többszöröse. Ide tartozik a gyepűrózsa, az ezüstös pimpó, az erdei szamóca. Számos gyümölcsfánk is ennek a családnak a képviselője. A cseresznye, barack, szilva termése csonthéjas, míg az alsó állású magházból sokféle áltermés kialakulhat (almatermés, csipkebogyó- áltermés stb.). A fejlettebb családokra a szirmok részletes vagy teljes összeforradása jellemző. A burgonyafélék családjának virága sugaras szimmetriájú, szirmaik a tövükön összenőttek. A termés lehet tok vagy bogyó. Ide sorolhatjuk a csattanó maszlagot, a paradicsomot stb. Az ernyősvirágzatúak családjában az apró virágok ernyő virágzatokba tömörülnek. Alsó állású termőjük, csökevényes csészeleveleik, öt porzójuk jelenti a fejlődést. Termésük ikerkaszat. Az ide tartozó növények illóolajokban gazdagok. Jellegzetes képviselőik a kömény, a kapor, a petrezselyem stb. A rovarok általi megporzáshoz való fokozatos alkalmazkodást tükrözi a kétoldalian szimmetrikus virágok kialakulása. A hüvelyesek családja a rózsafélékhez áll közelebb. A hüvelyesek öt csészelevele összeforr, öt sziromlevele közül kettő összenő. Tíz porzójukból kilenc ugyancsak összeforradt. Termésük egy termőlevélből álló, felső állású magházból kialakuló hüvelytermés. Az ajakosok kétoldalian részarányos virága felső és alsó ajakra különül. A porzók száma már csak négy. Felső állású magházukból kialakuló termésük makkocska. A mezei zsálya mezők, löszpusztarétek, útszegélyek jellemző virága. A harmadik fejlődési irányvonalban az ősi boglárkafélékhez a keresztesvirágúak családja áll közel. Négy szabadon álló csésze- és sziromlevélből áll virágtakarójuk, hat porzójuk van. Két termőlevélből összenőtt felső állású magházukból becő- vagy becőketermés érik. Jellemző képviselőik a retek, a káposztafélék, a vadrepce. Ezt az evolúciós vonalat követik a kankalinfélék és az ibolyafélék családja is. A kankalinfélék szirma összenőtt, felső állású magházukból toktermés lesz. Áprilisban nyílik a tavaszi kankalin. Az ibolyafélék öttagú virága kétoldalian részarányos. A család gyakori képviselője az illatos ibolya. A fejlődés csúcsát ebben az irányban a fészekvirágzatúak jelentik. Jellemzőjük a fészektányérrá szélesedett vacok és az ezen ülő apró virágok. A nagyszámú virágokból álló virágzat igen előnyös a rovarmegporzás szempontjából. Az öttagú virágok kétfélék lehetnek. Vagy sugaras szimmetriájú csővé nőnek össze, ezeket csövesvirágoknak nevezzük, vagy kétoldalian részarányos, összenőtt szirmú nyelvesvirágot képeznek. A csészelevelek szőrszerű szálacskákká csökevényesedtek. Egyes fészkesvirágzatokban mindkét virágtípus megtalálható, így a napraforgó vagy a réti margitvirág virágzatában. Másokra csak a csöves- vagy csak a nyelvesvirágok kialakulása a jellemző, így a pongyola pitypang esetében. Alsó állású magházuk kaszatterméssé alakul. A zárvatermők evolúciójának negyedik irányvonalában az ősi boglárkafélék a szegfüvek családja áll közel. Virágaik öttagúak, a takarólevelek két körben helyezkednek el, ezen belül egy vagy két körben tíz szabadon álló porzó található, majd a kettő- öt termőlevélből összenőtt termő következik. Felső állású magházuk tokterméssé alakul. Sok útszéli és szántóföldi gyomnövényünk tartozik ide, a tyúkhúr, a konkoly és a fehér mécsvirág. A fejlettebb családok a virágtakaró további redukciójával fokozatosan újra a szélmegporzásra tértek vissza. Ennek megfelelően módosult a virágszerkezet is. A virágok egyivarúak lesznek, és a nagyszámú porzós és termős virágok tömött virágzatokat alkotnak. A nyírfafélék családjára az egyivarú barkavirágzat a jellemző. A bükkfafélék családjára a magányos, esetleg kettesével, hármasával álló termősvirágok és a tömött füzérvirágzatú porzós virágok a jellemzőek. A nyírfafélék képviselője a nyírfa, a bükkfafélékhez tartoznak erdőalkotó fáink, mint pl. a bükk, a kocsányos tölgy, a csertölgy, a szelídgesztenye stb.

1.4.2 Az egyszikűek osztálya
    Az egyszikűek osztályába sorolt növények közös jellemzője, hogy magjuk egy sziklevéllel csírázik. A kifejlett növények gyökérzete bojtos gyökérzet. Nagy többségüknek a szára lágyszár, amelynek keresztmetszeti képében a szállítónyalábok elhelyezkedése szórt. Lombleveleik levélhüvelyen keresztül csatlakoznak a szárhoz. Többségükre jellemző, hogy a levelek erezete párhuzamos erezet, gázcserenyílások a színen és a fonákon egyaránt találhatók. A virágtakaró levelek egyneműek, lepelt alkotnak. A virágtagok száma három, esetleg ezek többszöröse. A tavaszirózsákkal közös ősből a krétai időszakban, a vízi, mocsári környezetben fejlődtek ki a mai vízililiomok alosztályába tartozó növények, amelyek mai képviselői is sok boglárkaféle jelleget őriznek. Leveleik a kétszikűekre emlékeztetnek, a virágtakaró levele csésze- és sziromlevélre különülnek, de a virágok már háromtagúak. A porzó és a termőtáj levelei spirális elhelyezkedésűek. Az egyszikűek legváltozatosabb rendjeit a liliomfélék alosztálya foglalja össze. A különböző irányokba történő fejlődés az alosztályon belül jól nyomon követhető. A rovarmegporzás vonalán kialakuló fajokra az öt körben elhelyezkedő háromtagú virágok vagy virágzatok válnak jellemzővé, amelyek a kétoldali szimmetriáig is eljutnak. A liliomfélék családjára az élénk színű, két körben álló három- három tagú lepel, a hat porzó és három termőlevélből kialakult termő a jellemző. Ide tartozó fajok a védett turbánliliom, az őszi kikerics. Az orvosi salamonpecsét, a gyöngyvirág összenőtt lepelleveleik előremutató sajátosságok. A termő a családban felső állású, a termés tok vagy bogyó. Az amarilliszfélék és a nősziromfélék családjában a magház alsó állásúvá válik, a rovarmegporzást hatalmas, színpompás takarólevelek segítik. A kikeleti hóvirág és a törpe nőszirom a családok elterjedt fajai. Ennek a fejlődési irányvonalnak a csúcsán a rovarmegporzáshoz szélsőségesen alkalmazkodott, kétoldalian szimmetrikus virágú orchideafélék állnak. Hazai orchideáink közül viszonylag gyakori a kis agárkosbor. A bangók virágai rovarokat utánoznak. Valamennyi fajuk a kipusztulás szélére sodródott hazánkban, fokozottan védettek. A szélmegporzásra áttért családok fejlődési irányvonalából legjelentősebb a pázsitfűfélék családja. Fontos gabonanövények tartoznak ide. Viráguk leegyszerűsödött. Takaróleveleik maradványa három apró pikkelylevél. A három porzót és a termőt két fellevél, a külső és a belső toklász veszi körül. Termőjükből szemtermés lesz. Az egyszerű virágok kettesével- hármasával kis virágzati egységgé – kalászka – csoportosulnak, amelyeket szintén két fellevél, a pelyvalevelek fogják közre. Ezekből épül fel a pázsitfűfélék összetett virágzata, amely lehet kalász vagy buga. Legelterjedtebb hazai fajaik pl. a tarackbúza, a réti ecsetpázsit, a réti csenkesz. Erősen megritkultak a védett árvalányhajfélék. Az egyszikűek harmadik alosztálya a torzsavirágzatúak fejlődési irányvonala. Ezekre a virágzat teljes leegyszerűsödése a jellemző. Az apró virágok torzsavirágzatba tömörülnek, amelyet gyakran egy buroklevél oltalmaz. Hazai képviselőik az árnyas erdőkben tavasszal virító kontyvirág és a gyékényfajok. Ide tartoznak a pálmafélék is. 

2. Az eukarióta többsejtű állatok

2.1 Álszövetes állatok
    Felépítésükben eltérő működésű sejtek vesznek részt, azonban igazi szöveteket ezek a sejtek még nem alkotnak. Ma csupán egyetlen állattörzs képviseli ezt a csoportot, amely azonban az evolúció korai időszakában, a földtörténeti ókor végén, a fejlődés alacsony fokán megrekedt.

2.1.1 A szivacsok törzse
    A szivacsok édes és sós vizekben élnek. Helyhez kötött életmódot folytatnak. Külső sejtrétegük pórusokban gazdag, ezeken keresztül állandóan víz áramlik az űrbelükbe. A belső sejtréteget galléros-ostoros sejtek képezik, amelyek ostoruk csapkodásával kihajtják a beáramló vizet az űrbél nyílásán, miközben kiszűrik belőle a táplálékul szolgáló szerves törmeléket. A két sejtréteg közötti kocsonyás alapállományban a gyökérlábúakra emlékeztető sejtek mozognak állábaik segítségével, ezek juttatják el a táplálékot valamennyi sejthez. Ebben az alapállományban találjuk az ivarsejteket is. Hímnősek, szaporodásuk nagyobbrészt azonban ivartalan úton történik. Az alapállományba szervetlen sók (mész, szilikátok), vagy szerves vegyületek rakódhatnak le, amelyek a telepek szilárd vázát biztosítják. Hazai vizeinkben gyakori a tavi szivacs.

2.2 Szövetes állatok
    A fejlődés során a bélcsíraállapot két sejtürege eltávolodott egymástól. Az endoderma és az ektoderma között egy üreg alakult ki, az elsődleges testüreg. Ezt a testüreget hamarosan egy harmadik, középső csíralemez töltötte ki, a mezoderma. A mezoderma két rétegben fejlődött, egyik sejtrétege az endoderma, másik sejtrétege az ektoderma rétegéhez simult, így a mezoderma két rétege között egy újabb üreg, a másodlagos testüreg jött létre. A másodlagos testüreget tehát a mezoderma sejtjei bélelik. A többsejtű szövetes eukarióta állatok szövetei és szervei fejlődéstanilag a három csíralemezből származnak. A ma élő állatok nagy többsége ezen a szerveződési szinten áll. 

2.3 Az állati szövetek
    Az állati szövetek a növényi szövetekhez hasonlóan meghatározott működésű, bizonyos funkciók ellátására differenciálódott sejtek rendszere. Felépítésükre jellemző, hogy sejtekből és sejtek közötti állományból állnak. A sejtek közötti állomány sokféle lehet, mennyisége változó, egyes szövettípusok fő tömegét adja, más szövettípusoknál a mennyisége elenyésző. Az állati szöveteknek négy alaptípusát ismerjük: a hámszövetet, a kötő- és támasztószövetet, az izomszövetet és az idegszövetet.

2.3.1 A hámszövetek
    A hámszövet a test külső és belső felszínét borítja. Szorosan illeszkedő sejtekből áll, közöttük a sejtek közötti állomány mennyisége nem számottevő. A szomszédos hámsejtek plazmakapcsolatban állnak egymással, így az egész hám egy összefüggő rendszernek tekinthető. Mindig kötőszövethez kapcsolódnak. Bennük erek nem futnak, táplálásuk az alattuk lévő kötőszövetből diffúzió útján történik.
    A hámszövetet és a kötőszövetet alaphártya választja el egymástól. Mindhárom csíralemezből fejlődnek. A hámszövetek osztályozása az általuk ellátott funkció alapján történik. Ismeretes fedőhám, mirigyhám, felszívó hám és érzékhám.
    A fedőhámok funkciója az alattuk lévő szövetek védelme. Egyrétegű és többrétegű típusait ismerjük.
    Az egyrétegű fedőhámok egyetlen sejtréteggel vonják be vagy bélelik ki az általuk fedett szöveteket. A sejtek alakja szerint egyrétegű laphámot, köbhámot, hengerhámot, többmagsoros hengerhámot és csillóshámot különböztetünk meg.
    Az egyrétegű laphám sejtjei laposak, oldalról nézve a sejtmag gyakran kidomborodik a sejtből. Egyrétegű laphám borítja a tüdő felszínét, a dobhártyát, és megtalálható a fejlettebb gerincesek veséjében is. Különleges formája a hajszálerek falát képező és az egész keringési rendszert bélelő endothelium, valamint a mellhártyát borító mezothelium. Az egyrétegű köbhámsejtek kockaszerűek. A gerinctelen állatok kültakaróját képezik, a gerincesek mirigyeiben, vesében stb. is találkozhatunk velük. Az egyrétegű hengerhámok sejtjei hengerszerűek, magasak. Sejtmagjuk rendszerint a sejt alapjához van közel. Ugyancsak a gerinctelen állatok kültakarójára jellemző, de egyrétegű hengerhám borítja a gyomor és a bélrendszer jelentős felületét is. A többmagsoros hengerhám különböző magasságú sejtekből áll. Közös alaphártyáról erednek, de nem mindegyik sejt csúcsa éri el a felszínt. A gerincesek húgyutait béleli ez a hámtípus. A csillóshámok egyrétegű hengerhámból állnak. Csillóik ütemes csapkodásával szűrő- vagy folyadékot áramoltató funkciókat látnak el. Ilyen hám béleli a légutak felszínét. 
    A többrétegű fedőhámok több sejtrétegben helyezkednek el egymáson, ezáltal fokozottabb védelmet képesek biztosítani az alattuk lévő szöveteknek. Ezt a védelmet tovább erősítheti a felső réteg elszarusodása is.
    A többrétegű elszarusodó laphám legkülső rétegeit élettelen sejtek képezik, így ellenálló a fizikai és kémiai hatásokkal szemben. Az elhalt sejtrétegek száma, azaz a szaruréteg vastagága különböző lehet. A szövet hullámosan nagy felülettel érintkezik az alatta lévő kötőszövettel. A gerincesek kültakarójára jellemző ez a sejttípus. A többrétegű el nem szarusodó laphám igen ritka szövetféleség. Ez képezi a szem külső felületét borító szaruhártyát. 
    A mirigyhámok sejtjei váladéktermelést végeznek. Ha magányosan, más hámsejtek között, egyesével fordulnak elő, kehelysejteknek nevezzük őket. Rendszerint azonban csoportosan elhelyezkedve mirigyeket képeznek. A mirigyek lehetnek külső vagy belső elválasztásúak. A belső elválasztású mirigyek által termelt váladék a hormon. A hormonok a mirigyekből közvetlenül, kivezető cső nélkül az őket termelő sejtekből a hajszálerek vérébe jutnak, és így szétáramlanak a szervezetben. A hormonok a szervezet működésének szabályozásában játszanak szerepet. A külső elválasztású mirigyek sejtjei végkamrákat képeznek. A végkamrákból a váladékot hosszabb vagy rövidebb kivezetőcső juttatja a szervezet külső vagy belső felszínére. A végkamrák alakja lehet csőszerű, ezek a csöves végkamrájú mirigyek. A váladéktermelő mirigyek gömbszerűen elhelyezkedve bogyós végkamrát alakítanak ki. Csöves mirigyek az ember verejtékmirigyei, bogyós mirigyekben gazdag a kétéltűek bőre. Ha több végkamra egy közös kivezető csövön keresztül torkollik a felszínre, a mirigy összetett. Összetett csöves, összetett bogyós és összetett csöves-bogyós mirigyeket ismerünk. Az ember nyálmirigyei összetett mirigyek.
    A felszívó hámok a középbél belső felszínét borítják. Egyrétegű hengerhámsejtekből állnak, belőlük nagyszámú felületnövelő mikroboholy ered. Szerepük a megemésztett táplálék felszívásában van.
    Az érzékhámok az érzékszervek különleges ingerfelfogó hámjai. 

2.3.2 A kötő- és támasztószövetek
    A kötő- és támasztószövetek sokféle felépítésű és működésű, sokféle feladatot ellátó szövetek. Közös jellemzőjük, hogy valamennyi típusuk mezodermális eredetű. Sejtekből és sejtek közötti állományból állnak. A kötőszöveti sejtek változatos alakúak, legtöbbször megnyúltak vagy elágaznak, csillag alakúak. Termelik kötőszövet a sejtek közötti állományát, mások a szervezet védekezésében látnak el feladatokat. Ismét más sejtek zsír formájában tápanyagot raktároznak. A kötőszöveti sejtek sejt közötti állományát főként kötőszöveti rostok képezik. Ezek a rostok háromfélék lehetnek.
    Az enyvadó rostok nagy szakítószilárdságúak, de nem nyújtható rostok. Nagy tömegben találhatóak például az inakban.
    A rácsrostok vékony, elágazó rostok. Szakítószilárdságuk kisebb, de hálózatos elrendeződésük miatt ellenálló, hajlékony, rugalmas vázat képeznek. Körbefogják a hajszálereket és megtalálhatóak a nyirokszervekben is.
    A rugalmas rostok vékonyak, rugalmasak. Sok rugalmas rost van a tüdőben és a vérerek falában.
    A kötőszövetek fajtái közül a kocsonyás kötőszövet a fejlettebb gerincesekre embrionális állapotban jellemző. Emberben a születéskor ilyen a köldökzsinór kötőszövete.
    A recés kötőszövet nyúlványos kötőszöveti sejtekből és rácsrostokból áll. A sejtek és a rostok összekapcsolódása laza felépítésű, mégis szilárd szerkezetet hoz létre. Recés kötőszövet a nyirokcsomók, a lép és a csontvelő kötőszövetes váza. 
    A lazarostos kötőszövet az egyik legelterjedtebb szövetféleség. Minden szerv felépítésében részt vesz. Lemezeket, kötegeket alkot, kitölti a szervek közötti tereket. Lágy, hajlékony, sok eret és ideget tartalmaz. Mindhárom rosttípus képezheti a sejtek közötti állományt. Többféle kötőszöveti sejtet is tartalmaz.
    A tömöttrostos kötőszövet kevés kötőszöveti sejtet, de igen sok sűrűn rendezett rostot tartalmaz. Enyvadó rostokból álló tömöttrostos kötőszövet építi fel az inakat. Rugalmas rostokból álló tömöttrostos kötőszövet alkotja a csigolyákat egymáshoz kapcsoló szalagokat. 
    A zsírszövet is kötőszövet. Sejtjei nagyok, gömb alakúak, bennük hatalmas zsírcsepp található. Sejtek közötti állományuk rendszerint nincs. Gyakran képződik zsírszövet a lazarostos kötőszövet állományaiban.
    A támasztószövetek felépítése a kötőszövethez hasonlóan, gazdag sejtek közötti állománnyal rendelkezik. Három típusát ismerjük. 
    A kordaszövet a gerinces állatok egyedfejlődése során megjelenő gerinchúr szövete. Sejtjei nagy víztartalmúak, sejtek közötti állománya enyvadó rostokban gazdag.
    A porcszövet rugalmas, áttetsző. Az üvegporc sejtjei nagyok, gömb alakúak. Többedmagukkal, kis csoportokban helyezkednek el a sejtközötti állományban. Rostokat az üvegporc nem tartalmaz. Üvegporc építi fel a porcos halak vázát, a légcső porcait stb. A rostos porc sejtjei az üvegporchoz hasonlóak, sejtközötti állománya azonban enyvadó és rugalmas rostokban gazdag. Ez a porctípus található meg a fülkagylóban, a csigolyák közötti porckorongokban. 
    A csontszövet sejtekből és szilárd sejtközötti állományból áll. Sejtjei oválisak, nyúlványaikkal egymáshoz kapcsolódnak. A csont hossztengelyével azonos irányban futó hajszálerek körül koncentrikus körökben helyezkednek el. Közöttük a teret az általuk termelt sejtek közötti állomány tölti ki, amely egyrészt szerves anyagokból, például sok enyvadó rostból, másrészt ásványi sókból, főleg kalcium- és magnézium-karbonátból és –foszfátból áll. A csontszövetbe a csontokat borító kötőszöveti csonthártyából harántirányban is lépnek be hajszálerek és idegek. 

2.3.3 Az izomszövetek
    Az izomszövetek összehúzékony fehérjeszálakat tartalmazó sejtekből vagy rostokból állnak. Ugyancsak három típusuk alakult ki. 
    A sima izomszövet sejtjei orsó alakúak, végük kihegyesedő. Sejtmagjuk a sejt közepén található. Akaratunktól függetlenül működik, összehúzódása lassú, de nagy erőkifejtésre képes, és nem fáradékony. A simaizomszövet gyakori a gerinctelen állatoknál, a gerinceseknél a zsigerek izomzatának felépítésére jellemző. 
    A vázizomszövet sokmagvú rostokból áll, ezek mérete embernél a 12 cm-es hosszúságot is elérheti. A sejmagvak a rostok szélén helyezkednek el, középső részüket az összehúzódásra képes fehérjeelemek töltik ki. Ezek periodikusan változó, egyszeresen és kettősen fénytörő lemezekből állnak, ami a mikroszkópos képen csíkozottságot eredményez. Ezért harántcsíkolt izomszövetnek is nevezik. A vázizomszövet gyors és nagyerejű összehúzódásra képes, de fáradékony. Mozgása akaratunkkal befolyásolható.
    A szívizomszövet különleges harántcsíkolt izomszövet, amely a vázizmok és a simaizomszövet előnyös tulajdonságait egyesíti. Izomsejtekből áll, melyek egymáshoz kapcsolódva elágazó rostokat képeznek, az egyes sejtek sejthártyái azonban vékony fonalak formájában látszanak a mikroszkópikus képen. Az így létrejövő rostok egymással is bonyolult szövedéket képeznek, aminek eredményeként a szívizomszövet egységes, óriási sokmagvú sejtnek is felfogható. Gyors, nagy erejű és igen kitartó munkavégzésre képes.

2.3.4 Az idegszövet
    Az idegszövet idegsejtekből és a közöttük elhelyezkedő gliasejtekből áll. Az idegsejtekre az ingerelhetőség és az ingervezetési képesség jellemző. A idegsejtet nyúlványaival együtt neuronnak nevezzük.

2.4. A csalánozók törzse
    A csalánozók eltérő funkciókat ellátó sejtjei szöveteket alkotnak, így az első valódi szövetes állatok. Őseik heterotróf egysejtű eukarióták voltak. A szivacsokkal párhuzamosan fejlődtek. A földtörténeti őskorban jelentek meg. Szerveződésük a bélcsíra szerveződési szintjén áll. Tömlő alakú testük sugarasan részarányos. Külső rétegük érzősejteket és összehúzékony hámizomsejteket tartalmaz. Belső sejtrétegüket mirigyhám képezi. A két sejtréteg között kocsonyás támasztólemez alakult ki. A harmadik csíralemez nem alakult ki, így a csalánozók nem testüreges állatok.
    Az űrbélbe a szájnyíláson keresztül a fogókarok segítségével jut be a táplálék. A fogókarok hámsejtjei között csalánsejtek találhatók, ezek segítségével szerzik zsákmányukat. A csalánsejtek száma egy fogókaron akár több ezer is lehet. A csalánsejtek belsejében méreggel telt kis üreg található. Érintésre a csalánsejt fedele felpattan, és a sejtből kivágódó tömlő segítségével a zsákmányállat testébe méreg kerül, amely azt megbénítja. A tapogatókarok a zsákmányt az űrbélbe gyömöszölik, ahol a mirigysejtek megemésztik, és a hasznosítható anyagokat felszívják. Az emészthetetlen anyagokat a test egyetlen nyílásán, a szájnyíláson keresztül távolítják el. 
    A csalánozók ivaros és ivartalan úton is szaporodnak. A csalánozók két megjelenési formája is ismert, a lebegő, úszó életmódot folytató medúzaforma, és az aljzaton, vízinövényeken élő polipforma. 

2.5 Testüreges állatok
    Az állatvilág evolúciójának következő új megjelenési formája a testüreg megjelenése volt. Az elsődleges testüreg evolúciós jelentősége kisebb, a másodlagos testüreg azonban minden csalánozónál fejlettebb állatban megtalálható.
    A testüreges állatok fejlődése már a földtörténeti őskorban kettéágazódott. Az egyik irányra jellemző, hogy a testszerveződés differenciálódása folytán megjelenő szájnyílás megegyezik az ősbélüreg nyílásával. Ebben a fejlődési irányban jöttek létre az ősszájú állatok. A másik fejlődési irányvonalban a bélcsíra másik pólusán új nyílás jött létre, ebből alakult ki a szájnyílás, az ősbélüreg nyílása pedig végbélnyílássá alakult. Ezek az újszájúak. Az ősszájúak és az íjszájúak mindvégig párhuzamosan fejlődve alakította ki a mai változatos állatvilágot. 

2.5.1 Az ősszájú állatok
    Ezt a szerveződést a mai állatvilában egyes féregtörzsek, a puhatestűek, valamint az ízeltlábúak mutatják. A fő evolúciós változások két fejlődési vonalon követhetők nyomon. A csalánozóktól a bordás medúzák törzsén keresztül levezethető a végbélnyílás nélküli laposférgek törzse, amely tulajdonképpen egy megnyúlt bélcsírának tekinthető. Az ősi laposférgektől az út az egyik irányban a hengeres férgeken keresztül a gyűrűsférgekhez vezet. A gyűrűsférgek szelvényezettségének továbbfejlődése az erősen differenciálódott ízeltlábúakhoz jut el, amelyek ennek az evolúciós iránynak a legfejlettebb csoportját képviselik.  Az ősi laposférgek másik fejlődési menete a szelvényezetlen puhatestűek kialakulását eredményezte. 

2.5.1.1 A laposférgek
    A laposférgek teste kétoldalian részarányos, hát-hasi irányban lapított. Kívülről csillóshám borítja, amely az alatta lévő simaizomszövettel bőrizomtömlőt alkot. Ez a mozgás szervrendszere. Bélcsatornájuk kétszakaszos, elő- és középbélből áll, vakon végződik, végbélnyílás nem alakult ki. Keringési és légzési rendszerük nincs. Kiválasztó szervrendszerük az elővesécske, ez távolítja el a bomlástermékeket. Az állat haladási irányában a test feji vége alakult ki, amely kívül érzéksejtekben, belül idegsejtcsoportokban gazdag. Ezek az idegsejtcsoportok a dúcok, gy az idegrendszer egyszerű dúcidegrendszer.
    Ma élő három osztályuk közül kettő képviselői gazdaszervezetek belsejében élve kész szerves anyagokat vesznek fel (paraziták), Így a testszerveződésük az életmódnak megfelelően módosult.
    Az örvényférgek osztályába patakokban élő, ragadozó laposférgek tartoznak. Szájnyílásuk a hasoldal közepe táján található, zsákmányszerzéskor garatjukat képesek kiölteni. A test feji végén fényérzékelő sejtcsoportok alakultak ki.
    A szívóférgek vagy mételyek kivétel nélkül a gazdaszervezetek megemésztett szerves anyagaival táplálkoznak.
    A májmétely a patások májában él. Tapadókorongjaival megkapaszkodik az epeutakon és izmos garatjával felszívja a táplálékot. Bélcsatornája faágszerűen elágazó. Lárvája előbb vízben, majd egy mocsári csigafajban él. Fejlett formában fűszálra kapaszkodik, és úgy jut a legelő állat bélcsatornájába.
    A galandférgek osztályába tartozó laposférgek bélcsatornája visszafejlődött, az állatok egész testfelületükön képesek a táplálék felvételére. Fejlődésük a májmétely fejlődéséjhez hasonlóan bonyolult, több lárvaalakon keresztül történik. Mind a lárvák mind a kifejlett alakok a gazdaszervezetben súlyos megbetegedéseket okoznak.
2.5.1.2 A hengeresférgek
    A hengeresférgek testének keresztmetszete általában kör, elnevezésük erre utal. Kültakarójukra jellemző, hogy a hámszövet kutikula borítja, ez fokozott védelmet biztosít. A bőr és az alatta lévő simaizomszövet a laposférgekhez hasonlóan bőrizomtömlőt képez. Keringési rendszerük és légzőrendszerük nincs. Kiválasztószervük módosult elővesécske. Váltivarúak vagy hímnősek. Evolúciós szempontból előremutató jelleg a háromszakaszos bélcsatorna kialakulása. Az elő- és középbél után itt jelenik meg először az utóbél, amely a végbélnyílással a külvilágba torkollik, biztosítva ezzel a táplálék egyirányú haladását.
    A fonálférgek osztályába szabadon és gazdaszervezetben élő fajok egyaránt tartoznak. A szabadon élők talajban, folyó- és állóvizekben élnek. A talajlakó fonalférgek az avar bomló anyagait fogyasztják, és mivel a jól szellőzött talajokban, óriási számban fordulnak elő (egy négyzetméter talaj termőrétegében egyedszámuk az egymilliót is elérheti), a lebontó folyamatokban nagy jelentőségűek. A fonalférgek gazdasejteket károsító képviselői az orsógiliszták. A sertés bélcsatornájában él a sertés orsógiliszta. Gyermekek végbelében fordul elő a hegyesfarkú bélgiliszta. A trichina nyers sertéshússal kerülhet az ember szervezetébe. Az 1-4 mm-es kis féreg a vérárammal az izmokba vándorol, ahol betokozódik, és súlyos izomgyulladást okoz.
    A húrférgek osztályába hideg vizű hegyi források és patakok lakói tartoznak. Gyakoriak itt a közönséges húrférgek.

2.5.1.3 A gyűrűsférgek
    A gyűrűsférgek testszerveződésének legjellemzőbb előremutató evolúciós sajátsága a szelvényezettség megjelenése. A szelvényezettség azt jelenti, hogy az állat teste egymás után következő gyűrűszerű részekre tagolódik. A gyűrűszerűen ismétlődő részek a szelvények. A szelvényezettség nemcsak külső sajátság, a belső szervek is szelvényezetten ismétlődnek. Az egyes szelvények belső válaszfalai vékony hártyák, amelyek az állat testét rekeszekre osztják.
    Testüket kívülről csillós- vagy csillótlan hengerhámsejtekből álló kültakaró borítja. A bőrizomtömlő kialakulása a gyűrűsférgekre is jellemző. Bélcsatornájuk háromszakaszos, tagolt. Légzési szervrendszerük nincs, keringési rendszerük azonban kifejlődik. Az ősszájú állatok közül itt jelenik meg először a tápanyagszállítás és a bomlástermékek szállításának önálló szervrendszere, amely a légzési gázokat szállítja. Kiválasztószervei a testszelvényenként ismétlődő, az elővesécskéknél fejlettebb vesécskék. Idegrendszerük is fejlett. Idegsejtekből csoportosult dúcokból és az őket összekötő idegtörzsekből áll. Többnyire váltivarúak, de hímnős csoportjaik is előfordulnak. 
    A kevésseréjűek osztályának képviselői a földigiliszták. Testszelvényeikből rövid serték erednek, amelyek megkönnyítik a mozgásukat. A talaj termőrétegében élnek. A talajrétegek lassú forgatásával, a talaj felaprózásával, az átszellőztetés javításával hasznot csinálnak. A közönséges földigiliszta megfelelő nedvességű talajon mindenütt előfordul. A kisebb vörös színű trágyagiliszta a bomló, korhadó anyagikban gazdag talajokat, komposztgödröket részesítik előnyben. Újabban tenyésztik is, és biohumusz előállítására használják.
    A nadályok osztályának jellemző faja az orvosi pióca. Kültakaróját vékony kutikularéteg fedi. Teste végén tapadókorong van, ennek segítségével tapad meg az áldozatán, amelyből azután vért szív. Nyálában véralvadásgátló anyag ún. hirudin van, amelyet a gyógyszeripar is felhasznál. Főleg állóvizekben fordul elő. 

2.5.1.4 Az ízeltlábúak
    Az ízeltlábúak a mai élővilág fajokban és egyedszámban is leggazdagabb törzse. Őseik a már szelvényezett testű ősi gyűrűsférgekből indulhattak fejlődésnek. Ma is élő képviselőik az ordovíciumból származnak, kialakulásuk azonban a korábbi földtörténeti időszakra tehető. Már az őskorban megjelentek, a kambriumban pedig legfejlettebb csoportjuk a háromkaréjú ősrákok a virágkorukat élték. 10 cm hosszú, szelvényezett testű állatok voltak, testük hosszirányban 3 részre tagolt. A tengerfenéken éltek és ragadozó életmódot folytattak. Kemény kültakarójuk védelmet jelentett az ellenségeikkel szemben. A perm időszakban haltak ki. A ma élő ízeltlábúak ősei három irányban differenciálódtak. A rákok, rovarok és pókszabásúak három fejlődési irányt képviselnek. A víztől való elszakadásukat erős, kiszáradásukat megakadályozó kültakarójuk tette lehetővé. 
    A törzs valamennyi osztályára jellemző, hogy szelvényezett testük a gyűrűsférgekhez képest továbbfejlődött. A testszelvények részben összenőttek, testtájakat alakítottak ki. Az ízeltlábúak három testtája: fej, tor, potroh. Kültakarójuk megerősödött, külső vázzá lett, amelynek alapanyaga kitin. A test szelvényeihez lábak kapcsolódnak. Bőrizomtömlőjük nincs, a kültakaróhoz belülről elkülönült izmok kapcsolódnak. Ez az izomzat harántcsíkolt izomszövetből áll. 

2.5.1.5 A rákok
    A rákok osztályába vízben élő és szárazföldön élő fajok egyaránt tartoznak. Fejük a torral együtt általában együtt egységes fejtorrá nőtt össze. Kitinvázukban mészsók rakódnak be, ezért kültakarójuk páncélszerűen kemény. A fejtor szelvényeihez tartozó ízelt lábak részben csápokká, részben a táplálkozást segítő szájszervekké, részben fejlett járólábakká alakultak át. Az első pár járóláb erőteljes ollóban is végződhet. A potrohszelvényeken is vannak lábak, ezek fejlettsége rendenként változó. A lábak vékony kültakaróján keresztül lélegeznek. Keringési rendszerük biztosítja a szövetek oxigénnel és tápanyagokkal való ellátását. Kiválasztószerveik a gyűrűsférgek vesécskéinek továbbfejlődött alakja. Idegrendszerük dúcidegrendszer.
    Az alsóbbrendű rákok közül vízben él az ágascsápú rákok rendjébe tartozó vízibolha. Fontos haltáplálék. A felsőbbrendű rákok közül a tízlábú rákok rendjébe tartozó legnagyobb testű rákunk a folyami rák. Hozzá hasonló, védett a kövi rák. A felemáslábú rákok rendjének fajai közül a hegyi patakok kavicsos fenekén él a közönséges bolharák. Az ászkarákok rendjébe számos szárazföldi faj is tartozik, így az érdes pinceászka.

2.5.1.6 A rovarok
Az ősi ízeltlábúak egy másik, rákokkal párhuzamos fejlődési iránya a szárazföldet meghódító rovarok megjelenését eredményezte. Ennek az iránynak az egyik zsákutcáját képviselik az önálló rendbe tartozó százlábúak. Elkülönült testszelvényeik száma száznál is több lehet. Mindegyik testszelvényhez egy pár ízelt láb kapcsolódik. Az első ízek fejjé nőttek össze. Valamennyien szárazföldiek. Gyorsan mozgó, ragadozó állatok. Kertekben, erdőkben gyakori a barna százlábú. 
    Az ősi százlábúszerű állatokból a devon időszakában fejlődtek ki a rovarok. Evolúciójuk a szárazföldön zajlott. Fejük hat szelvényből nőtt össze. A szelvényekhez tartozó ízelt lábak módosultak. Különböző hosszúságú csápjuk, valamint a táplálkozásban részt szerepet játszó szájszerveik végtageredetűek. Szemeik fejlettek. Toruk három testszelvény összenövéséből jött létre. Minden torszelvényen van egy pár járóláb, a hátsó két torszelvény függelékei a szárnyak is. Potrohuk 12 szelvényből áll, az ősi szelvényezettség ezen a tájon látszik leginkább. Az egyes szelvényeket rugalmas hártyák kötik össze, ezért a potroh tágulékony. Kültakarójuk változó keménységű kitin. Egyedfejlődésük során ezt többször levetik, levedlik. Az ivarérett rovarok már nem nőnek, így nem is vedlenek. Bélcsatornájuk tagolt. Kiválasztószerveik, a Malpighi-edények is a bélcsatornába torkollanak. Keringési rendszerük központja a potrohban van, a potroh oldalán találhatók légzőrendszerük nyílásai is. Idegrendszerük a gyűrűsférgek idegrendszeréhez képest fejlettebb dúcidegrendszer. Számos rendjüknek jól fejlett érzékszerveik vannak. Váltivarúak. Rendszerezésük a szárnyak száma és minősége, a szájszervek alakulása, valamint egyedfejlődésük menete szerint történik.
    A kérészek rendjébe karcsú testű, gyengén kitinizált rovarok tartoznak. Szárnyaik közül az első pár nagyobb, a második pár kisebb. Fejlődésük átváltozás. Ez azt jelenti, hogy egyedfejlődésük három szakaszból áll; a pete, a lárva és a kifejlett rovar imágó. A kikelő lárva nem hasonlít az ivarérett rovarra, az utolsó vedlése során következik be az átváltozás. A kérészek csak lárvaállapotban táplálkoznak. Agyagos folyómederben él a tiszavirág lárvája.
    Nagy testű, kiválóan repülőrovarok alkotják a szitakötők rendjét. Két pár keskeny, megnyúlt szárnyuk van, ezeket egymástól függetlenül is képesek mozgatni. Szájszervük rágó típusú. Az imágók és vízben élő lárváik is falánk ragadozók. Egyedfejlődésük átváltozás. A gyors röptű acsák legnagyobbja az óriás szitakötő. Gyengébben repülő képviselőik a légivadászok.
    Az egyenesszárnyúak rendjébe sorolt fajok testalkata lehet hengeres (tücsök), vagy oldalirányban lapított (szöcskék, sáskák). Két pár szárnyuk van. Az első pár kemény, pergamenszerű, egyenes szárny, a hátulsó pár hártyás. Nyugalomban az első pár a hártyás szárnyat eltakarja. Lábaik fejlett járólábak, a harmadik pár erős ugrólábbá módosult. Rágó szájszerveik vannak. Növényevők vagy ragadozók lehetnek. Ismert sajátságuk, hogy hangadásra képesek. A hangadó szerv kitinléc, amelynek kitinfogait egymáshoz dörzsölve adják ki a hangokat. Ennek megfelelően hallószerveik is vannak. A hangadásnak az ivarok egymásra találásában van jelentősége. Fejlődésük kifejlés. A kifejlés is három egyedfejlődési szakaszból áll, a lárva azonban hasonlít az imágóra, de szárnyai nincsenek. 
    A poloskák rendjébe tartozó fajok két pár szárnya közül az első pár csak félig hártyás, a másik fele erősen kitinizált, kemény. Szájszervük az ősi típusú szájszervből  levezethető szúró-szívó szájszervtípus, szipóka. Ennek segítségével állatok vagy növények testnedveit szívogatják, azzal táplálkoznak. Legtöbb fajuknak bűzmirigyeik is vannak, amelyek a toron nyílnak. Fejlődésük kifejlés. Ernyősvirágzatú növényeken gyakori a csíkos pajzsospoloska, gyümölcsfákon a bencepoloska,. A poloskákhoz tartozik a verőköltő bodobács is.
    A poloskákhoz közel áll a kabócák rendje. Testfelépítésük hasonló, de mindkét szárnyuk hártyás szárny. Egyes fajok hímjei hangadásra is képesek. Veszedelmes növényi kártevők a csoportban a levéltetvek.
    A recésszárnyú rovarok rendjének képviselőit két pár nagy felületű, puha szárny jellemzi. Gyenge imbolygó röptű rovarok. Rágó szájszerveik, egyeseknek szúró szájszerveik vannak. Vannak közöttük kifejletten nem táplálkozó fajok is. Jellegzetes képviselőik a hangyalesők és a fátyolkák. A hangyalesők lárvái a homokban apró tölcséreket ásnak, és annak mélyén várják a gödörbe csúszó rovarokat – főként hangyákat –, amelyeket ezután elfogyasztanak. Fejlődésük teljes átalakulás. Ez négy fejlődési szakaszból áll, ugyanis a lárva- és az imágóállapot közé egy nyugalmi szakasz, a bábállapot iktatódik.
    A rovarok egyik legnépesebb rendje a bogarak. Első pár szárnyuk kemény szárnyfedő, második pár szárnyuk hártyás szárny, ennek segítségével repülnek. Szájszervük rágó szájszerv. Fejlődésük teljes átalakulás. Életmódjuk rendkívül változatos. A ragadozó futóbogarak kevés kivételtől eltekintve hasznosak. A szervesanyag-lebontásban a temetőbogarak, a dögbogarak, a ganéjtúró bogarak és a keskenytestű holyvák nagy jelentőségűek. Az ormányosbogarak és a levélbogarak lombfogyasztók, közöttük veszedelmes növényi kártevők is vannak. 
    A lepkék rendjébe a két pár nagy felületű szárnnyal rendelkező rovarok tartoznak, a szárnyakat apró kitinpikkelyek borítják. Szájszervük nyaló-szívó szájszerv, a pödörnyelv. Teljes átalakulással fejlődnek. Lárvájukat hernyónak nevezzük. Általában növényevők. Nappali és éjszakai életmódot fojtató fajok is egyaránt akadnak közöttük. A pillangók, a fehérlepkék, a tarkalepkék, a boglárkalepkék, valamint a szemeslepkék családjai nappal repülnek. Éjszakai lepkék a bagolylepkék, a szenderek és az araszolólepkék. 
    A kétszárnyúak rendjébe tartozó fajok első pár szárnya hártyásszárny, második pár szárnyuk viszont kis bunkóban végződő nyeles képletté, billérré csökevényesedett. A billér érzékszerv, a testhelyzet érzékelésében játszik szerepet, és közvetve befolyásolja az első pár szárny mozgását is. Fejlődésük teljes átalakulás. A legyek szájszerve nyaló típusú. Lárváik a lábatlan nyűvek. A szúnyogok és a böglyök szúró-szívó szájszerveikkel gerinces állatok vérét szívják. A kétszárnyúak nagyobb része az ember számára káros. Betegségeket terjesztenek, növényeket károsítanak. Hasznosak a fürkészlegyek, melyek petéiket a nagyobb rovarok lárváiba rakják, és a kikelő nyűvek a lárvát elpusztítják. 
    A hártyásszárnyúak rendjébe sorolt fajok nevüket két pár erős, hártyás szárnyukról kapták. Szájszervük lehet rágó, vagy nyaló. Teljes átalakulással fejlődnek. A nőstények potrohának végén fullánk, vagy tojócső van. Az ide sorolt eltérő nagyságú és változatos fajok az ember számára nagyon jelentősek. A méhek közül a háziméh szájszerve nyaló típusú. Államokat hoznak létre, melyeket egy-egy királynő irányt. A dolgozók csökevényes ivarú nőstények, így a fajfenntartásban nem vesznek rész, csak táplálékot gyűjtenek és az ivadékokat gondozzák. A darazsak fészkeikben magányosan vagy társasan élnek. Ragadozók, de édes anyagokra, gyümölcsre is szívesen járnak. Csak a nőstények telelnek át, az új családokat egy-egy áttelelő nőstény alapítja. A hangyák a méhekhez hasonlóan ugyancsak államalkotók. Fullánkja csak kevésnek van. Általában a fejlett rágó szájszervükkel harapják meg a támadójukat, és a sebbe hangyasavat fecskendeznek.

2.5.1.7 A pókszabásúak
    Az ízeltlábúak ősi típusából a harmadik evolúciós irány a pókszabásúak megjelenését eredményezte. Ma is élő fajaikra jellemző, hogy csápjuk helyett az első testszelvénynek megfelelő végtagpár csáprágóvá alakult. Kültakarójában mészberakódás nincs. Testük két testtájból áll; az előtestből (fejtor), ami a fej és a tor összenövésének felel meg, és az utótestből, amely a potrohhal egyezik meg. Légzési rendszerük a keringési rendszerrel összefügg, a testfolyadék légzési gázokat is szállít. Kiválasztószervük a rovarokéhoz hasonló, a bomlástermékek a bélcsatornába jutva a végbélnyíláson keresztül ürülnek ki. Idegrendszerük dúcidegrendszer. Jellemző érzékszerveik az apró pontszemek, melyekből rendszerint több van. Fejlődésük közvetlen átalakulás nélkül történik. 
    A legkezdetlegesebb pókszabásúak a skorpiók osztályát képezik. Fejtoruk tagolatlan, potrohuk szelvényezettsége jól látszik. Csáprágójuk rövid, a második testszelvényen kialakuló tapogatólábuk nagy ollót képez, amely a zsákmány megragadására szolgál. Rotrohvégükön rendszerint méregmirigy nyílik. Európai faj a kárpáti skorpió.
    A pókok rendjébe tartozó fajok fejlettebb formát képviselnek. Testükön a szelvényezettség nem szembetűnő. Csáprágójuk erős karomban végződik, amelynek hegyébe méregmirigy torkollik. Négy pár járólábuk van. A pókok egy része fogóhálót sző, és az ebbe beleakadt zsákmányt fogyasztják el. A háló anyagát a potroh végén lévő szövőszemölcsökön nyíló mirigyek váladéka szolgáltatja. Elterjedt hálót szövő faj a koronás keresztespók és a darázspók. A farkaspókok nem szőnek hálót, zsákmányukra ráugranak, úgy fogják el.
    Külön rendbe tartoznak a hosszú lábú kaszáspókok és az atkák. Az atkák teste tagolatlan. A madarak és az emlősök vérét szívják a legnagyobb termetű atkák, a kullancsok.

2.5.1.8 A puhatestűek törzse
    Az ősi puhatestűek a földtörténeti őskorban alakultak ki. Evolúciójuk korán levált a laposférgek továbbfejlődő irányvonaláról, így ma élő képviselőik a gyűrűsférgekkel és az ízeltlábúakkal együtt fejlődtek. Három típusuk ismeretes: a csigák, a kagylók és a fejlábúak. A csigák és a kagylók meszes külső vázzal rendelkeznek, a fejlábúak váza egészen elcsökevényesedett. A csigáknak felcsavarodott házuk, a kagylóknak két teknőfélből álló héjuk van. Külső vázukat a hátoldalukon található mirigyhám a köpeny termeli. Bélcsatornájuk csoportonként az életmódnak megfelelően különböző. Keringési rendszerük a légzési gázok szállítását is végzi. A vízben élő fajok oldott oxigénnel, a szárazföldi fajok légköri levegővel lélegeznek. Idegrendszerük a laposférgekre emlékeztető, idegsejtcsoportokból létrejött dúcokból és az azokat összekötő idegrostnyalábokból áll. Általában hímnősek, és a fejlődésük átalakulás nélkül történik.
    A csigák osztálya a kambrium legelején vált külön a puhatestűek fejlődési vonalán belül. Számos csoportjuk a szárazföldet is meghódította. A csigák lába simaizomszövetből álló bőrizomtömlő, ennek féregszerű mozgatásával haladnak előre az aljzaton. Vízben élő fajaik egy része jól úszik. Fedőhámjuk mirigyekben gazdag. A nyálkaréteg nemcsak védi a testüket a kiszáradástól, de a száraz aljzaton való mozgásukat is megkönnyíti. A test feji végén tapogatók, azokon szemek találhatók. Szájukban erős reszelőnyelvük van, ennek segítségével fogyasztják el táplálékukat. A tengerekben élő fajok közül számos ragadozó és dögevő vagy korhadékfogyasztó is akad. 
    A kagylók ősei már a kambriumban éltek. Különösen gazdag volt a triász időszak a kegylófajokban. Víziállatok, tengerekben álló és folyóvizekben egyaránt élnek. A kagylóhéjat rugalmas sarokpánt nyitja szét, és igen erős izmok húzzák össze. Fejük csökevényes, szájnyílásuk körül csillóshám helyezkedik el, ennek segítségével áramoltatják a vizet a bélcsatornájukba, közben kiszűrik az apró élőlényeket, a szerves törmeléket, amellyel táplálkoznak. Lábuk segítségével lassú helyváltoztató mozgásra képesek. 
    A fejlábúak közé csak tengeri fajok tartoznak. A földtörténet korábbi szakaszaiban nagy jelentőségű csoport volt, napjainkban túljutottak virágkorukon. A csigaházas polipok a kambriumtól a karbon időszakáig nagy tömegben népesítették be a tengereket. Képviselőik ma is élnek. A mai fejlábúak nagy többsége külső váz nélküli; a héjképződmény lapos pajzs alakú lapocska formájában maradt csak meg a hátoldal kültakarója alatt. A láb a fejjel teljesen összenőtt, így alakult ki a fejláb. A fejláb nem egységes, karokra tagolt, ezek segítségével ragadják meg zsákmányukat. A láb hátulsó részéből, két szélének összenövéséből alakult ki a tölcsér. A köpeny üregébe szívott vizet ezen a tölcséren keresztül préselik ki, így mozognak az állatok. Legismertebb képviselőik a tintahalak, amelyek a nevüket onnan kapták, hogy menekülés közben sötét folyadékot fecskendeznek ki magukból, amely a támadókat elriasztja. A Földközi-tengerben élő közönséges polip a háromméteres hosszúságot és a 25 kg-s testtömeget is elérheti.

2.5.2 Az újszájú állatok
    A testüreges állatok törzsfejlődésének másik fő irányát képviselik. Fejlődésük az ősszájúaktól teljesen függetlenül ment végbe. Az egész csoportra jellemző, hogy a szájnyílásuk nem a bélcsíra ősszájnyílásának felel meg, hanem újonnan képződik. Az ősszájnyílás az egyedfejlődés során végbélnyílássá alakul vagy eltömődik. Az első újszájú állatok a földtörténeti őskor végén alakultak ki. 

2.5.2.1 A tüskésbőrűek törzse
    A tüskésbőrűek ősi szerveződésű állatcsoportot alkotnak, amely már a földtörténet őskorában kialakult. Fejlődésük hamar elvált az újszájúak fő irányvonalától is, és sajátos szerveződési szinten megrekedt. Valamennyi fajuk tengerekben él.
    Kültakarójuk egyrétegű csillóshámból áll. Nevüket az alatta elhelyezkedő mészlemezekről és az azok felszínéről eredő függelékeikről kapták. Ezek a lemezek illeszkedhetnek szorosan, vagy csak egészen lazán, mozgékonyan kapcsolódnak egymáshoz. Testük sugaras szimmetriájúnak tűnik, belső szerveik alapján azonban kétoldalian részarányos. Jellegzetes szervrendszerük a vízedényrendszer. Ez egy meszes falú központi csőrendszerből áll, amelyhez vékony, nem meszesedő, izmos sugárcsatornák kapcsolódnak. Ezekből a csatornákból a likacsos mészlemezeken keresztül apró, tömlőszerű lábacskák nyúlnak ki, amelyek ha vízzel teltek, szorosan kapcsolódnak az aljzathoz. Ha nincs bennük víz, a lábacskák elválnak az aljzatról, és az állat elmozdul. A lábacskák a helyváltoztatáson kívül tapogatásra és zsákmányszerzésre is alkalmasak. A vízedényrendszer kapcsolatban áll a külvilággal, benne tengervíz található. Bélcsatornájuk háromszakaszos. Keringési rendszerük, légzőszervük nincs. Idegrendszerük egyszerű, központi része a szájnyílás körül alakult ki. Váltivarúak. Átalakulással fejlődnek, lárváik férgekre emlékeztetnek, kétoldali szimmetriát mutatnak.
    Ragadozók, főleg csigákat és kagylókat zsákmányolnak. Egyes fajoknak ragadozószerveik alakultak ki, mások testen kívül emésztve táplálkoznak. A sekély tengerektől a nagyobb mélységig egyaránt előfordulnak. Öt osztályuk van: a tengeri sünök, a tengeri csillagok, a tengeri kígyókarú csillagok, a tengeri liliomok, valamint a tengeri uborkák osztályai.

2.5.2.2 Az elő-gerinchúrosok
    Az elő-gerinchúrosokat zsákállatoknak is nevezik, mert testüket zsákszerű szénhidrátokból felépülő burok védi. Nincsenek rokonságban a tüskésbőrűekkel. Jellemző szervezeti sajátosságuk, hogy lárvaállapotban testük farki részében egy belső tengelyváz alakult ki. Ez a gerinchúr. A gerinchúrt kordaszövet építi fel, melynek sejtjei magas víztartalmúak, duzzadtak, így a test rugalmas merevítését biztosítják. Bélcsatornájuk falát nyílások törik át, a rajtuk keresztüláramló vízből veszik fel az oxigént. Ez a két szervezeti sajátosság fontos előremutató evolúciós bélyeg. Keringési rendszerük a légzési gázok szállítását is végzi. Idegrendszerük központi része a gerinchúr felett, a hátoldalon található csőszerű szerv, amely az ektodermából alakult ki. Két osztályuk van.
    A farkos zsákállatok osztályába apró, néhány milliméteres állatok tartoznak, bár az őket körülvevő szénhidrátzsák jóval nagyobb. Tengerekben élnek, lebegő életmódot folytatnak, és a vízből kiszűrt szerves törmeléket fogyasztják.
    Hasonló táplálkozásúak, csak helyhez kötött életmód jellemzi a másik osztály tagjait, a nagyobb testű aszcídiákat. Lárváik szabadon úsznak. Mivel gerinchúr csak az állat farki részében van, a kifejlett aszcídák nem rendelkeznek gerinchúrral. 

2.5.2.3 A fej-gerinchúrosok törzse
    A fej-gerinchúrosok kialakulása az ősi elő-gerinchúrosokból közvetlenül levezethető. Egész életükben megmaradó gerinchúrjuk van, amely az állat testén végighúzódik, még a feji végükbe is behatol. Belső szelvényezettség jellemző rájuk. Kültakarójuk egyrétegű hám. Bélcsövük első szakasza a légzés funkcióját is ellátja. Keringési rendszerük testüket behálózó csőrendszer, központi része, a szív is egy vastagabb falú érszakasz. Idegrendszerük központi része hosszú, csőszerű, a gerinchúr felett helyezkedik el. Mozgásukat a testen kívül végighúzódó úszószegély segíti. Váltivarúak.
    Legismertebb képviselőjük a néhány centiméter hosszú lándzsahal. Fűzfalevélszerű testüket a tengerfenék homokjába ássák, ott keresik táplálékukat.

2.5.2.4 A gerincesek törzse
    Mai képviselőik nemcsak az újszájúak, az egész élővilág legfejlettebb törzsét alkotják. Kialakulásuk a földtörténeti ókor kambrium időszakának végén következett be. Pontos leszármazásuk tisztázatlan. Minden gerincesre jellemző, hogy a testük belső rugalmas szilárdító váza a gerincoszlop, amely fejlődéstanilag a gerinchúrból levezethető, azonban porcszövetből és csontszövetből áll, amely így fokozottabb terhelés elviselésére képes. Testük kétoldalian részarányos, fejre és törzsre tagolódik. Belső szerveik elhelyezkedése a szelvényezettség továbbfejlődött sajátságait mutatja. Idegrendszerük csőidegrendszer, amely a hátoldalon, keringési rendszerük központi szerve, a szív pedig a hasoldalon helyezkedik el. Légzőszervük az előbélből alakult ki. Kiválasztószerveik páros vesék. Váltivarúak.
    Rendszerük nem egységes. A ma leginkább elfogadott rendszerünkben hét osztályukat különböztetjük meg.

2.5.2.4.1 A körszájúak
    A körszájúak osztályába vízben élő, egyszerű felépítésű, állkapocs nélküli gerincesek tartoznak. Édesvízi és tengeri fajaik is ismertek. Számos csoportjuk már kihalt. Hazai vizekben is él a pataki orsóhal. 

2.5.2.4.2 A porcos halak
    A porcos halak osztályára jellemző, hogy testük váza porcszövetből épül fel. A porcsejtek sejtközötti állománya sok meszet tartalmaz, így kemény. Úszóhólyagjuk még nincs. Farokúszójuk aszimmetrikus, felső lebenyük nagyobb az alsónál.
    Megnyúlt, két oldalról lapított testfelépítés jellemzi a cápákat. Háromszög alakú éles fogaik a szájüreg kültakaróján ülnek, ragadozók. Hát-hasi irányban lapított a ráják teste. Ugyancsak ragadozók. A zsibbasztó rája izomeredetű zsibbasztó szervében elektromos áramot termel, azzal bénítja meg zsákmányát. 

2.5.2.4.3 A csontos halak
    A csontos halak osztályára jellemző, hogy csontszövetből felépült csigolyákból álló gerincoszlop a test belső szilárd váza. Kültakarójuk többrétegű mirigy- és hámsejtekből, illetve kötőszövetből áll. Képződményei a pikkelyek, amelyek a halak testét borítják. Izomzatuk szelvényezett kötegekből áll, melyet vázizomszövet épít fel.
    Bélcsatornájuk háromszakaszos, légzőszervük a kopoltyú, amely az előbélből alakult ki. Úszóhólyagjuk van, ez szabályozza a hal sűrűségét. Keringési rendszerük egy vérkörből áll, központi szerve a kétüregű szív. Kiválasztószerveik a páros vesék és a kopoltyúk. Valamennyi fajuk édes- és tengervizekben él, mozgásukat páros és páratlan úszóik segítik. A vízi életmóddal kapcsolatosan alakult ki sajátos áramlásérzékelő szervük az oldalvonal.
    Megtermékenyítésük külső, testen kívüli. A nőstények petéiket, az ikrákat nagy tömegben rakják az aljzatra, vagy a vízinövények leveleire, a hím állatok ezt követően termékenyítik meg azokat. Ragadozó és növényevő fajaik egyaránt vannak. 
    Az osztály porcoshalakhoz legközelebb álló képviselői a kecsegefélék. Vázuk még porcos, de már a csontszövet is megjelenik benne. Ide tarozik a kecsege, a viza, és a tokhal.
    A valódi csontos halak közül tengeri faj a hideg tengerekben hatalmas rajokban vándorló hering, amely lebegő, úszó, apró élőlényekkel táplálkozik. A szardínia a Földközi-tenger hasonló életmódú, gazdaságilag fontos hala. Nagy testű tengeri ragadozók a tőkehal és a tonhal.
    Hazai vizeink jellemző halai: az amur, a ponty, a kárász és keszegfélék, ragadozó halaink a csuka, a harcsa és az angolna. Oxigéndús hideg patakokban él a sebes pisztráng.
    Evolúciós szempontból különösen jelentősek a bojtosúszójú halak, amelyek a kétéltűek felé mutató fejlődési sajátosságokkal rendelkeznek. Páros úszóik belső vázfelépítése a kétéltűek végtagvázára emlékeztet. Ma már egyetlen fajuk, a maradványhal él csak. Tengerlakó, páros úszóikra támaszkodva szívesen vándorol a tengerfenéken. Kihalt formáik között olyan típusok is előfordultak, amelyek képesek voltak elviselni a szárazra kerülést is. Ilyenkor bélcsövük megnagyobbodott szakaszának nyálkahártyáján keresztül légköri levegővel lélegeztek.

2.5.2.4.4 A kétéltűek
    A gerincesek továbbfejlődése a bojtos úszójú halak már kihalt formáin keresztül vezethetett a kétéltűek kialakulásáig. Első típusaik megjelenése a devon korszak idejére esett. Az elmocsarasodó parti vizekben az oxigénhiány meghatározó evolúciós tényező lett. Azok a fajok, amelyek képesek voltak levegő oxigénjét is felhasználni, elterjedtek az új élettérben. 
    A kétéltűek egyedfejlődésük első szakaszát a vízben, második szakaszát részben a szárazföldön töltik, erre utal az elnevezésük is. A szárazföldre való kilépés a testszerveződés alapvető változásait eredményezte. Megjelentek a járólábak, amelyeket egymástól elkülönült, kiegyénült izmok mozgattak. Légzőszervük lárvaállapotban a kopoltyú, kifejlett állapotban az előbélből kifejlődő egyszerű tüdő, amely lehetővé tette a légköri légzést. Emellett azonban a nedves bőrön keresztül történő gázcsere is nagy jelentőségű.
    A szárazföldi gerincesek bőrhámja elszarusodik; a szaruréteg a kiszáradástól védi a bőt. A kétéltűek bőrhámja többrétegű, csak enyhén elszarusodó laphám, amely még nem nyújt elegendő védelmet a kiszáradás ellen, ezért a kétéltű állatok élete még a vízhez kötődik. A lazarostos kötőszövetből felépülő irharétegben nagy bogyós mirigyek végkamrái találhatók. Ezek a mirigyek a bőr felszínét nedvesítő nyálkát, és undort keltő, mérgező, védekezésre szolgáló fehérjéket termelnek.
    A kétéltűek legtöbbje változtatja a színét. Ez abból adódik, hogy az irhában elhelyezkedő pigmentsejtekben hormonhatásra a festékszemcsék hol szétszórt, hol koncentrált helyzetet vesznek fel. A bőralja többrostos kötőszövetből áll.
    A kétéltűek keringési rendszere két vérkörre különült, szívük háromüregű. Érzékszerveik és idegrendszerük a halakénál fejlettebb. A végbélnyílás, a kiválasztószervek és az ivarnyílás egy közös testnyílás formájában kloákát képezve torkollik a külvilágba. Szaporodásuk vízhez kötött. A megtermékenyítés külső, akkor megy végbe amikor a nőstény a petéit lerakja. Mindig vízbe petéznek és a lárvák is ott fejlődnek.
    A kétéltűek nedvességhez kötött állatok. Többségük jól úszik, egy részük kifejlett állapotban is a vízben él. A víztől a szárazon élők sem tudják függetleníteni magukat, mert testük könnyen kiszárad. Ezért napközben, vagy száraz időben a talajban, az avar alatt húzzák meg magukat, és csak párásabb alkonyati, éjjeli órákban vagy eső után mozognak. Csak édesvízi és szárazföldi fajaik vannak. A trópusi esőerdőkben számos lomblakó kétéltű faj él. Petéiket a fatörzsek mélyedéseiben vagy a levelek között összegyűlő esővízbe rakják. 
    A farkos kétéltűek alosztályába tartozó fajokra jellemző, hogy mind lárva-, mind pedig kifejlett állapotban van farkuk. Hazai fajaink a tarajos, a pettyes és az alpesi gőte, valamint az árnyas hegyvidéki erdőkben élő foltos szalamandra. 
    A farkatlan kétéltűek alosztálya a békákat foglalja magába. Csak lárvaállapotban van farkuk, ilyenkor a lándzsahal mozgásszervéhez hasonló úszószegély segítségével mozognak. Hazai békáink közül a levelibéka a lombkorona lakója. Tapadókorongos lábaival ügyesen mozog a levelek között. A talajon mászva éjszaka jár zsákmánya után a zöld és a barna varangy. Az útszéli pocsolyák lakója a vöröshasú unka.  Hosszú lábaival hatalmas ugrásokra képes a vizek partjától messzire nem merészkedő kecskebéka és a mocsári béka. Közvetlen testvérfajaik az erdei béka és a gyepi béka, amelynek az avar alatt, illetve nedves hegyi réteken élnek. A szárazabb területeken is előforduló ásóbéka a kiszáradás elől napközben mélyen a talajba ássa be magát.

2.5.2.4.5 A hüllők
    A hüllők az első igazi szárazföldi gerinces állatok. Egyedfejlődésük a víztől teljesen független. A bojtosúszójúakhoz közel álló őseik a karbon korszak elején jelentek meg. Bőrükből hiányoztak a mirigyek, az elszarusodó hám nagy pikkelyek formájában védte a testet a kiszáradástól és más külső hatásoktól. A szárazon rakták le a pergamenhéjú tojásokat, amelyekben az embrió számára a kifejlődést tartalék tápanyag biztosította. A hüllők fejlődésének csúcsát a triász és a jura időszak jelentette. A kréta időszak végére a megváltozó körülményekhez egyre kevésbé tudtak alkalmazkodni, és a harmadkor elején fokozatosan kiszorították őket az emlősök. 
    A ma élő hüllők közös előremutató tulajdonsága, hogy szívük négyüregűvé vált, bár a két vérkör elkülönülése nem tökéletes. Tüdejük belső felülete nagyobb, így a bőrlégzésre már nincs szükségük. Fejlődésük közvetlen, lárvaalakjuk nincsen. 
    A felemásgyíkok rendjébe egyetlen faj tartozik, a hidasgyík, amely élő kövületnek tekinthető. Szervezetében több élőlénycsoport bélyegeit egyesíti, és olyan sajátosságok figyelhetők meg rajta, amelyek csak a kihalt őshüllőkön voltak meg. Új-Zéland szigetén él, a kipusztulás szélén áll.
    A pikkelyes hüllők rendjébe a gyíkok, a kaméleonok és a kígyók tartoznak. A gyíkok négylábú hüllők, rövid tolólábaikkal mozognak, mozgásukat a törzs kígyózó mozgása is segíti. Hazai fajaik közül a fürge gyík és a zöld gyík a legelterjedtebb. A kaméleonok a trópusi és szubtrópusi területek hüllőik. A lombozatban kiölthető nyelvük segítségével vadásznak rovarokra. Szemeiket egymástól függetlenül is képesek mozgatni. A kígyóknak nincs lábuk, kígyózó mozgásuk közben haladásukat a sok bordapár összerendezett mozgása és hasoldaluk szarupajzsai segítik. Mellcsontjuk nincs. Táplálékukat egészben nyelik le. Állkapcsuk felfüggesztése laza, vázelemeit rugalmas rostokból álló kötőszöveti szalagok kapcsolják össze, így lehetséges, hogy a testük átmérőjénél nagyobb állatot is képesek lenyelni. A vízisikló és a kockás sikló vízparton, nedves réteken élnek. A keresztes vipera és a parlagi vipera ugyancsak előfordul hazánkban. Csöves méregfogaikkal megbénítják zsákmányukat, mielőtt elfogyasztják. Mérgük emberre is veszélyes.
    A teknősök rendjébe tartozó állatok testét szarupajzsokból és csontlemezekből álló teknő borítja. Ez a páncél a hátoldalon összenő az állatok gerincével. Állkapcsukat éles szarukáva szegélyezi. Nálunk is előforduló a ragadozó mocsári teknős. Vizekben él, csak tojásait lerakni és napozni jön ki a szárazföldre. Vannak szárazföldi teknősök is. Ezek növényevők, főleg gyümölcsöket fogyasztanak. Közülük óriási méreteivel tűnik ki a galapagoszi elefántteknős.
    A krokodilok rendje a legfejlettebb hüllőket foglalja magában. Testüket pikkelyek és csontos szarupajzsok borítják. Fogaik valódi fogmederben ülő fogak. Négyüregű szívükben a válaszfalak tökéletesek. Testüregüket az itt először kialakuló rekeszizom mellüregre és hasüregre osztja. Hazájuk a forró égöv. Afrikában él a 10 méteresre is megnövő nílusi krokodil.

2.5.2.4.6 A madarak
    A földtörténeti jura korszakban a hüllők köréből kivált egy csoport, amelynek evolúciója a mai madarak kifejlődését eredményezte. A hüllőkhöz közelálló ős, az ősgyíkmadár – Archeopteryx – tökéletesen ép lenyomatát Németországban találták meg. Ezen hüllőkre emlékeztető vonásokon kívül madárjellegek i mutatkoztak. Farka hosszú volt, csigolyákból állt, testét azonban tollruha borította. 
    Testszerveződésüket a repülő életmód alakította ki. Kültakarójuk mirigyekben szegény, bőrük száraz. Testüket módosult szarupikkelyek, tollak fedik. Tollazatukat a farkcsíkmirigy váladékával zsírozzák.  A toll központi tengelye a gerinc, amely a csévében folytatódik. A cséve illeszkedik a madár bőréhez. A tollgerincről vékony szarunyúlványok, tollsugarak erednek, amelyeket vékony, horgokban végződő szaruszálacskák kapcsolnak egymáshoz, ezek a tollágak. A tollágak és a tollsugarak együtt a zászlót alkotják.  A tollak kemény, merev gerincű fedőtollak vagy lágyabb gerincű, laza zászlójú pehelytollak lehetnek. A tollazat kiváló hőszigetelő. A repülésben a szárny evezőtollai és a farok kormánytollai a fontosak. Lábaikon a tollak hiányoznak, azokat a hüllők kültakarójára emlékeztető szarupikkelyek fedik. A szájnyílásuk körüli szarukáva kemény csőrré módosult. Mellső végtagjuk szárnnyá alakult. A repülő életmódnak megfelelően légzési rendszerük fejlett, a legfejlettebb a gerincesek között. Keringési rendszerükben a kis és a nagy vérkör tökéletesen elkülönült. Ezzel együtt állandóvá vált testhőmérsékletük. Szaporodásuk meszes héjú tojásokkal történik. A tojások úgy keletkeznek, hogy a női ivarutakban végighaladó érett petesejt köré először fehérjében, majd mészben gazdag mirigyváladék rakódik. A tojásokat rendszerint mindkét ivar, egymást váltva, testének melegével költi ki. Ha a kifejlődő fiókák csupaszok gyámoltalanok, szüleik gondoskodására szorulnak, a fiókák fészeklakók. Ha a kikelést követően néhány órán belül megszáradnak, rögtön járni, önállóan táplálkozni képesek, fészekhagyóak. Testalkatuk, csőrük, lábuk az élőhelyük és életmódjuk szerint alakult. Több mint száz családjukat ismerjük. Rendjeiket tipikus képviselőikről nevezték el. 
    A futómadarak több rendet is magukba foglalnak. Repülni nem tudnak, igen erős kétujjú futólábuk van. A ma élő legnagyobb madár az afrikai szavannák futómadara, a strucc. Dél-Amerikában élő fajrokona a nandu.
    A szárnnyal evezők rendjébe a tengeri úszómadarak, a pingvinek tartoznak. Repülni nem tudnak, úszás közben szárnyaikkal eveznek, úszólábaikkal csak segítenek ebben. Testüket apró pikkelyszerű tollak fedik. A déli féltekén honosak. A császárpingvin nagy kolóniákban költ az Antarktiszon.
    A viharmadár-alkatúak az óceánok és a nyílt tengerek madarai. A legkiválóbb repülők közül kerülnek ki. Az albatroszok napokig szállnak rezzenéstelen szárnnyal a nyílt víztükör fölött. Rokonaik a gödényfélék a Duna deltájában napjainkban is költenek.
    A gólyaalkatúak karcsú, oldalról lapított, nagy testű madarak. Hosszú gázlólábukról könnyen felismerhetők. Járásuk lassú. Fiókáik fészeklakók. A gémfélék repülés közben a nyakukat „S” alakban görbítve a hátukra fektetik. A gólyafélék előrenyújtott nyakkal szállnak.
    A lúdalkatúak úszómadarak. Csőrük széles, a végén kanálszerűen ellapuló, pereme finoman redőzött. Alkalmas arra, hogy a vízből a táplálékot kiszűrje. Lábuk úszóláb, ujjaik között úszóhártya feszül. Fiókáik fészekhagyók. A kacsafélék, a lúdfélék, és a hattyúfélék közül hazánkban több faj is fészkel.
    A sólyomalakúakat nappali ragadozóknak is nevezik. Csőrük kemény, horgas tépőcsőr, lábuk erős, hegyes karmokat viselő markolóláb. Kiváló repülők. Egyedül vagy párosával élnek. Fiókáik fészeklakók. A keselyűfélék nagy termetű döggel táplálkozó madarak. A vágómadárfélék a sasokat, ölyveket, héjákat és kányákat foglalják egy családba. Az egyes csoportok repülés közben jól elkülöníthetők. A kányák farka villás, a héjáké hosszú keskeny, az ölyveké és a sasoké pedig legyezőszerű. A vágómadarak vadászatuk közben szívesen keringenek a vadászterületük felett, kihasználva a felszálló légáramlatokat. A sólyomfélék karcsútestű sebes röptű madarak, szélsebesen támadják meg a levegőben zsákmányukat.
    A tyúkalkatúakat kerek szárnyuk és nehézkes repülés jellemzi. Lábaik kapirgálólábak. Fiókáik fészekhagyók. Ilyen például a fogoly, a fürj és a vadászfácán.
    A lilealkatúak rendje a szalonkákat, cséréket, sirályokat, liléket foglalja magában. Csőrük hosszú egyenes. Nagyobb részük a vízparton költ. Jó repülők, és jól úsznak. Fiókáik fészekhagyók.
    A galambalkatúak rendjét jó repülés és kiváló tájékozódóképesség jellemzi. Csőrük gyenge, puha bőr fedi. Magevők. Fészeklakó fiókáikat begyükből felöklendezett „begytejjel” táplálják. 
    A papagájalkatúak trópusi mag- és gyümölcsevő madarak. Fiókáik fészeklakók.
    A kakukkalkatúak egyetlen hazai faja a kakukk. Fészket nem rak, tojásait más madarak fészkébe csempészi, és azok költik ki. Hasznos hernyópusztító. 
    A bagolyalkatúak életmódja a nappali ragadozókéra emlékeztet, testfelépítésük is részben hasonló. A két rend azonban fejlődéstani szempontból távol áll egymástól, a hasonló testszerveződést és hasonló életmódot alakította ki. Tollazatuk puha, repülésük zajtalan. Szemük előre néz. Csőrük rövid, erős, kampós. Ujjaik hegyes. Vaskos karmokban végződnek. Lábuk is tollas. Zsákmányukat egészben nyelik le, az emészthetetlen maradékot visszaöklendezik. Ezek a bagolyköpetek. Látásuk és hallásuk kiváló. Csak éjszaka járnak zsákmány után, főleg apróbb rágcsálókkal táplálkoznak. Fiókáik fészeklakók. Legnagyobb testű baglyunk az uhu.
    A sarlósfecske-alkatúak kiváló röptű madarak. Repülő rovarokkal táplálkoznak, fiókáik fészeklakók. Ebbe a rendbe taroznak a trópusokon élő kolibrik is. Csőrük hosszú nyelvük kiölthető, ezek segítségével a virágok előtt lebegve nektárral táplálkoznak. A legapróbb testű madarak közülük kerülnek ki.
    A harkályalkatúak rendjébe kemény, vésőcsőrű madarak tartoznak. Nyelvük hegyes, hosszan kiölthető, alkalmas arra, hogy rovarokat és rovarlárvákat a segítségükkel a fából ki lehessen piszkálni. Lábuk kúszóláb, lábujjaik közül kettő előre kettő pedig hátrafelé áll. Faodvakban költenek, fiókáik fészeklakók.
    A verébalkatúakat azelőtt énekesmadaraknak is nevezték. A madarak legnépesebb rendjét alkotják. Lábuk lépegető- vagy szökdécselőláb, négy ujjukból három néz előrefelé. Alsó gégefedőük fejlett, ez a hangadó szervük. Fiókáik vakon és csupaszon jönnek a világra, fészeklakók. Rovarokkal, magvakkal táplálkoznak. Ide tartoznak: a pacsirtafélék, a fecskefélék, a sárgarigófélék, a varjúfélék, a cinegefélék, a rigófélék, a pintyfélék és a verébfélék.

2.5.2.4.7 Az emlősök
    A madarakhoz hasonlóan az emlősök is a jura korszak őshüllőitől származnak. Már a karbon időszakában fejlődésnek indultak az emlősszerű hüllők, de evolúciójuk felgyorsulása a perm időszak közepén az őshüllők fokozatos kihalásával párhuzamosan indult meg. A kréta időszak alatt az ősi típusú emlősök mellett kialakultak az erszényesek, majd az első méhlepényesek is. A harmadkor elejére rendjeik már mind megjelentek.
    Minden emlősállat testét szaruból álló szőrzet borítja. A hámmal borított szőrtüsző mélyen az irhába húzódik. A szőr részei: a bőrből kiemelkedő nyél és a szőrtüszőben lévő gyökér, ennek megvastagodó része a szőrhagyma. Utóbbi szoros kapcsolatban áll az irha sok eret és ideget tartalmazó képletével, a szőrszemölccsel, amely táplálja a szőrszálat, és a szőr által felvett ingereket ingerületté alakítja. 
    Az emlősök ujjvégeit jellemző szaruképződmények védik. Ezek a karom, a pata, a csülök és a köröm.
    Az emlősök bőrében sok mirigy található. A faggyúmirigyek a szőrtüszőkbe öntik váladékukat. A faggyú védi a bőrt a kiszáradástól. A verejtékmirigyek a bőr felszínére juttatják a verejtéket. Verejtékezés a hőszabályozásban és a kiválasztásban fontos, ugyanakkor a verejték finom savköpenyt képez a bőr felszínén, ami főként a baktériumok és a gombák ellen védi a bőrt.
    Az emlősök testszerveződése, végtagjaik felépítése az életmódjukat tükrözi. Legtöbb fajuk a szárazföldön él, de vannak köztük olyanok is, amelyek visszatérnek a vízbe, és a vízi életmódhoz tökéletesen alkalmazkodtak. Egy csoportjuk a repülő életmódra tért át.
    Szájüregükben fogmederben ülő, valódi fogak vannak. Ezek alakja és száma a táplálkozástól függ, s a rokonsági kapcsolatok megállapításánál fontos. A keringési rendszerük a madarakéhoz hasonlóan két vérkörű. Testhőmérsékletük állandó. Gázcseréjük a nagy belső felületű tüdőben megy végbe. Szervezetük működését fejlett idegrendszer és kémiai szabályozás irányítja. Az utód az anyaméhben fejlődik. 
    Az emlősök három fejlődési irányát tükrözik a ma élő fajok. Ezek az irányok rendszertanilag három önálló alosztályt képeznek.
    Fejlődéstanilag a legősibb csoport a tojásrakó emlősök alosztálya. A hüllőktől való származásuk egyik bizonyítéka, hogy a végbelük kloákává szélesedik ki, így a szájnyíláson kívül ez az egyetlen testnyílásuk van. Tojásokkal szaporodnak, és azokat testük melegével költik ki. Igazi emlőjük nincsen, csak azok kezdeménye alakult ki. A kifejlett állatoknak nincsenek fogaik, állkapcsaikat szarulemezek borítják. Képviselőik: ausztráliai hangyászsün, és a kacsacsőrű emlős. 
    Az erszényesek alosztályába már elevenszülő állatok tartoznak. Kloákájuk nincsen. A méhlepény még nem alakult ki, kicsinyeik csak rövid ideig fejlődnek az anyaméhben, világrajövetelük után az anya hasoldalán található bőrredőbe, az erszénybe másznak föl, és ott fejlődnek tovább, miközben az anyjuk emlőiből táplálkoznak.
    Az erszényesek legjellegzetesebb képviselői a kenguruk. Növényevők. Az eukaliptuszok levelét fogyasztja az erszényes medve, a koala. Ausztrália erszényes állatvilágának kialakultak a különböző ragadozó típusai is. Az erszényes nyest és a talán már kipusztult erszényes farkas apróbb erszényesekkel táplálkoznak. Az oposszumok patkány méretű erszényesek. Egyes képviselőik Észak-Amerikában élnek, igazolva azt, hogy valamikor a csoport elterjedési területe a mainál nagyobb volt. Mivel az oposszum fán él, így kevésbé jelentettek számára konkurenciát a fejlettebb méhlepényesek. 
    A méhlepényesek a földtörténeti újkor elején alakultak ki az ősi rovarevő-ragadozó erszényes emlősökből.
    Legegyszerűbb képviselőik a rovarevők rendjébe tartoznak. Fogazatuk nagyszámú, apró, hegyes, kúp alakú fogakból áll. 
    Az ősi rovarevőkből hamar kivált a denevérek rendje. Ezek az állatok repülő életmódra tértek át. Fogazatuk a rovarevőkével megegyező, táplálkozásmódjukban annyi az eltérés, hogy a denevérek alkonyattól hajnalig repülő rovarokra vadásznak. Repülés közben nyitott szájukból ultrahangot bocsátanak ki, és ennek visszaverődése alapján tájékozódnak. Így mérik be zsákmányukat is, amelyet nagy biztonsággal fognak el. A repülő életmód a testfelépítésükön is tükröződik, ujjaik, illetve elülső és hátulsó végtagjaik között bőrredő feszül, ennek segítségével repülnek. Nappal fejjel lefelé lógva pihennek és a téli álmukat is így alusszák.
    Az ősi rovarevőktől különült el egy másik evolúciós irány is. Ez a fejlődési vonal a főemlősök rendjének kialakulásához vezetett. Fogazatuk különböző típusú és funkciójú fogakból áll. Metszőfogaik laposak, szélesek a harapást szolgálják. Szemfogaik hegyesek, kúp alakúak, a táplálék megragadását teszik lehetővé. Gumós felszínű őrlőfogaikkal az elfogyasztott táplálékot őrlik meg. Öt ujjuk van, a talpukon járnak. Szemeik előre néznek. Ide tartoznak: a félmajmok (makimajmok), szélesorrú (újvilági) majmok, csuklyásmajmok, bőgőmajmok, selyemmajmocskák, keskenyorrú majmok, és az emberszabású majmok is.
    A foghíjasok rendje több eltérő életmódú állatcsoportot is magába foglal. Közös sajátosságuk, hogy fogazatuk ősi típusú, sok egyforma fogból áll vagy hiányos, sőt a fogazatuk teljesen hiányozhat is. Ide tartoznak: tobzoskák, hangyászok, övesállatok, tatuk, és a lajhárok is.
    A rágcsálók két rendet alkotnak, amelyek a földtörténeti ókor végén különültek el az ősi rovarevőktől, majd a harmadkor elején kétfelé válva fejlődtek tovább. Közös sajátosságuk a hosszú, folyamatosan növő, véső alakú metszőfoguk, amelyet az állatok szüntelen rágcsálással koptatnak. Szemfogaik nincsenek, őrlőfogaik felülete durván redőzött, ez alkalmas a növényi táplálék megőrlésére. Két rendjük van a nyúlfélék rendje (mezei nyúl, üregi nyúl) és a valódi rágcsálók rendje (mókus, ürge, hörcsög, pele-, patkány-, pocok-, és egérfélék). 
    A rovarevők evolúciója nem sokkal a rágcsálók különválása után kettéágazott. Az egyik irányban a rovarevők már említett ma is élő formái alakultak ki, a másik irányban különvált egy vonal. Ez az ősi csoport három állattípus kifejlődésének közös elődje volt, a cetek, a ragadozók és a patások csoportjáé.
    A cetek rendje a vízi életmódra visszatért és ahhoz tökéletesen alkalmazkodott emlősöket foglalja magába.  Halszerűvé módosult testük csupasz, mellső lábaik úszólábakká módosultak, a hátsók teljesen visszafejlődtek. Vízszintesen álló farkúszójuk izomeredetű, benne csont nincsen. Ez a legfőbb mozgásszervük. A ragadozó cetek vagy delfinek szájában egyforma, hegyes, kúp alakú fogak vannak. Halakkal, fókákkal táplálkoznak. A szilásceteknek rágásra alkalmas fogaik nincsenek, szájpadlásukról apró állatok kiszűrésére való szerulemezek, szilák lógnak le, és ezzel szűrik ki a vízből az igen apró, lebegő állati és növényi eredetű táplálékukat.
    A ragadozók ősei a földtörténeti újkor elején a rovarevő életmódról más gerinces állatok fogyasztására, ragadozó életmódra tértek át. Ennek megfelelően fogazatuk is differenciálódott. Metszőfogaik aprók, hegyes szemfogaik kiemelkednek a fogsorból, a zsákmány megragadását szolgálják, tépőfogak. Őrlőfogaik erős, tarajos peremű vágófogak. Testük izmos, végtagjaik karcsúak. Idegrendszerük és érzékszerveik fejlettek. A legnagyobb testűek közülük a macskaféle ragadozók. Fejük gömbölyű, nyúlánk termetűek. Ujjonjárók. Karmaik visszahúzhatók, így a járás közben nem kopnak, állandóan hegyesek. Sötétben is jól látnak. Frissen zsákmányolt állatokat fogyasztanak. Ilyen pl.: oroszlán, tigris, puma, párduc, jaguár, hiúz és a vadmacska. A kutyafélék feje megnyúlt, testük zömökebb. Ujjonjárók, de karmaikat nem tudják visszahúzni. A karmok főleg az idősebb állatoknál kopottak, a zsákmányszerzésben nincs szerepük. A menyétfélék kisebb, megnyúlt testű, rövid lábú félig talpon félig ujjonjáró ragadozók. A medvefélék között valódi ragadozó, mindenevő, sőt növényevő fajt is találni. A fókák vízi életmódra áttért ragadozók. Életük nagy részét vízben töltik. Fejük kerek, fülkagylóik visszafejlődtek, testük orsó alakú, végtagjaik széles úszólábakká módosultak. Halakkal, rákokkal, puhatestűekkel táplálkoznak. 
A földtörténeti újkor elején, a harmadkorban egyes ősi ragadozók áttértek a vegyes táplálkozásra. Csipkés tarajos őrlőfogaik ennek megfelelően megváltoztak, gumós felületűvé váltak. Utolsó ujjperceik kiszélesedtek, elszarusodtak, járófelületté változtak. Ezekből a nyúl nagyságú ősi előpatás, félig ragadozó, félig növényevő állatokból fejlődtek ki a patások. Mai csoportjaik mind növényevők vagy mindenevők, ragadozók nincsenek közöttük. A növényevők fogazata tovább változott, őrlőfogaik redős felületűvé változtak.  Három irányban fejlődtek tovább, az ormányosok, a páratlan- és a párosujjú patások különültek el az evolúció során.
    Az ormányosok rendjébe a legnagyobb testű szárazföldi állatok tartoznak. Metszőfogaik hatalmas agyarrá fejlődtek. Szemfogaik nincsenek, mindkét oldaluk alsó és felső állkapcsukban egyetlen, hatalmas redős felületű őrlőfog van. Jellemző szervük az orr és a felső ajak összenövéséből származó ormány. Két fajuk él, az afrikai és az ázsiai elefánt.
    A páratlan ujjú patások rendjének képviselői az orrszarvúfélék és a lófélék. Az orrszarvúfélék lábain három-három ujj fejlett, ebből a középső a másik kettőnél erőteljesebb. Fogazatukban metsző- és a szemfogak hiányoznak, csak nagy erős, redős felületű őrlőfogaik vannak. A lófélék lábán már csak egyetlen ujj, a középső ujj fejlődött ki, rajta a patával, melyen járnak. Fogazatuk metszőfogakból és őrlőfogakból áll, szemfogaik nincsenek. Arányos testű fürge mozgású állatok.
    A páros ujjú patások rendjébe tartozó állatok két ujjukkal érintik a talajt. Ujjaik száma kettő vagy négy lehet. Legősibb típusukat a disznófélék képviselik. Mindenevők, gyomruk együregű, a cellulózt nem emésztik meg teljesen. Szemfogaik agyarszerűen megnőnek. A vaddisznó hazánkban az Alföldön és a hegyvidéken egyaránt megtalálható. A vízilófélék növényevők, szemfogaik ugyancsak agyarakká nőnek. Afrika nagyobb folyóiban él a nílusi víziló. A párosujjú patások legfejlettebb csoportja a kérődzők. A növényevő életmódhoz ezek az állatok alkalmazkodtak a legtökéletesebben. Gyomruk az egyoldalú növényi táplálék minél kedvezőbb hasznosítására továbbfejlődött, négyüregűvé vált. A jól megrágott és nyállal kevert táplálék először a gyomor legterjedelmesebb részébe, a bendőbe kerül, ahonnan felpuhulás után az állat visszaöklendezi, és újrarágja. Ez a folyamat a kérődzés. Kérődzőkhöz tartoznak: a tevék, a lámák, az őzek, a szarvasok, a szarvasmarhafélék, a juhfélék, a kecskék és az antilopok. 




4.1 A homeosztázis

1. A szervezet belső környezete

1. A belső környezet:
    A testet alkotó több billió sejt közül a többség nem érintkezik a külső környezettel. A megfelelő működéshez szükség van a sejtek körül lévő környezet – a testfolyadékok – dinamikus állandóságára, amit a belső környezet biztosít. Az emberi szervezet folyadék tartalma három részre különül el. 
    A sejteken belüli (intraceluláris) tér folyadéka, a sejtek, szövetek közötti (intersticiális), és a keringési rendszeren belüli (intravazális) térfolyadéka nem keveredik egymással. Az egyes anyagok képesek a határfelületeken kicserélődni, biztosítva ezzel a sejtek belső környezetének dinamikus állandóságát. Ezt a dinamikus egyensúlyi állapotot az önfenntartó működések összehangolt tevékenysége tartja fent. Az önfenntartó működések: táplálkozás, légzés, anyagszállítás, kiválasztás.

A szervezet működési területei:
    1: Az önfenntartó működés a szervezet fennmaradását biztosítja. Kapcsolatot teremt a környezettel, de egyúttal elhatárolja, védi az élőlényt (kültakaró, mozgás). Az anyagokat felveszi, feldolgozza, a károsat, a feleslegeset leadja, vagyis szervezet szintű anyagcserét bonyolít le (táplálkozás, légzés, anyagszállítás, kiválasztás). 
    2. Az önszabályzó működés összehangolja a szervezet életműködéseit.
    3. A önreprodukáló működés során az élőlények önmagukhoz hasonló utódokat hoznak létre (növekedés, egyedfejlődés, szaporodás, öröklődés).

2. A hőszabályozás:
    A hőszabályozás a test hőtermelésének és a hőmennyiség leadásának megfelelő arányú beállítását jelenti. Az, hogy az ember állandó testhőmérsékletű, viszonylag egyenletes anyagcseréje, keringése és légzése mellett a hipotalamuszban elhelyezkedő hőszabályozó központnak köszönhető. Az ún. fűtő központ felelős a test hőtermeléséért, a hűtő központ pedig a hőleadást szabályozza. A nyugalomban lévő test is termel hőt, ami a sejtekben zajló biokémiai folyamatok reakció hőjéből származik. Ehhez járul izom-összehúzódásból felszabaduló nagy mennyiségű hő is. Minél nagyobb a test tömege, annál nagyobb mennyiségű hőt képes termelni.
    Jelentős hőtől szabadul meg a test egyéb, más feladatot is betöltő életműködés során (közvetett hőleadás). A verejtékezés a verejtékmirigyek által leadott folyadék elpárologtatása befolyásolja leginkább a hőleadást. Különösen jelentős e szerep a magasabb környezeti hőmérséklet esetén. A légzés és a salakanyagok eltávolítása is hővesztést eredményez.
    Az állandó testhőmérséklet a test nem minden pontjára érvényes. A 37,5 ˚C-os testhőmérséklet csak a test belső részére ( szív, agy, tüdő, belek, máj, vese) vonatkozik, míg a test többi része gyakran nagyon változó hőmérsékletű. A testhőmérséklet hajnalban a legalacsonyabb, az esti órákban a legmagasabb. 
    Láz: a hipotalamusz hőszabályozó magjainak elállított érzékenysége következtében kialakuló, a normálisnál magasabb testhőmérséklet. Befolyásoló tényezők hatására a „kell” érték megnő, így a testhőmérséklet egy magasabb szinten állandósul. A hipotalamusz sejtjeinek megváltozott érzékenységét a kórokozók ellen védekező fehérvérsejtekből felszabaduló lázkeltő (pirogén) anyagok okozzák. A láz előnyös (egy határig) a szervezet számára, mivel az evolúció során a fertőzésekkel és más betegségekkel szembeni válaszként fejlődött ki és fennmaradt. A kialakuló magasabb hőmérséklet sok minroorganizmus növekedését gátolja, illetve fokozza a kórokozók elleni fehérjék (immunglobulinok) termelését. A tartósan 41 ˚C feletti hőmérsékleten azonban maradandó agyi károsodást, 43 ˚C fölött hőgutát okoz, és beáll a halál.
    Téli álom (hibernáció): Azok az állatok amelyek nem képesek megbirkózni a környezet hőváltozásaival, időszakosan téli álomba merülnek. Ez a klímaviszonyoktól függ. A téli álomba merülés kezdetén a bőrerek kitágulnak, fokozott hőleadás következik be. A hőmérséklet jelentősen csökken, a hőváltozás először gyors, majd fokozatosan lelassul. A lehűlés a belső magot nem érinti. Az anyagcserét a rendkívül alacsony oxigénfogyasztás jellemzi. Az ébredés rövid periódusa alatt igen erősen nő az oxidáció, amely gyorsan növeli a hőmérsékletet. 
    Hipotermia: az emberi test belsejének 35 C alá való süllyedése. A test lehűlésével, hűtésével az anyagcsere és az életfolyamatok lelassulnak A légzésszám csökken, a szívműködés lassul, csökken a vérnyomás. Az ember testhőmérsékletének 28 ˚C-ra való lehűlése eszméletvesztést okoz, a spontán felmelegedés lehetősége megszűnik, de  szervezet betegség és károsító hatás nélkül elviseli a 21- 24 ˚C-ra történő lehűtést is. Az orvostudomány e tapasztalatot a sebészetben használja.

3. Fogalmak:
Belső környezet: a testfolyadékok állománya.
Homeosztázis: a belső környezet dinamikus állandósága.
Dinamikus egyensúly (dinamikus állandóság): különböző jellegű és irányú folyamatok egymást befolyásolva egyenlőmértékben zajlanak le (a vizsgált tényező folyamatosan változik, de a változás egy adott érték körül mozog).
Semleges hőmérsékleti zóna: a környezet hőmérsékletének az az intervalluma, amely esetén a test hőtermelése és hőleadása együttesen a lehető legkisebb (a szervezet a legkevesebb energiát használja el az állandó testhőmérséklet fenntartásához). Ez nyugalomban ruhátlan testesetén 27- 37 ˚C, felöltözve 21- 23 C.




4.2 Kültakaró

    Az emberi bőr a szervezetünk első védelmi vonala. Felépítése és szerepe gyakorlatilag megegyezik az emlősállatoknál megismert sajátságokkal. Három réteg építi fel: a hám, az irha és a bőralja. Mint minden kültakaró, fontos szerepet játszik az elhatárolásban, de egyúttal a kapcsolatteremtésben is.
    A bőr többrétegű elszarusodó laphámjának mélyebb rétege az élőhám. Ezek a sejtek állandó osztódással termelik az újabb és újabb sejteket, melyek kifelé tolódva egyre távolabb kerülnek a hám alatt található irharétegtől, ami a lassú pusztulásukhoz vezet (elszarusodó réteggé válnak). E folyamat közben ellaposodnak, és védelmet biztosító szaru halmozódik fel bennük, végül pedig lekopnak. Az élőhám sejtjei – amennyiben fokozott UV-sugárzás éri őket – sötét színű festéket (melanin) termelnek, mely védi a sugárzástól az élőhám alatti sejteket. 
    A festékek elszaporodásával alakulnak ki az anyajegyek, a szeplők és ritkábban a májfoltok. Az anyajegy a hám pigmentsejtjeinek elszaporodásával alakul ki, így többé-kevésbé kiemelkedik a felszín síkjából. A szeplő a napfény hatására kialakuló apró, körülírt festékfolt, és inkább a világosabb bőrűekre jellemző. Az általában fejen, a nyakon kialakuló májfolt jóval nagyobb. Kialakulásához valószínűleg belső okok vezethetnek.
    A sötétebb bőrpigmentáltságú emberek bőrének sejtjei öröklötten több festéket tartalmaznak. Itt a melanin nem csak a hám alsó rétegében található meg, hanem minden sejtjében, sőt az irhában is. 
    Az elszarusodó hám sejtjei szoros záródásukkal, a felszaporodó szaruval megakadályozzák a kórokozók (vírusok, baktériumok, egysejtűek) behatolását, de kiválóan védenek a savak és a lúgok ellen is. Csak néhány kémiai anyag – például a halogénelemek, a higany, az éter – képesek rajta keresztül behatolni.
    A bőr felszíne jellegzetes, egyénre jellemző mintázatot mutat, különösen a végtagokon. Az ún. ujjbegyen található bőrlécek alkotják az ujjlenyomatot, mely személyazonosításra is alkalmas. A minta három altípusa akár egy ember kezén is előfordulhat.
    A bőr középső rétege az irha. Alapja lazarostos kötőszövet, melyben számtalan vérér található. Ezek a tápanyagszállítás mellett a hőszabályozásban is nélkülözhetetlen szerepet töltenek be. 
    Az irhában főleg kollagén rostok találhatók. Ez alól az arcunk bőre a kivétel, ahol elsősorban rugalmas rost fordul elő.
    A kültakarónk különböző területein az irhában szőrtüszőket találunk. A bőrből kiemelkedő, elszarusodó hámsejtekből felépülő szőrszálat az erekkel körülvett szőrhagyma képezi, melynek anyaga elsősorban egy fehérje, a keratin. A szőrtüszőbe nyílnak a faggyúmirigyek, melyek zsíros váladékukkal védik, fényezik a szőrszálat. A szőrtüszőhöz simaizmok kapcsolódnak. Ezek a szőrmerevítő izmok képesek a bőrfelszínről megemelni a szőrt. 
    Az ujjakon a hám felső rétege képezi a körmöt, ami a körömágy hámsejtjeiből kialakuló lapos szaruképződmény, és az egész életünkön át növekszik. 
    A bőr irhájában található másik mirigy a verejtékmirigy. Ez az egyszerű csöves külső elválasztású mirigy a vérből a vizet, ionokat, sőt kismolekulájú szerves anyagokat is kiválaszt, melyet a bőr felszínére ürít. Azzal, hogy a leadott víz elpárolgása jelentős mennyiségű hőt von el a testtől, fontos szerepet játszik a szervezet hőszabályozásában.
    Az emberi bőrben illatmirigyek is találhatók, melyek – bár az emlősállatokhoz képest kisebb mértékben – a nemek egymásra találásában játszanak szerepet. A bőr módosult verejtékmirigyei a tejmirigyek, melyek az emlőket alkotják.
    A bőr érzékszervként is működik. A hámban és főleg az irhában található mechanikai és hőreceptorok fontos információkat szolgáltatnak a külvilágról. Ezek az idegvégtestek a különböző irányú tapintásokat, a mélyebb rétegeket érintő nyomást jelzik az idegi központoknak. Külön receptor érzékeli a szövet hőmérsékletének csökkenését (hidegreceptor) és a hőmérséklet növekedését (melegreceptor). A bőr minden részében találunk fájdalomérző szabad idegvégződéseket, melyek bármilyen károsító hatásra ingerületet alakítanak ki. 
    A legmélyebben a bőralja helyezkedik el. A lazarostos kötőszövetben több-kevesebb zsírszövetet találunk. Ennek mennyisége függ az adott bőrterülettől, a nemtől és az elhízás mértékétől.
    A faron, a combon és a hason általában vastagabb a zsírszövet, míg a fül vagy a szemhéj bőraljából hiányzik. Másodlagos nemi jelleg, hogy a nőknél inkább a combok és a fenék, a férfiaknál inkább a has zsírszövete vastagszik a hízás során.
    A bőralja feladata a tápanyagok és a zsírban oldódó vitaminok raktározása, valamint a mechanikai és hővédelem.

A bőr egészsége

A bőr egészsége alapvető a szervezet működése számára. Sérülése esetén a felületén található számtalan kórokozó könnyen bekerülhet a testbe.. mirigyváladékainak túlzott felszaporodása a kellemetlen szag mellett növeli a gyulladások, a fertőzések esélyét. Ráadásul korunkban a környezet szennyezése, a kemikáliák elterjedése újabb és újabb veszélyeket rejt.
    A bőr tisztántartásának legegyszerűbb eszköze a víz. Tisztító hatását zsíroldó hatása miatt a szappan fokozza. Ugyanakkor a védőréteg túlzott eltávolítása szárazzá, sérülékennyé teheti a bőrünket. Ilyenkor testápolókkal pótolhatjuk a hiányzó lipidréteget és az esetleg elvesztett nedvesség egy részét is.
    A törölközés során ügyeljünk arra, hogy először az arcot, legvégén a nemi szerveket, majd a lábakat töröljük szárazra. A nedvesen maradt bőrön, különösen a rosszul szellőző testhajlatokban felmaródás, gombás fertőzés jelenhet meg.
    A kéz és lábápolás alapvető higiéniás követelmény. A körömkefés, melegvizes, szappanos kézmosást étkezés előtt, WC-használat után és minden olyan esetben ismételjük meg, amikor tevékenységünk ezt szükségessé teszi.
    Az elhanyagolt köröm berepedezhet, rosszul nő, gombás fertőzés jelenhet meg rajta. A köröm állapota hiánybetegségekre utalhat. A rövidre vágott tiszta köröm az önmagára gondot fordító, ápolt külsejű ember jellemzője. A köröm alatti piszokréteg nem csak visszataszító látvány, hanem különböző kórokozóknak nyújt táptalajt. A túl hosszú köröm nemcsak akadályozza a munkát, hanem könnyen beszakadhat, sérülést is okozhat.
    A hajat a szennyeződéstől, illetve a zsírosodástól függően kell mosni. Óvatosan kezeljük, hiszen a hajszálak mind kémiai, mind mechanikai hatásokra is töredezhetnek. 
    Minden – a divat érdekében – bőrre felvitt nem természetes anyag (körömlakk, szemfesték, hajfesték stb.) magában is veszélyt rejt.
    A megfelelő öltözködéssel elősegítjük bőrünk megfelelő védettségét. A természetes anyagokból (pamut, gyapjú) készült ruhák kellemes érzést keltenek, egyben megfelelően szellőznek és nedvszívók. Az öltözetünk tisztasága mellett lényeges, hogy az időjárásnak is megfeleljen, és egyúttal kényelmes legyen.

A bőr betegségei
    A bőr fertőzései közé tartozik a gennykeltő baktériumok által okozott ótvar, mely leggyakrabban a legérzékenyebb bőrrel rendelkező csecsemőket veszélyezteti. Rossz higiéniás körülmények között különösen könnyen terjed.
    Elsősorban a serdülőknél jelentkezik a mitesszer és a pattanás. A hormonális változások miatt fokozottan működő faggyúmirigyek váladéka – sokszor a felhalmozódó szennyeződésektől – megreked, és a szőrtüsző eltömődik. Fekete pontok, mitesszerek jelennek meg. ezek enyhe nyomással, ügyelve a tisztaságra, könnyen eltávolíthatók. Ha tartósan megmaradnak, a lezárt szőrtüszők fertőződhetnek, gyulladt csomók, pattanások keletkeznek. 
    Súlyosabb esetekben nagyobb, mélyebbre terjedő csomók, furunkulusok keletkeznek, melyek csak hegesedéssel gyógyulnak. Hasonló következménye lehet a szakállgyulladásnak, mely a borotválkozás következtében kialakuló szőrtüszőgyulladás.
    A bőr bakteriális fertőzésével alakul ki az orbánc. Nyomásra igen érzékeny, fénylő vörös, duzzadt foltokként jelenik meg, és a nyirokrendszerrel továbbterjedhet.
    A kültakarónk mélyebb, lazább szerkezetű rétegeire terjedő, baktériumok által keltett gyulladás a narancsbőr (cellulitisz). Elsősorban esztétikai problémát okoz, hiszen lázzal komolyabb következménnyel nem jár.
    A vírusbetegségek között leggyakrabban a herpesz fertőz. Megjelenhet az ajak környékén, míg másik típusa a nemi szerveket támadhatja meg. a vírus aktiválódásakor apró hólyagok jelenhetnek meg, melyek egyesülve fekélyes sebekké alakulnak. Sajnos a sejtekben maradva, újra aktiválódva ismét problémákat okozhat.
    A bárányhimlő, a kanyaró és számtalan más – a bőrön is megjelenő – betegségünket is vírus okozza. Ilyenek lehetnek egyes szemölcsök, melyek kezelés nélkül évekig megmaradhatnak, növekedhetnek, szaporodhatnak, de nyom nélkül el is tűnhetnek. A kórokozó a sérült bőrön keresztül jut a szervezetbe. Az anyajegy a bőr festéktermelő sejtjeinek felszaporodásából származik. Különböző nagyságú, színű és alakú lehet, akár szőr is nőhet rajta. A legtöbb ártalmatlan, ám egyes anyajegyekből rosszindulatú festékes bőrdaganat fejlődik ki. Ezért ha az anyajegy növekedni kezd, elsötétedik, begyullad, elfekélyesedik, vérzik, vagy viszket, orvoshoz kell fordulni! Korai stádiumban a betegség csaknem 100%-ban gyógyítható.
    Bőr alatt növekedő, kerek vagy ovális, zsírszövetből álló csomó a zsírdaganat. A testen bárhol kifejlődhet, de leggyakrabban az alkaron, a törzsön és tarkón alakul ki. Sebészi úton, vagy zsírleszívással viszonylag könnyen eltávolítható.
    A tyúkszem szemölcsszerű szarumegvastagodás, mely a rendszeres nyomás hatására főleg a lábujjakon alakul ki. A megvastagodott szaruréteg az alatta fekvő csontot nyomja, ezért általában nagy fájdalommal jár. A bőrkeményedés a kültakaró bármely gyakran használt, nyomásnak kitett területén megjelenhet. Ezek a képződmények kimetszhetők, lekaparhatók, puhító kenőcsökkel kezelhetők, de előnyösebb a megelőzés. A bőr intenzív dörzsölésekor vízhólyag, súlyosabb esetben – pl. ütéskor – vérhólyag alakulhat ki. Nem szabad a kidomborodó bőrt kiszúrni, hiszen a felszaporodó folyadék védi az újraképződő hámréteget.
    Gombás betegségek a bőrön bárhol előfordulhatnak. A bőr vörös, viszket, és ehhez gyakran égő érzet is társul. A gomba elterjedésekor a fertőzött terület szélén szegélyszerű hámlás alakul ki.
    A bőr parazitái között ízeltlábúak is előfordulnak. A rühatka a közvetlen testi érintkezéssel fertőzi a szervezetet. A szarurétegbe rágja magát, ott járatokat alakít ki. Viszketés vöröses kiütések, és a bőrön látható rajzolat jelzi jelenlétét.
    Az allergiás betegségek a bőrbetegségek speciális csoportját alkotják. A viszketéssel járó csalánkiütések gyógyszerek, egyes élelmiszerek hatására jelennek meg. a bőrfelszínnel érintkező anyagok (kozmetikumok, fémek stb.) ekcémát okozhatnak.
    A divatot követve mind többen tetováltatják a bőrüket. A valódi tetoválás során a festéket tűvel a bőrbe juttatják, és csak lézerrel távolíthatóak el. Helyette a tetoválófilc terjed, melytől könnyebb „megszabadulni”.




4.3 A mozgás

1. A csontok szerkezete és kapcsolódása

    Az ember mozgási szervrendszerének aktív része az izomzat, a passzív pedig a csontváz. A váz fő tömegét a csontszövet adja, de porc- és kötőszövet is megtalálható a csontok kapcsolódásánál. Az ember vázát több mint 200 csont alkotja.
    Alakjuk, felépítésük szerint megkülönböztetünk csöves és lapos csontokat. Mindkettő fő tömegét a tömör csontállomány alkotja. A tömör csontállományon belül találjuk a szivacsos állományt, mely a csonton keletkező erőhatásoknak megfelelően kialakuló és elrendeződő csontlemezekből épül fel. A csontgerendák jelentősen fokozzák a csont teherbíró képességét. 
    A csontlemezek tartósan megváltozó erőhatások (pl. begipszelt láb, tartós fekvés) esetén akár néhány hét alatt is átrendeződhetnek. 
    Amíg a lapos csontok belső terét teljesen kitölti a szivacsos állomány, addig a csöves csontoknak csak a végén találjuk meg. A csöves csontok nevüket a csont középső részén lévő csontüregről kapták, melyet a sárga csontvelő tölt ki. 
    A csontok felszínét erekkel, idegekkel dúsan átszőtt csonthártya borítja. Az erek innen lépnek be a csontszövetbe.
    A csontvázban a csontok összekapcsolódnak. A folyamatos kapcsolatban két vagy több csont között nincs üreg, rés. Ilyen az összenövés és a varratos kapcsolat, de ide soroljuk azt is a mikor közvetlenül porc köti össze a csontokat. Az első két kapcsolat mereven rögzíti, a porcos csontkapcsolat azonban bizonyos elmozdulást engedélyez. A merev csontkapcsolatok a váz adott részének a stabilitását biztosítják.
    Az egy, két vagy többirányú mozgás lehetőségét az ízületes kapcsolatok biztosítják. Az ízületben a kapcsolódó csontok végeit ízületi porc borítja. Ez az üvegporca súrlódás csökkentése miatt fontos. A csontokat az ízületi tok rögzíti egymáshoz úgy, hogy a csontok között ízületi rés marad. A tok által bezárt üreget az általa termelt ízületi nedv tölti ki. A kapcsolatot a tokon kívül, esetleg a tokon belül is elhelyezkedő ízületi szalagok erősítik tovább.
    A csontvégek különböző alakúak. Az egyik vég gyakran homorú, amit ízületi vápának nevezünk. A másik kapcsolódó csontvég felülete lehet domború (ízületi fej), ami jól beleillik a vápába. Előfordulnak olyan ízületek is, melyekben egyik csontvég sem domború. Ilyen a térdízület, melynek stabilitását speciális porc (meniszkusz) és belső szalagok fokozzák.
    Az ízületek különböző mozgási irányokat biztosíthatnak a csontok számára. Az egytengelyű ízületek a tér egy adott irányában való mozgást teszik lehetővé (henger- és forgóízület). Kéttengelyű a tojás- és a nyeregizület. 
    A soktengelyű ízületek a tér több irányába való mozgást biztosítják. Vállunk gömbízülete rendelkezik ízületeink közül a legnagyobb mozgásterjedelemmel, de csípőnk dióízületének mozgása is csak kevéssé kötött. 
    Az ember vázrendszerét embrionális fejlődése során – a többi gerinceshez hasonlóan – először a gerinchúr helyén kialakuló porc alkotja. A porcos váz ezután egyedfejlődésünk folyamán egyre inkább csontosodik. A hosszú, csöves csontok először teljes méretükben kifejlődnek, és csak ezután alakulnak át csontossá. A porc a csont közepén bomlik le először, majd a végek közelében – egy-egy csontosodási korongból kiindulva – fokozatosan, a növekedési hormon hatására alakul át csonttá. Amíg a korong sejtjei nem alakulnak csontsejtekké, amíg lehetőség van a növekedésre.

A csontváz
    Az ember csontvázát a fejváz, a törzsváz és a végtagváz alkotja. A fejvázat a szemöldököt és a csecsnyúlványt összekötő egyenes két részre osztja. A nagyobb méretű agykoponya foglalja magába az agyat. Páros és páratlan lapos csontok alkotják, melyeket varratos csontkapcsolatok rögzítenek egymáshoz. Elöl a páratlan homlokcsont, a fejtetőn a két falcsont, hátul pedig a páratlan nyakszirtcsont található. A nyakszirtcsont az agykoponya aljára is kiterjed, és közrefogja az öreglyukat, melyen keresztül az agy a gerincvelőhöz kapcsolódik. Az öreglyuk jobb és bal oldalán két ízületi bütyök emelkedik ki, melyhez ízülettel kötődik az első nyakcsigolya (atlasz). Az agykoponya két oldalán a halántékcsontok vannak, melyekről egy-egy nyúlvány indul előre. A nyakszirtcsont előtt, a koponya alján találjuk a lepke alakú ékcsontot, melynek egy-egy része a homlokcsont és a halántékcsont közé szorult. Az ékcsont az agykoponya ürege felé alakítja ki a töröknyereg nevű képződményt, melyben az agyalapi mirigy helyezkedik el.
    Az arckoponya jellegzetes csontja – a koponya egyetlen ízülettel kapcsolódó csontja – az állkapocscsont. Az embernél megjelent rajta az állcsúcs, mely fontos izomtapadási hely, és nélkülözhetetlen a tagolt beszédhez. A benne kialakult ívelt fogmederben helyezkedik el az alsó fogsor. A felső fogsor fogai a felső állcsontban rögzülnek. A páros járomcsont nyúlványa kapcsolódik a halántékcsont nyúlványához. Ez a járomív, melynek alakja az arc szélességét befolyásolja.
    Megtaláljuk még a páros orrcsontot, a könnycsontot, a páratlan rostacsontot, az orrüregeket elválasztó ekecsontot, az állcsont egy részével a kemény szájpadot kialakító szájpadcsontot. A nyelv az arckoponyával csak szalagokkal kapcsolatot tartó nyelvcsontról ered.
    A törzsváz, és egyben a teljes vázunk központja a gerincoszlop, melyet lefelé haladva egyre nagyobb és erőteljesebb csigolyák építenek fel.
    A csigolya fő tömegét legtöbbször a csigolyatest adja. Az egyedfejlődés korai szakaszában róla indult két irányban a csigolyaív fejlődése, mely egy idő után bezáródik. Kialakul a csigolyalyuk, mely így körülveszi a gerincvelőt. A csigolyaívről hátra a tövisnyúlvány, két oldalra pedig a harántnyúlványok erednek. A tövisnyúlvány izomtapadási helyül szolgál, és megakadályozza a gerincoszlop túlzott hátrahajlását. Izmok tapadhatnak a harántnyúlványokon is, de a mellkasi szakaszon ezekhez (ízülettel) bordák is kapcsolódnak. A csigolyákon fel- és lefelé is ízületi nyúlványok is találhatók, így a csigolyatestek közötti porcos kapcsolat melletti ízületesen is kapcsolódnak.
    A gerincoszlop a csigolyák felépítése, valamint a szakasz szerepe alapján szakaszokra osztható. A nyaki szakasz 7 csigolyából épül fel. A koponya két ízületi felszínéhez kapcsolódik a fejgyám (atlasz). A két ponton történő rögzítés azt eredményezi, hogy a fej a gerincoszlopon csak előre-hátra képes elmozdulni. A fejgyám jellegzetessége, hogy a csigolyateste hiányzik. A második nyakcsigolya a forgó (epistropheus). Pici csigolyatestéről egy nyúlvány felfelé áll, mely beleillik a fejgyám nyílásába. Az első nyakcsigolya ezen képes elfordulni, biztosítva ezzel a fej jobbra-balra mozgatását.
    A gerincoszlop következő része a háti (mellkasi) szakasz. Ehhez a 12 csigolyához kapcsolódik a 12 pár borda, melyek az elöl elhelyezkedő szegycsonttal a mellkast alkotják. 
    Az ágyéki szakasz 5 csigolyából áll. Ezeknél is nagyobb a keresztcsonti tájék 5 csigolyája, melyek összecsontosodtak. Az utolsó szakasz a 3-5 apró, csökevényesedett csigolyából álló farki szakasz. 
    A csecsemők gerincoszlopa – mint a majmoké is – ívelt. A felegyenesedés, a járás megtanulása során fokozatosan alakul ki a gerincoszlop kettős S-alakja. A nyaki homorulat, a háti domborulat után az ágyéki homorulat, majd a keresztcsonti domborulat következik. Ez a forma bizonyos rugózást biztosít a felegyenesedés folyamán alátámasztott koponya és az agy számára. A porckorongok rugalmas összenyomódása is bizonyos összenyomódást tesz lehetővé. Ezek sérülésükkor befelé a gerincvelőt, kifelé az idegeket veszélyeztetik.
    A végtagváz a függesztő övre és a szabad végtagra osztható. A függesztő öv kapcsolja a törzshöz az ötujjú végtagot. A felső végtag a vállövvel rögzül. A lapockacsontot izmok tartják, így csak a vállat a szegycsonttal összekötő kulcscsont biztosít viszonylag stabil elhelyezkedést. 
    A felső végtag a felkarcsonttal kapcsolódik a vállövhöz. Ez a könyökízületen keresztül a hüvelykujj felől található orsócsonttal és a kisujj felőli singcsonttal ízesül. A következő kapcsolat a csuklóízület, melynek az alkar két csontján kívül a 8 kéztőcsontból több is részét képezi. Az öt ujjnak megfelelően az 5 kézközépcsonthoz ízesülnek az összesen 14 ujjpercből álló ujjaink.
    Az alsó végtag jóval erősebben kötődik a törzshöz. A két medencecsont összecsontosodik a gerincoszlop keresztcsonti szakaszának csigolyáival és együtt alkotják az alsó végtag függesztő övét, a medencét. Maga a medencecsont 3 csontból, a széles, lapát alakú csípőcsontból, elöl a szeméremcsontból és a hátul elhelyezkedő ülőcsontból nő össze. A medence elöl a két szeméremcsonti rész porcos, szalagos kapcsolódásával zárt gyűrűt alkot, így az ember zárt medencéjű.
    A medencén másodlagos nemi jellegek mutatkoznak. A nőknél a csípőcsont jobban kiszélesedik, elősegítve a méh, az utód tartását. A csípő szélessége miatt a két oldal szeméremcsontjai a nőknél tompa míg a férfiaknál hegyes szöget zárnak be. 
    Szervezetünk leghosszabb csontja a medencecsonthoz ízesülő combcsont. Az emberi test viszonylag szabályos arányai miatt, ennek hosszából következtetünk az emberi test magasságára. A térdízülettel kapcsolódik hozzá a lábszár két csontja, a vastagabb sípcsont és a vékonyabb szárkapocscsont. Az ízület stabilitását fokozza az elöl elhelyezkedő térdkalácscsont. A sípcsont a belső, a szárkapocscsont a külső bokát alakítja ki. A bokaízület alkotásában a 7 lábtőcsont egy része is részt vesz. A lábtőcsontok közül méretével kiemelkedik a sarokcsont. A lábközépcsontok és az ujjpercek száma megegyezik a kéznél tapasztaltakkal. Az alsó végtagok csontjai jóval erősebbek, hiszen ezeknek kell járás közben tartani a teljes testtömeget.

2. A vázizomzat

    A mozgás aktív szervrendszere a vázizomzat mely kiegyénült izmokból áll, azaz a harántcsíkolt izomrostok kötegeit a környező szervektől kötőszövet különíti el. A testben jellegzetes alakú izmokat találunk: az orsó alakúak elsősorban a végtagokon, a lapos izmok a törzsön, míg a gyűrű formájúak a testnyílások körül. 
    Minden izmot kötőszöveti pólya vesz körül. Ez az erekkel, idegekkel átszőtt szövet táplálja, védi az izmot, és biztosítja az elcsúszást az összehúzódás során. Belül kötőszöveti hüvellyel körülvett izomnyalábok vannak, melyeket a megfőzött húsban elválaszthatunk egymástól. A nyalábokat izomrostok alkotják, melyek hossza általában megegyezik az izom hosszával. Az izomrostok végeit ínszövet kapcsolja a csontokhoz vagy a bőr szöveteihez. Az ínakat az ínhüvely védi. Az izmok kapcsolódásának jellemzésére az eredés és a tapadás kifejezést használjuk. 
    Eredés: az izomnak az a vége, mely az összehúzódás során nem mozdítja el a hozzákapcsolt csontot. 
    Tapadás: az izomnak az a vége, amely az összehúzódás során elmozdítja a hozzárögzült csontot. 
    Vannak olyan izmok is, melyek nem a csonthoz kapcsolódnak. Ilyenek a fej izmai, melyek a csonton erednek és a bőrhöz tapadnak, sőt a mimikai izmok a bőrön erednek és tapadásuk is a bőrben van. Több mint 600 izmunk elhelyezkedésük lapján is csoportosíthatjuk. A koponya izmai közül a legkönnyebben megfigyelhető az állkapocscsonton tapadó rágóizom. A mozgásukról azonosíthatók a külső szemmozgató és a mimikai izmok.
    Nyakunk izmai a fej egyensúlyozását és mozgatását biztosítják. Ilyen a fejbiccentő izom és a nyakat a törzzsel összekötő csuklyás izom.
    A törzs izmai a testünk felületén helyezkednek el. Az egyetlen kivétel a rekeszizom, hiszen ez merőleges a testfelületre. Az izmok ezen a testtájon laposak, szélesek. Feladatuk a törzs és a végtagok mozgatása. A felső végtagnál a deltaizmok és mellizmok, valamint egyes hátizmok, míg az alsó végtagnál a farizmok jelentősek. 
A végtagjainkat mozgató izmok két csoportja, a hajlító és feszítőizmok egymás antagonistái, azaz ha elmozduláskor az egyik összehúzódik, a másiknak el kell ernyednie. Ilyen pl. a felkarunkon található kétfejű karhajlító izom – a bicepsz, és a vele ellentétesen ható háromfejű karhajlító izom – a tricepsz. 
a)    Hajlítóizom: a csontokat közelíti egymáshoz.
b)    Feszítőizom: távolítja egymástól az általa összekötött csontokat.
    A lábon működő izmok jóval erősebbek, hiszen általában jóval nagyobb tömeget kell mozgatniuk. A lábszár háromfejű izma a szervezet legnagyobb inával, az Achilles-ínnal kapcsolódik a sarokcsonthoz, így összehúzódásakor a lábfejet lefeszíti.
    Elsősorban a kezünkön, arcunkon találhatunk sok olyan izmot, melyek szinte ugyanazt az elmozdulást hozzák létre az adott testrészen. Ezeket hívjuk egymást segítő, vagy synergista izmoknak. 

3. A mozgásszervi betegségek

    A mozgás nagyon összetett életjelenség, ezért mind a fejlődésünk, mind maga a mozgás során számtalan hátrányos, káros elváltozás jelentkezhet. Ha fiatal korban nem figyelünk testtartásukra, ha túlerőltetjük magunkat, ha nem vigyázunk eléggé testi épségünkre, akkor akár egész életünkre kiható következmények befolyásolhatják mozgásunkat. Befolyásoló tényezők: anyagcsere, öröklött sajátosság.
    A csontjaink szerkezete jelentősen változik mind a növekedés, mind a mindennapos anyagcsere folyamán. Ha ekkor testtartásunkat elhanyagoljuk, izmainkat nem erősítjük, testtartási problémák jelentkezhetnek. 
    A tizenéves gyerekek mintegy 4%-ának gerincferdülése van. A lányoknál gyakoribb, de lehet veleszületett fejlődési rendellenesség, valamint kialakulását elősegítheti egy ágy vagy egy szék is. Rendszeres testedzéssel jelentős mértékben csökkenthetjük a betegség kialakulásának esélyét. 
    A lábfej betegség a lúdtalp. A lábboltozata ellapul, és így a láb belső szélén, a rendes lábon észlelhető ív eltűnik, a bokaizület előtt a talp szélesen ellapul és egész felületével éri a talajt. Ez a talp az izmok nem megfelelő feszítettsége miatt a test terhének viselésére kevésbé lesz alkalmas. A lúdtalpas egyének nem képesek sokáig járni vagy állni, gyorsan elfáradnak, sőt fájdalmat éreznek a bokaízület tájékán, illetve a lábszár begörcsölhet, bedagadhat.
    A lábfej ívének zsírpárnái miatt minden kisbaba lúdtalpasnak tűnik, ám lábujjhegyre álláskor jól kivehető az egészséges talpív. A lúdtalp már korán, a járás tanulása során kifejlődik. Az öröklött tényezők mellett ennek az lehet az oka, hogy a boka szalagjainak ellenálló képessége nincsen arányban a test okozta megterheléssel. Fiatal korban az izmok, a szalagok erősítésével előzhetjük meg. A későbbiekben lúdtalpbetét, súlyosabb esetben csak gyógycipő enyhítheti a tüneteket.
    A csont- és izomrendszerünk gyakori – általában sérülésből adódó – elváltozása a rándulás, a szakadás, a ficam és a csonttörés.
    A rándulás az ízület – a külső behatásra történő – erőteljes elmozdulásakor alakul ki. Ekkor az ízületi tok és a szalagok túlzottan megfeszülnek, és az erek megsérülhetnek. A felszaporodó vér és nyirok miatt az ízület beduzzad, és jelentős fájdalom jelentkezik. 
    A behatás mértékétől függően az izmok és az inak is sérülhetnek. Ezek szakadásakor a gyógyulás hosszadalmas, általában – mozgatás nélkül eltöltött – 5-6 hét.
    Az erőteljes behatás az ízület csontjait elmozdíthatja egymáshoz képest, és a csontvégek kóros helyzetben rögzülnek. Ez a ficam, ami együtt járhat az inak húzódásával, esetleg szakadásával is. Csecsemőknél, különösen a lányoknál fokozott a csípőízület ficamának, a csípőficamnak a veszélye. Megfelelő tornázással, esetleg a lábak tartós terpesztett állapotban való tartásával általában megelőzhető. 
    A csonttörés súlyosabb balesetek során következik be. Ilyenkor a megfelelő gyógyulás érdekében a csontokat – általában gipszkötéssel – rögzíteni kell.
    A gerincoszlop, az ízületek, de az izmok, sőt a testünk egyes lágyrészeinek is jellegzetes betegsége a reuma. Ennek során fájdalom, az ízület duzzanata, illetve gyulladás jelentkezik. Okozhatja bakteriális fertőzés, gyakran azonban az immunrendszer működési pontatlansága miatt alakul ki. A betegségre való hajlamot örökölhetjük, de a mozgás hiánya és az elhízás elősegíti megjelenését. Az időjárásnak megfelelő helyes öltözködéssel akadályozhatjuk fokozódását, hiszen a reumás testrészek érzékenyek a hidegre, huzatra.
    Vannak olyan betegségeink, amelyek csak összefüggenek a mozgással. Ilyen például a sérv. A hasfalsérv, a lágysérv, a köldöksérv az izomzat és a kötőszövet meggyengülése esetén, nagy erőkifejtéskor alakulhat ki. Az erőlködéskor jelentkező nagy belső nyomás miatt a hasfal különböző területén megreped, amibe a belső szervek részletei vagy zsírszövet türemkedik. A rés egyre növekszik, amely súlyos következménnyel (pl. bélkizáródással) járhat. Gyógyítása műtéttel történik.
    A porckorongsérv a gerincre ható túlzott erők hatására alakulhat ki. Ekkor a csigolyák közötti porc elmozdul, és nyomást gyakorol a gerincvelőre, vagy az idegekre.
    A gerinccsigolyák meszesedésük, kopásuk miatt nyomhatják a kilépő gerincvelői idegeket. Ez az izmok görcsös összehúzódását eredményezheti, mely komoly fájdalommal jár. A deréktáji izomgörcsöket lumbágónak nevezzük.
    Az anyagcserében bekövetkező problémák is gyakran okozhatnak mozgásszervi betegségeket. Ilyen például az angolkór kialakulása. 
    Nukleotidok lebontásából származó húgysav anyagcseréjének öröklött zavara miatt alakul ki a köszvény. Ez főleg férfiakra jellemző betegség. A húgysav nem ürül ki a szervezetből, hanem az ízületekben a vesében és a bőr alatt kikristályosodik. Emiatt az izületek megduzzadnak fájnak. Kialakulását elősegítheti a fokozott hús- és alkoholfogyasztás. Főleg idősebb korban kialakuló betegség a csontritkulás. Csökken a csontok szervetlenagyag-tartalma, sűrűsége és ezért azok elgyengülnek. A csontsűrűség 30 éves korig nő utána fokozatosan csökken. Nőknél az ösztrogén szintjének csökkenése váltja ki a klimax után. Kiváltó ok: kevés ásványi anyag, rossz anyagcsere.

Az agykérgi funkciók szerepe a mozgásban




4.4 Táplálkozás

Táplálkozás: az élőlények anyagcseréjéhez szükséges tápanyagok megszerzése, felvétele.

    Az ember heterotróf táplálkozású, mindenevő élőlény. Táplálkozási szervrendszere három szakaszra osztható, melyeket üreges és tömör zsigeri szervek építenek fel. Az előbél szájüregre, garatra, nyelőcsőre és gyomorra tagolható. A középbélhez a vékonybél, míg az utóbélhez a vakbél, a vastagbél  és a végbél tartozik. Ezek az üreges szervek hasonló felépítésűek: kívülröl savós hártya, izomzat, kötőszövet, belül pedig- általában redős- nyálkahártya alkotja. A tápcsatornához mirigyek csatlakoznak. A három pár nyálmirígy, a hasnyálmirigy és a máj a megtermelt emésztőnedvüket kivezető csöveiken át a tápcsatornába ürítik.
    A szervezet fenntartásához , fejlődéséhez szükséges anyagokat, a tápanyagokat táplálék formájában vesszük fel. A tápcsatornába került táplálék zömét az enzimek kisebb részekre bontják, megemésztik. Ezzel lehetővé válik a felszívás. A tápcsatornában maradt anyagok egy idő múlva eltávoznak a testből.

Tápanyagok: az életjelenségek fenntartásához szükséges anyagok összessége.
Táplálék (élelmiszer): a tápanyagok és az emészthetetlen salakanyagok együttese. Az állatok mindig táplálékot vesznek fel. 

A tápanyagok
    Tápanyagaink közé tartoznak a lipidek, a szénhidrátok és a fehérjék. Ezek a szerves anyagok (elsősorban a lipidek és a szénhidrátok) az energiát és a testünk felépítéséhez, működéséhez szükséges szerves anyagokat biztosítják. Mellettük zsírban és vízben oldódó vitaminokat, ásványi sók ionjait és vizet veszünk fel táplálkozásunk során.
    Az egészséges táplálkozás feltételezi a megfelelő táplálékválasztást, az ételkészítést, a megfelelő étkezési ritmust és étkezési körülményeket. A legfontosabb azonban az, hogy a táplálék energiatartalma, a tápanyagok minősége, aránya a szervezet igényeinek megfeleljen.
    A felvett tápanyagok minősége és mennyisége is meghatározható, hiszen szerepük a szervezetben eltérő. A testünk számára szükséges szerves anyagok közül nem vagyunk képesek mindegyiket előállítani, ezeket táplálkozásunk során más élőlények anyagaiból – készen – vesszük fel. Ilyen esszenciális (nélkülözhetetlen) anyagok a telítetlen zsírsavak, egyes aminosavak és a vitaminok.
    Az egészséges táplálkozáshoz szükséges a szerves anyagok megfelelő arányú felvétele. Testtömegkilogrammonként 1–1 g fehérje és lipid, 5-6 g szénhidrát fedezi naponta a test energiaszükségletét. Mivel a fehérje a felépítéshez is szükséges, ezért leginkább a szénhidrátok- fehérjék- lipidek 10-2-1 tömegarányú felvétele a legelőnyösebb.
    Ha az esszenciális tápanyagok a szükségesnél kisebb mennyiségben kerülnek szervezetünkbe, az anyagcserezavarokhoz vezethet, és hiánybetegségek alakulnak ki.

Minőségi éhezés: akkor jelentkezik, ha a felvett anyagok minősége és/vagy aránya nem megfelelő a szervezet számára.

    A tápanyagokkal energia jut testünkbe. Ha a szervezet többet használ fel, mint ami a táplálékkal bekerült, saját tartalékait használja fel. Ekkor mennyiségi éhezésről beszélünk.

Mennyiségi éhezés: akkor jelentkezik, ha a szervezet kevesebb energiához jut, mint amennyi a test fenntartásához szükséges. 

    A szervezet fenntartásához és működéséhez nagyon sok energia kell. A felhasznált energia mennyisége függ a test méretétől, korától, a nemtől, de egyetlen egyed esetében is jelentős különbségek jelentkezhetnek a végzett tevékenységtől függően.
Alap- energiaforgalom (alapanyagcsere): a nyugalomban lévő szervezet fenntartásához szükséges  napi energiamennyiség.
    Ez egy 70 kg-os, felnőtt, mezítelen, „átlagos” emberi test esetén 7100 kJ/nap (testtömegre vonatkoztatva: 4.2 kJ • kg –1 • h–1; testfelületre vonatkoztatva :160kJ • m–2 • h–1).

    A táplálékkal felvett szerves anyagok között a vitaminok különleges helyet foglalnak el, emésztés nélkül szívódnak fel. A bélből a vízben oldódó vitaminok (B-, C- vitamin stb.) a vérbe, a zsírban oldódók (A-, D-, E-, és K- vitamin) pedig a nyirokerekbe jutnak. 

Az előbél felépítése és működése

    Az ember szájüregét elöl az ajkak határolják. Ezek fogják közre az izomgyűrűvel zárható szájnyílást. A szájüreget felülről a kemény és a lágy szájpad zárja el az orrüregtől. Alulról a szájfenék határolja, oldalsó falait pedig a pofák alkotják.
    Mederben ülő, gyökeres fogaink vannak, melyen alapanyaga a csontszövethez hasonló dentin. A fognak az ínybe merülő gyökerét szintén csontszövet, a cementréteg fedi, míg koronáját az igen kemény mészsóból ( pl. Ca F2) álló zománcréteg borítja. A belső üreget erekkel és idegekkel átszőtt fogbél tölti ki. A gyökér csúcsán belépő erek táplálják a sejteket, az ugyanitt kilépő vénák elszállítják a felesleges anyagokat, az idegek pedig jelzik az esetleg fellépő veszélyt.
    Életünk során fogaink két sorozatban fejlődnek ki. Előbb a tejfogaink (6 hónapos kortól), majd a maradandó fogaink (6 éves kortól) jelennek meg.
    A széttartó fogívben elhelyezkedő 20, majd 32 fogunk nem egyforma. A felnőtteknek a fogív egyik oldalán a középvonaltól haladva 2 metszőfoga, 1 szemfoga, 2 kisörlő (előzáp-), 3 nagyörlő (utózáp-) foga van.
    A metszőfogak koronája lapát alakú. Hajdan harapásra szolgáltak. Mára már csak a lágy táplálékot igyekszünk ezzel megszerezni, hiszen a keményebbeket inkább oldalt, a kisörlőkkel harapjuk le. 
    A szemfogaink sem túl fejlettek, szinte besimulnak a fogsorunkba.
A kisörlők a rágás és a harapás, míg a nagyörlők a rágás szolgálatában állnak. A vegyes táplálék fogyasztásához való alkalmazkodást a zápfogak gumós felülete mutatja.

    A nyál a három pár nyálmirigyben termelődik. A fültő-, az állkapocs alatti és a nyelv alatti mirigyek váladéka ugyanazokat az összetevőket tartalmazza, csak az alkotók arányában van eltérés. A nyál vizet, szervetlen sók ionjait, mucint, alfa- amilázt és más fehérjéket tartalmaz. Nedvesít, védi a nyálkahártyát és a fogakat. A benne lévő amiláz enzim a keményítőt és a glikogént maltózra bontja, így a szénhidrátok emésztése már a szájban elkezdődik. Az amiláz enzim a száj enyhén lúgos, de – a táplálék változatossága miatt- viszonylag tág határok között változókémhatása közepette is képes megfelelően működni. Jelentős szénhidrátbontásról azonban a táplálék gyors továbbhaladása, lenyelése miatt nem beszélhetünk. A nyállal elkevert és a nyelőcső felé továbbított „falatban” az amiláz enzim mindaddig kifejti hatását, míg a gyomornedv savas közege az enzim aktivitását nem gátolja.
    A mucin összetett fehérje. A nem fehérje részét szénhidrát (glükoproteid) alkotja. A tápcsatorna teljes hosszában termelődik a nyálkahártya mirigyeiben és az emésztőnedvet termelő mirigyekben.
Ez a semleges kémhatású anyag sav hatására könnyen koagulálódik, kicsapódik. Ez a tulajdonsága teszi lehetővé , hogy a tápcsatorna falát – kicsapódva a felületre- megvédje a kémhatás- változásoktól és az emésztőenzimek károsító hatásától. Fontos szerepet tölt be még a falattá ragasztásban és a béltartalom továbbcsúszásának elősegítésében.
    A fültőmirigy által elválasztott nyál jelentős mennyiségű amiláz enzimet és sok vizet tartalmaz (szerózus nyál).
    A nyál egyéb fehérjéi között lizozim enzimet és immunglobulinokat is találunk. Ezeknek fontos fertőtlenítő, bakteriosztatikus hatása van, gátolják a szájban élő baktériumok elszaporodását.

    A nyál szerepe igen fontos az ízérzékelésben, hiszen csak az oldott állapotú anyagok ízét érzékeljük. Ugyancsak oldószerként játszik szerepet egyes nyálkahártyán keresztül felszívódó anyagok (bizonyos gyógyszerek, nikotin stb.) felvétele során.
    A szájfenék hatalmas, bonyolult lefutású izmok által alkotott kiemelkedése a nyelv. Feladata sokrétű: elkeveri a nyállal a táplálékot, a rágáshoz a fogak alá helyezi a falatot, részt vesz a nyelésben és a beszédhangok képzésében. Felszínének mélyedéseiben helyezkednek el az ízérzékelést biztosító ízlelőbimbók.
    A szájüreg hátsó, beszűkülő része a torok, mely a garatba vezet. Oldalfalában ülnek a torokmandulák, a nyirokrendszer  alkotórészei. Ugyanennek a rendszernek tagjai a garatmandulák is, melyek az orr- garat- járatnál töltenek be védelmi szerepet. A garatot a középfüllel a nyomáskiegyenlítő  szerepet játszó fülkűrt (Eustach- -féle kürt) köti össze.
    A garat alsó részén elöl nyílik a légcső, mögötte a nyelőcső. Ez az elrendeződés eredményezi, hogy a garatban kereszteződik a táplálék és a levegő útja. Az anyagok nyelőcsőbe juttatását a nyelés bonyolult reflexsora biztosítja.
    A nyelés során a megőrölt, nyállal elkevert falatot a nyelv és a szájüreg izmainak rendezett mozgása a lágy szájpadnak nyomja. A lágy szájpad a garat hátsó falához hajolva elzárja az orrüreg felé vezető járatot. Eközben a garatemelő harántcsíkolt izmok megemelik a végét, így a háztető formájú gégefedő elzárja a gége nyílását – a levegő útját- , és a táplálék a nyelőcsőbe kerül. Mikor a falat bejut a nyelőcsőbe, a belső garatizmok elernyednek, míg a garat alsó részén lévők összehúzódnak. Ezzel válik lehetetlenné a falat visszakerülése a garatba 
    A nyelőcsőben a falat a gravitáció hatására mozog, de a nyelés folyamata kiváltja a nyelőcső izmainak perisztaltikus mozgását is.
    A perisztaltika a bélcsatorna jellemző mozgása. Adott helyen a csatorna összeszűkül, majd miközben ez a részlet ellazul – tőle a szájjal ellentétes irányban-, a szomszédos szakaszon jön létre gyűrűszerű összehúzódás. Így a szűkület a szájjal  ellentétes irányba „vándorol” , maga előtt tolva a csatorna tartalmát.
    A nyelőcső felső harmadában akaratlagos mozgást lehetővé tevő harántcsíkolt izmokat találunk, míg az alsó harmadtól egészen a végbélnyílásig csak simaizomzat fordul elő. Ez a tápcsatorna akarattól független működését teszi lehetővé. A szilárd falat kb. 6-9 másodperc alatt halad végig a nyelőcsövön.
    A nyelőcső áthatol a rekeszizmon (ez a testfelületre merőlegesen elhelyezkedő harántcsíkolt izomlemez választja  el a mellüreget a hasüregtől) és a nyelőcső perisztaltikus mozgáshullámának hatására nyílik a gyomor nyílásán lévő izmos zárógyűrű.
    Amikor a nyelőcső újra nyugalomba kerül ( a táplálékot továbbította a gyomor felé, nyelés nincs), a záróizom összehúzódik, így megakadályozza a gyomortartalom visszajutását a nyelőcsőbe. A gyomorperisztaltika a nyelőcsőbe csak rendellenesen nagy, rángásszerű összehúzódás esetén  tudja visszanyomni a gyomor tartalmát (hányás).
    A gyomor a tápcsatorna ívben hajlott, tágulékony szerve, mely a baloldalon, a rekeszizom alatt helyezkedik el. A nyelőcső betorkollásának környéke a gyomorszáj. A legszélesebb része a gyomortest, míg átmenete a középbél felé a szintén zárható gyomorvég.
    A gyomrok kívül savós hártya borítja, mely alatt a simaizom három (körkörös, ferde, hosszanti) rétegbe rendeződik. Belül erősen rendeződött, mirigyekben gazdag nyálkahártya fedi. A redők mélyedéseiben találjuk a gyomor mirigyeit, melyek a gyomornedvet termelik. A gyomornedv jellegzetes alkotói  az erősen savas közeget kialakító sósav, a fehérjéket polipeptidláncokra emésztő pepszin és a gyomor belső felületén lévő mucin.
    Ezeket az anyagokat a mirigy különböző sejtjei termelik. A fősejtek képezik a gyomornedv tipikus enzimjét, a pepszint. Ez- mint minden tápcsatornába kerülő fehérjebontó enzim- inaktív formájában (pepszinogén) termelődik, és egy peptidlánc lehasadásával válik aktívvá a gyomor üregében. E folyamat a sósav, vagy a már aktív pepszin hatására következik be.
    A sósavat a fedősejtek hozzák létre. A fedősejtek aktív transzporttal adják le a H+-t , kicserélve K+- ionra (a K+-ion passzívan visszamehet). A Cl- - ion egy másik hordozó molekula segítségével aktívan kerül a gyomor üregébe. Pótlása a vérből történik passzívan, miközben helyet cserél a HCO-3- ionnal.
    A sósav által kialakított 1-2 pH megfelelő közeget biztosít a pepszin működéséhez, és fontos szerepet tölt be a táplálékkal a gyomorba kerülő kórokozók elpusztításában is.
Mind a savas közeg, mind pedig a pepszin tönkreteheti a gyomorfal anyagait. Ettől véd a melléksejtek (nyálkasejtek) által termelt mucin.
    A gyomornedv elválasztása a falat szájba kerülésével indul meg (feltétlen reflex), illetve már akkor is, amikor még csak gondolunk az ételre (tanult viselkedés, feltétételes reflex). A gyomor izomzata elernyed, amikor a falat belekerül. Utána azonban – percenként kb. 3 – keverő és perisztaltikus mozgás indul meg, aminek következtében a táplálék elkeveredik a gyomornedvvel, és a gyomortartalom pépessé válik. Leáll a szénhidrátok emésztése, és megindul a fehérjék polipeptiddé bontása.
    Az emlősök újszülöttjeinek gyomornedvében kimutatható a kimozin nevű enzim, amely a tejemésztésben játszik szerepet. A sósav koagulálja a tej fehérjéit, így az enzim megkezdheti az emésztést. Felnőtt emberben a kimozin már nem termelődik.
    A gyomortartalom fizikai állapotától és kémiai összetételétől függően hosszabb- rövidebb ideig zajlik a pépesítés. A nagy felületű nyálkahártyán a víz, az ionok egy része, és az alkalomtól függően az alkohol is felszívódhat.
    A felszívódást nagymértékben segíti a szén- dioxid. A pezsgő alkoholtartalmának hatása ezért fokozottabb.
    A béltartalom megfelelő állapotának elérésekor a gyomorvég izomzata elernyed, és belőle időről időre egy- egy adag a középbélbe jut.
    A fehérje- és szénhidráttartalmú táplálék ürülése gyorsabban, a zsírtartalmú anyagoké valamivel lassabban következik be.

A középbél

    A középbelet a vékonybél alkotja. Felépítése eltér a többi szakasztól. A rögzítő savós hártya, a két simaizomréteg mellett a redős nyálkahártyán található bélbolyhok tovább növelik a belső felületet.
    A vékonybél belső felszínét tovább sokszorozzák az egyrétegű hengerhám sejtjein lévő citoplazma- nyúlványok (mikroboholy, kefeszegély), amelyek a bélbolyhokat, ezeket az  újszerű nyúlványokat borítják.
    Ha a vékonybél egy egyszerű cső lenne, belső felülete 0.5m2 lenne. A redők, a bélbolyhok és a plazmanyúlványok jelenléte azonban a kb. 4-6 méteres vékonybél belső felszínét 200m2-re növeli.
A bélbolyhok nem egyszerűen passzív felületnövelő képződmények. Megfigyelhető, hogy percenként 4-5- ször harmonikaszerűen összehúzódnak. Ezt a belsejükben a kötőszövetbe ágyazott simaizomzat biztosítja. Természetesen itt a simaizom működését irányító idegfonatokat is megtalálhatjuk. A bolyhok megrövidülése nyomást gyakorol a bennük található kapillárisokra és a vakon kezdődő nyirokhajszálerekre. 
    A bélbolyhok között a bélfalban jellegzetes, egyszerű csöves mirigyeket találunk, melyek a vékonybél emésztőnedvét, a vékonybélnedvet termelik. Egyes sejtek olyan szöveti hormonokat hoznak létre, amelyek a működésszabályozásban töltenek be fontos szerepet.
A vékonybelet három – tulajdonságaiban bizonyos mértékig eltérő- szakaszra oszthatjuk. 
A rövid patkóbél az éhbéllel folytatódik. A hasüreg alsó részében kanyarog a leghosszabb szakasz, a csípőbél. A patkóbélben jelentős emésztés zajlik. Itt kezdi meg működését a vékonybélnedven kívül a hasnyál és az epe is, hiszen kivezető csövein át ide önti váladékát a hasnyálmirigy és a máj is.

A hasnyálmirigy
    A patkóbél kanyarulatában található hasnyálmirigy kettős elválasztású mirigy. A mirigy tömegének néhány százalékát kitevő Langerhans- szigetek sejtjei termelik az inzulint és a glukagont. Az összetett bogyósmirigynek a külső elválasztású része állítja elő az emésztőnedvet, a hasnyálat.
    A hasnyál enyhén lúgos kémhatású folyadék, amely többféle enzimet tartalmaz. A fehérjebontó enzimjei (tripszin, kimotripszin) a pepszin által kialakított polipeptideket kisebb peptidekre hidrolizálják.
    A tripszin fehérjebontó enzim (pH – optimuma 6.5- 8.0 között van), mely inaktív tripszinogén formájában termelődik. A vékonybélben, a bélnyálkahártya által termelt enzim (enterokináz) hatására egy peptidlánc lehasadásával válik aktívvá. A tripszin a bázikus (arginin és lizin) aminosavak, míg a kimotripszin az aromás oldalláncú aminosavak peptidkötéseinek hasadását katalizálja.
    A hasnyál zsírbontó enzimje a lipáz. A hosszú láncú, telített zsírsavakat tartalmazó zsírokat monogliceridre és zsírsavakra, esetleg glicerinre és zsírsavakra bontja. Hatását az epesavak és a bélnedv segíti.
    Bár a tápanyagaink között nem szerepel, sejtekből álló táplálékunkban mindig van nukleinsav is. A hasnyál tartalmaz RNS-t és DNS-t bontó enzimeket is, melyek hatására a nukleinsavak nukleotidokra bomlanak.
    A hasnyálmirigy amiláz gyakorlatilag azonos a nyálmirigy enzimjével. A gyomorban leállt szénhidrátbontást kezdi újra, a glikogén és keményítő maltózzá hasadását katalizálja.
    A hasnyálban található másik szénhidrátbontó enzim a maltáz, amely a maltózt glükózmolekulákra hidrolizálja.

A máj
    A hasüreg jobb felső részén elhelyezkedő máj a szervezet legnagyobb mirigye. Alsó részén a májkaput találjuk, melyen keresztül a májartéria, a méjkapuér és az idegek lépnek be, egyúttal itt vezet ki a májvéna, a gyomorér és az epevezeték. Két lebenyét belül kötőszövetbe ágyazott, jellegzetes szerkezetű májlebenykék alkotják.
    A májlebenykét körülvevő kötőszövetben a májartéria, a májkapuér és az epecsatornák hármas egységet alkotnak. A vér a májartériából és a májkapuérből a lebenyke sejtjei között áthaladva kerül a középen található vénába. Ezek testfolyadéka szedődik össze a májvénába. A sejtek közötti epecsatornácskák gyűjtik össze a sejtek által termelt epét, melyek a lebenyke falában lévő epevezetékekbe torkollanak.
    A máj számos feladatot lát el. Képes energiát tárolni, hiszen glikogént raktároz. Ugyanakkor hidrolizálva azt – glüjkózt juttat vissza a vérbe. Nélkülözhetetlen, hiszen a test anyagait a szervezet szükségleteinek megfelelően átalakíthatja ( glükóz, tejsav

A vékonybél és a vastagbél

    A gyomorból erősen savas kémhatású tartalom kerül a vékonybélbe, ahol a lúgos bélnedvvel, a hasnyállal és az epével keveredik. A béltartalmat a perisztaltikus mozgás egyre lúgosabb területek felé továbbítja, ahol az enzimek hatékonyan működhetnek.
    A hasnyál és a vékonybélnedv enzimjei végzik a táplálék emésztésének végső lépéseit. Működésüket az epeváladék segíti elő.
    A szájüregben képződik meg a keményítő és a glikogén maltózzá bontása. A gyomor savas közegében leállt folyamat a vékonybélben újrakezdődik. A hasnyál amiláza a maradék poliszacharidok maltózzá hidrolizálását végzi. A vékonybélnedv az emésztést folytatva, a maltózt és a táplálékkal bekerülő többi diszacharidot  monoszacharidokra bontja.
    A fehérjék felszívható formába hozása a gyomorban kezdődik. A kialakult polipeptideket a hasnyálmirigy enzimjei peptidekre, majd a vékonybélnedv fehérjebontó enzimjei (erepszinjei) aminosavakra bontják.
    A hasnyálmirigy és a bélfal mirigyeinek enzimjei végzik  a nukleinsavag nukleotidokra, esetleg nukleozidokra való bontását.
    A hidrolizálható lipideket a lipáz emészti, mely mindkét mirigyben termelődik.

Felszívás a vékonybélben
    Az emésztési folyamatok során a táplálék tápanyagai egyszerű építőköveikre (monomereikre) bomlanak. E kismértékű, viszonylag egyszerű szerves molekulák (monoszacharidok, aminosavak, nukleotidok, nukleozidok, monogliceridek, zsírsavak) a vékonybél nagy felületén szívódnak fel. 
    A szájüreg nyálkahártyáján – egyes gyógyszerektől és kis molekulájú hatóanyagoktól eltekintve- jelentős felszívódás nem történik. A gyomorban sem jelentős a felszívás, a víz, az alkohol és egyes vitaminok (pl. B12) a vérbe kerülhetnek.
    A bélfal sejtjei a tápanyagokat a vérbe, vagy a nyirokkapillárisokba juttatják. A poláris molekulák a vérbe, az apoláris lipidek a nyirokrendszerben szívódnak fel. Amíg a víz passzívan, diffúzióval kerül a bélfal kapillárisaiba, addig az ionok többsége és a szerves anyagok hordozómolekulák és energia segítségével (aktív transzport) szívódnak fel.

Az utóbél funkciói
    A vékonybél utolsó szakasza, a csípőbél a hasüreg jobb alsó részén torkollik az utóbélbe. A csatlakozástól lefelé eső bélrészlet a vakbél.
    A növényevő állatok esetében a vakbél mérete megegyezhet a gyomoréval. Valószínűleg a benne élő baktériumok részt vesznek a cellulóz emésztésében.
    A vakbélhez kapcsolódik a féregnyúlvány, amely a nyirokrendszer tagja. A vastagbél szakaszai a felszálló, a vízszintes, a leszálló és a szigmabél. Az utóbél végső része a végbél.
    Az 1-1.5 méteres utóbél belső felszíne is redős, de bélbolyhok már nem növelik a felületet. A nyálkahártyában található mirigysejtek mechanikus ingerlésre (nyomás, súrlódás) síkos, mucintartalmú váladékot termelnek, amelynek szerepe elsősorban a béltartalom csúszóssá tétele, előrehaladásának biztosítása. Emésztőenzimet nem tartalmaz, a vékonybélből átkerült, még emésztetlen anyagokat az ember mát nem képes hasznosítani.
    A vastagbélben sok baktérium él, éppen a béltartalomban található szerves anyagokat – akár a cellulózt is- hasznosítva. Az emberi szervezet számára az együttélés (szimbiózis) előnye, hogy a baktériumok B- és K- vitamint termelnek, ami a bélfalon keresztül felszívódik.
    Testünk sejtjei nem képesek cellulózbontó enzimet termelni. Ezért a táplálékkal bekerült cellulóz (növényi sejtfal) a vastagbélben megfigyelhető kismértékű bakteriális lebontástól eltekintve változatlan formában ürül ki.
    Az emésztőcsatornában a táplálék el nem bomlott, felszívásra nem került részei a végbélen át kiürülnek. A végbél a vastagbél leszálló ágának végső szakasza, amelyet gyűrű alakú záróizom zár a külvilág felé. A béltartalom továbbításában a bélé perisztaltikája, és a hasizom által létrehozott „hasprés” segíti.




A légzőrendszer felépítése és működése

    Az emberi szervezet a működéséhez szükséges energiát a szerves anyagok lebontásából nyeri. A sejtekben aerob úton végbemenő lebontó biokémiai folyamatok összessége a sejtlégzés (biológiai oxidáció). Az ehhez szükséges oxigént, és a folyamatok során keletkező – a szervezetre káros – szén-dioxid leadását a gázcsere biztosítja. Az egymást követő be- és kilégzések során fizikai tényezők, a nyomáskülönbségek szabják meg a gázok áramlását.

    A gázcsere egyik része a légcsere, mely a környezet és a légzőszerv között zajlik. A légzőszerv és a testfolyadék között a légzőfelületen át bekövetkező gázkicserélődés a külső gázcsere. A vér a sejtekig szállítja az oxigént, ahol megtörténik a belső gázcsere, kicserélődik az oxigén és a szén- dioxid. Az oxigén a sejtek felé, míg a szén- dioxid a külvilág felé mozog.

A légutak szakaszai

    A belégzéskor a levegő az orrüregen át a garatba, majd a gégébe áramlik. A légzőszervrendszer e szakaszai a felső légutak. Feladatuk az áramlási út biztosítása mellett a levegő előkészítése, a hangképzés és a légzőszervrendszer védelme. 
    A légutak dúsan erezett, csillós hengerhámmal borított nyálkahártyája felmelegíti és párával telíti a levegőt, kiszűri a finom szennyeződéseket, amiket az orrnyílás irányába sodor.
Az orrüreg bejáratánál található szőrök megakadályozzák a nagyobb szennyeződések bejutását a légzőrendszerbe, a felső részén elhelyezkedő szaglóhám pedig az érzékelésben játszik szerepet.
    A garat a tápcsatornának és a légzőszervrendszernek is része, hiszen a táplálék és a levegő útja itt kereszteződik.
    A gége a légcső kezdetén található porcos vázú szerv. Feladata egyrészt a falat légcsőbe jutásának megakadályozása, másrészt a két hangszalag segítségével a hangképzés.

    A gége alapján helyezkedik el a gyűrűporc. Ezen elöl a pajzsporc, hátul a két kannaporc található. A pajzsporc két lemeze a nemi érést követően a nőkben tompa-, míg a férfiakban hegyesszöget zár be. Ezért a férfiak ádámcsutkája jobban kiemelkedik a nyak síkjából. A porcokat kötőszövet és harántcsíkolt izomszövet fogja össze. A gége nyílásánál helyezkedik el a nem mozgatható gégefedő porc.- A gége üregébe nyomulnak jobb és bal irányból a pajzsporc és a kannaporcok között feszülő hangszalagok.

A hangképzés

    A hangszalagok fogják közre a hangrést. Légzéskor a gége izmai elernyednek, így a hangrés nyitott. Hangadáskor megfeszítjük a gége izmait, a hangrés zárul, ami miatt a kiáramló levegő feltorlódik a hangszalagok mögött. A növekvő nyomás szétfeszíti a szalagokat, a levegő átjut a hangrésen, így a nyomás lecsökken. A szalagok ismét záródnak, és növekedhet a nyomás. Ez ciklusosan ismétlődik, amíg levegő áramlik ki a tüdőből.
    A szalagok a levegő longitudinális rezgését hozzák létre. A levegőoszlopban kialakuló sűrűsödések és ritkulások gyakorisága a hangszalagok mozgásától függ. Minél nagyobb a feszítettségük, és/vagy minél rövidebbek, annál gyorsabban térnek vissza eredeti állapotukba, vagyis annál nagyobb lesz a kialakuló hang rezgésszáma.
A hangerő a kiáramló levegő mennyiségétől függ. A rezgés amplitúdója akkor nő meg, ha sok levegőt nagy mennyiséggel fújunk ki.
    A hang színezetét a felhangok határozzák meg. Ezek kialakításában az ún. rezonátor üregek, akadályok (orrüreg, pofák, fogak stb.) vesznek részt.
    A gége folytatása a légcső, mely az alsó légutak első szerve. Ezt az üreges zsigeri szervet a nyelőcső felé nyitott, C alakú porcok merevítik, hogy megakadályozzák összeesését. A légcső kettéágazva a főhörgőkben folytatódik, melyek a két tüdőfélbe vezetnek.

A tüdő felépítése

    A tüdő a mellüregben található páros szerv. A jobb oldali három, míg a bal két lebenyre oszlik. Világos rózsaszín, de minél idősebb, annál több sötét folt jelenik meg rajta. Állománya szivacsszerű, hiszen a belépő főhörgők fokozatosan – kb. 23- szor – egyre kisebb csövekre ágazik el.

    A tüdőkapun keresztül az elágazó főhörgők, a tüdőartéria, a tüdővéna, valamint nyirokér és ideg vezet be illetve ki.

    A tüdő vázát rugalmas kötőszövet alkotja. Ezek között találjuk az egyre kisebb részekre ágazó hörgőket, majd a hörgőcskéket. Falukban porc, simaizom, belső felületükön csillós hám van. A legkisebb csövek léghólyagokban végződnek, melyeket egyrétegű laphám (epithél) alkot. Itt történik meg a gázcsere, hiszen a léghólyagok felületét kapillárisok hálózzák be.

A gázcsere

    A léghólyagok együttes felülete hatalmas, akár 100 m2 is lehet. A gázcsere a léghólyagok és a kapilláris hámján keresztül, a gázok parciális nyomáskülönbsége alapján zajlik le. Az oxigén a vérbe, a szén- dioxid a léghólyag üregébe kerül.

    A léghólyagok belső felületén mindig vékony folyadékréteget találunk. Ez nélkülözhetetlen mind a gázcseréhez, mind a léghólyag formájának megtartásához. A felület vízvesztése esetén köhögés, légszomj is jelentkezhet.

A légzőmozgások

    A gázcseréhez biztosítani kell az oxigéndús levegő tüdőbe való áramlását, egyúttal a nagyobb szén- dioxid tartalmú gáz eltávolítását is. Ezt a légcserét a légzőmozgásokkal érjük el.
    A tüdő önálló mozgásra nem képes. A mozgását a bordaközti izmok és a rekeszizom, vagyis a légzőizmok végzik.

    A bordák külső felületéről eredve az alattuk lévő bordák belső felszínére tapadva futnak a külső bordaközi izmok. Ha ezek összehúzódnak, a bordák felfelé és kifelé mozdulnak el. Ezt segíti az is, hogy az izomrostok kissé hátulról előre irányba állnak.
    A rekeszizom választja el a mellüreget a hasüregtől. Elernyedt állapotban beboltosul a mellüregbe, hiszen a hasi szervek felfelé nyomják. Az összehúzódásakor ellapul, így növeli a mellüreg térfogatát.

    A légzőizmok összehúzódásának az a következménye, hogy a mellüreg térfogata megnő, melyet a mellhártya miatt a tüdő követ. Ennek az az oka, hogy a tüdő felületén és a mellüreg belső felületén lévő savós hártya az általuk termelt folyadék tapadása, adhéziója miatt összekapcsolódik.
    A kitágult tüdőben lecsökken a nyomás, így a levegő a szabad légutakon át beáramlik a tüdőbe. Belégzésünk aktív folyamat.
    Az anyaméhben a magzat fejkörfogatához képest a mellkas jóval kisebb. A tüdő összeesett állapotban van, a magzat nem használja. A születéskor az első légvételkor a mellkas a mellhártya külső részével együtt kitágul. A tüdő azonban nem „akarja” követni, ezért a mellhártya két lemeze között csökken a nyomás. Mivel a mellkas az első légvétel után többé már nem kerülhet vissza eredeti helyzetébe, a tüdő viszont rugalmasságából adódóan szeretne visszakerülni alaphelyzetébe, ezért a születést követően a mellhártya két lemeze között mindig alacsonyabb a nyomás, mint a tüdőben, illetve a légkörben.

    A kilégzés passzív folyamat, mert ekkor a légzőizmokat elernyesztjük. A bordák saját súlyuk, a rekeszizom pedig a hasüregi szervek nyomása miatt tér vissza eredeti helyzetükbe. A tüdőben megnő a nyomás, így a levegő kiáramlik a tüdőből. 

    A kétféle légzőizmunkat nem egyformán használjuk. Ha a rekeszizom működik intenzívebben, hasi légzésről beszélünk. A bordaközi izmaink hatékonyabb működtetése a mellkasi légzés. Az oxigén ellátás szempontjából előnyösebb a hasi légzés.

    Nyugodt légzéskor egy felnőtt ember percenként átlagosan 16- szor lélegzik. Egy légvételkor körülbelül 0,5dm3 levegő cserélődik ki. Ez a légzési levegő.

Légzési perctérfogat: az egy perc alatt kicserélt levegő mennyisége.

    Erőltetett belégzéssel további 2,5 dm3 levegőhöz juthatunk. Ez a belégzési tartalék. Növelhetjük a kicserélt levegő mennyiségét erőltetett kilégzéssel is (1,1-1,5 dm3 kilégzési tartalék). A legnagyobb térfogat, amit egy légvétellel kicserélhetünk, a vitálkapacitás.

Vitálkapacitás: az erőltetett belégzés utáni erőltetve kilélegzett levegő térfogata, vagy az erőltetett kilégzés utáni erőltetve belélegzett levegő térfogata. Átlagosan 4,5 dm3.

    Erőltetett belégzéskor a bordaközti izmok fokozott összehúzódása mellett az ún. járulékos légzőizmokat is működtetjük. Ezek a mellkas felső részén található vázizmok (pl. a mellizom, a csuklyásizom stb.). Amikor kiabálunk, vagy ha elfújjuk a gyertyát, erőltetett kilégzést végzünk. A belső bordaközti izmok és a hasizom által kialakított hasprés biztosítja a fokozott levegőkiáramlást a tüdőből.

    Akárhogyan is erőltetjük a légzést, soha nem sikerül kilélegezni a tüdőből a teljes levegőmennyiséget. A felnőtt emberben bennmaradó 1-1,1 dm3 a maradék levegő. A vitálkapacitás és a maradék levegő térfogatának az összege adja a tüdő teljes térfogatát.

    A maradék levegő az első légvételt követően végig megtalálható a tüdőben. Szén- dioxid és vízgőz tartalma nagyobb, míg oxigéntartalma kisebb, mint a légkörből bekerülő gázelegyé.

    A légköri levegő összetétele módosul, mire a belégzés során a léghólyagok felületére érkezik. Az oxigéntartalom kissé csökken, a szén- dioxid parciális nyomása nő. Az oxigén parciális nyomása elegendő ahhoz, hogy a léghólyag és a kapilláris falán át bekerüljön a vérbe. A vörösvérsejtbe jutva a redukált állapotú hemoglobinról leszorítja a H+-t. Az ion a vérplazmából bekerülő HCO3-nal szénsavat alkot, miközben a töltésviszonyok fenntartása érdekében CI- lép ki a vérplazmába. 
    A szénsav pillanatszerűen vízre és szén- dioxidra bomlik. A felszabaduló CO2 parciális nyomáskülönbsége miatt a tüdő léghólyagocskáiba diffundál.
    A szövetekhez érve az oxigén a parciális nyomáskülönbséget követve leválik a hemoglobinról, és a szövetek közötti állományba, majd a sejtekbe jut. A sejtekből viszont a keletkező szén- dioxid bekerül a vérbe, a vörösvérsejtekbe. A bennük található vízzel szénsavat alkot, melynek kialakulását, és a H+- ra és HCO -3-ra bomlását egy enzim a többszörösére fokozza. A HCO -3 átkerül a vérplazmába, miközben helyet cserél a CI—dal.

A légzési folyamatok szabályozásának lényege

    A légzés vegetatív működés, melyet az idegrendszer szabályoz. Az automatikus szabályozás lényege az, hogy amikor a belélegző izmok serkentés alatt állnak, akkor a kilégző izmok gátoltak, és fordítva. Elsődleges központjai a nyúltvelőben vannak, míg az ezt összerendező másodlagos központok a hídban találhatók. A nyúltvelői belégzőközpont, illetve a hídi belégzést serkentő központok működésének ingere a vér szén-dioxid tartalmának a növekedése, valamint az oxigénkoncentráció csökkenése. A központ ingerülete a leszálló mozgatópályák (extrapiramidális pályák), közvetítésével jut a gerincvelő elülső szarvának mozgató neuronjaihoz. Ezek idegzik be a légzőizmokat, összehúzódást alakítva ki bennük. 
    Az agytörzsi belégzőközpontok aktiválásának szabályozását elsősorban a vér kémiai jellemzői befolyásolják. Az ezeket érzékelő kemoreceptorok egy része a nyúltvelőben található, így a CO2 és a pH közvetlenül hat a központra. A nyúltagyi receptorok képesek az agyfolyadék és az agyi sejtek közötti folyadék pH-jának változását érzékelni. Az oxigénkoncentrációt érzékelő kemoreceptorok az aortaív és a nyaki verőér falában találhatók. Az ingerületeiket a bolygóideg érző rostjai juttatják a nyúltagyba. Az említett hatások légzést serkentő idegimpulzusokat okoznak. 
    A belégzés következtében a tüdő fala megfeszül, melyet az ott található nyomásérzékelő receptorok érzékelnek. Az akciós potenciált a bolygóideg juttatja a nyúltvelő kilégző központjába, ugyanakkor a híd a belégzést gátló központja is ingerületbe jön, mely gátolja a nyúltvelő belégzőközpontját. Gátlódnek a belégzőizmok, és bekövetkezik a kilégzés.
    Ha a hídi központok tevékenysége kimarad, akkor a légzés szabálytalanná és zihálóvá válik, de ritmusa nem szűnik meg. A hídi légzőközpontok tehát a légzés ritmusának finom szabályozását végzik.
    Mivel a légzőmozgásokat harántcsíkolt izmok végzik, így lehetőség van a légzés akaratlagos szabályozására. Az agykéreg homloklebenyéből kiinduló idegimpulzusok a leszálló pályákon át jutnak a légzőizmok mozgató neuronjaihoz. Így akaratlagos hatások elkerülik az agytörzsi automatikus légzésszabályozás központjait, azonban az agytörzs képes ezt veszély esetén felülbírálni (áttörési pont).
    Az akaratlagos tényezőkön kívül a fájdalom és az érzelmi hatások szintén módosíthatják a légzést. Ilyen esetben a limbikus rendszerből és a hipotalamuszból jutnak impulzusok az agytörzsi központokhoz. Légzésünket ezeken kívül más vegetatív hatások is képesek befolyásolni.
    A légzés reflexes gátlása valósul meg a hányás és a nyelés közben. Ez és a gége záródása az étel vagy a hányadék légcsőbe jutását akadályozza meg. A csuklás is kapcsolatban van a légzőműködéssel: a rekeszizom görcsös összehúzódása olyan belégzést hoz létre, amelynek végén a gége hirtelen zárul. Az ásítás egyfajta mély légzés, élettani alapját és jelentőségét nem ismerjük pontosan. Feltételezik, hogy az ásítás hatására fokozódik a léghólyagocskák feszülése.
    A légzés szabályozása az alvás közben kevésbé pontos, mint éber állapotban. Rövid légzésmentes periódusok egészséges alvó felnőttnél is előfordulhatnak. Ez néha reggeli fejfájást vagy fáradtságot eredményezhet. Az alvási légzéskimaradás speciális formája a hirtelen csecsemőhalál szindróma, mely során a látszólag egészséges újszülött légzése megáll, és bekövetkezik a halál.

A légzőszervekkel kapcsolatos egészségügyi ismeretek

A légzőszervi megbetegedések a leggyakoribbak a mindennapos megbetegedések közül. A kórokozók jelentős része a légzőszerveken keresztül juthat a szervezetbe.
    A torokfájással, köhögéssel, orrváladékozással járó nátha a meghűléses betegségek egyik leggyakoribb típusa. A meghűlést nemcsak a hideg, a test lehűlése, hanem cseppfertőzéssel terjedő baktériumok vagy vírusok is okozhatják.
    Az influenza sokkal súlyosabb következménnyel járhat. A rossz közérzet levertséggel, magas lázzal és heves végtagfájdalmakkal jár együtt. 
    A nyálkahártya védekezése a fokozott váladéktermelés. Az arc és a homlok csontjai üregeiben is felhalmozódhat a nyálka. Az ekkor jelentkező fájdalom annak a következménye, hogy a melléküregek nyílásai elzáródnak, és a váladék nem képes kiürülni. Az arcüreg- és homloküreggyulladás esetén a fej helyzetváltoztatásakor fokozódik a fájdalom. 
    A kórokozók támadásának következtében rendszerint mandulagyulladás is kialakul. Nem csak a fájdalom és a láz miatt kell kezelni a beteget, hanem mert (főleg gyermekkorban) szövődmények (szív és vesemegbetegedés) jelentkezhetnek. 
    A mandulák védik az alsó légutakat a fertőzések ellen. E nyirokszervek eltávolítása csak akkor indokolt, ha túl gyakran begyulladnak.
    A légutak gyulladása lejjebb is terjedhet. A gége, a hangszalagok betegsége esetén még a nyelés, a beszéd is fájdalommal jár. Életveszélyes lehet a gége kialakuló duzzanata, hiszen megakadályozhatja a légzést. Légcsőhurut alakulhat ki a gyulladás továbbterjedésével.
    A hangszalagok működésében fellépő hiba a rekedtség. Ez nemcsak fertőzés következtében kialakuló gyulladás hatására jöhet létre, hanem a hangszalagok túlterhelése miatt is.
    A hörghurut meghűlés, de az erősen szennyezett levegő hatására is megjelenhet. Tünetei között gyakran előfordul a láz, fulladás, sárgásfehér váladék ürítésével járó fájdalmas köhögés is.
    A dohányfüs több mint tízezerszer töményebb, mint a legszennyezettebb városi levegő. A cigarettafüstben eddig több mint 4000-féle károsító anyagot mutattak ki, amelyek közül 300-ról igazolták, hogy rákkeltő hatású. A füst nem csak a dohányzókat károsítja, hanem a passzív dohányosokat is, akik a cigarettázókkal egy helységben tartózkodnak és mások cigarettafüstjét kénytelenek belélegezni. 
    Az aktív és a passzív dohányzás a terhesség egész ideje alatt különösen veszélyes. Nemzetközi adatok szerint a koraszülés a dohányzó anyáknál 1,7-2,8-szor gyakoribb, újszülötteik tömege pedig átlagosan 250 grammal kisebb, mint a nem dohányzó anyáké.
    A krónikus hörghurut tünetei hasonlóak az akut hörghurutéhoz. A tünetek gyakoribbá válnak, végül egész éven át tartanak. Különösen a dohányosok hajlamosak erre a betegségre. Az idő múlásával a köhögés egyre kínzóbb lesz, a felköhögött nyák egyre sűrűbb. A későbbi stádiumban általában légszomj is kialakul, illetve tüdőtágulás következik be.
    Az asztma köhögési rohamokkal és nehézlégzéssel jár. A légcsőhuruttal ellentétben a tünetek rohamszerűen lépnek fel, és kezeléssel általában gyorsan megszüntethetők. A roham többnyire kínzó köhögéssel kezdődik, és súlyos nehézlégzéssel folytatódik.
    A hörgi asztma vagy tüdőasztma a hörgők nyálkahártyájának fokozott érzékenysége. Az asztmás rohamok többnyire kínzó köhögéssel kezdődnek, súlyos nehézlégzéssel folytatódnak, végül sűrű, szívós-, tapadós váladékot köhög fel a beteg. A kilégzés nehezített, a levegő áramlása sípoló-búgó zörejekkel jár. Valószínűleg öröklött hajlam is szerepet játszik a betegség kialakulásában. Az asztmás beteg kezelésre szorul, mert súlyosabb esetben életveszélyes állapot alakulhat ki.
    Vérkeringési betegség a vénás trombózis nyomán kialakult vérrögnek a tüdő érrendszerébe kerülése is, mely elzárhatja a tüdő egyik verőerét, és tüdőembóliát okozhat. Ha az elzárt ér kicsi, akkor mikroembólia jön létre. Heves mellkasi fájdalmat érez a beteg, fulladni kezd, vért köp. A tüdő főverőerének az elzáródásakor a beteg rendkívül erős fájdalmat érez, pulzusa felgyorsul, eszméletét vesztheti, ijesztő mértékben fulladni kezd, de azonnali halál is bekövetkezhet.
    Ha a krónikus légcsőhurut során tartósan gyenge a kilégzés, ez alapvetően veszélyezteti a tüdő szerkezetét. Ilyenkor a tüdő léghólyagocskái közötti falak átszakadnak, nagyobb légzsákok jönnek létre. Megnövekedik a holttér aránya, kisebb lesz a külső gázcsere felülete. A be- és kilégzés nehezebbé válik, a légzési munka jelentősen megnő. A mellkas megnagyobbodik, és hordó alakúvá válik. Ez a tüdőtágulás, a megnövekedett kis vérköri vérnyomás, a jobb szívfél megnagyobbodása, majd elégedetlen működése miatt potenciálisan halálos kimenetelű betegség. Leggyakrabban az erős dohányosoknál alakul ki. 
    Ha a légúti fertőzés a tüdő területére is átterjed, akkor heveny tüdőgyulladás jön létre. Magyarországon évente mintegy százezren betegszenek meg benne. Egyes esetekben a beteg panaszmentesen vészeli át, máskor súlyos tünetek jönnek létre: magas láz, oldalszúrás, nehézlégzés, köhögés, köpetürítés. A betegség során a tüdő léghólyagocskái megtelnek gyulladásos izzadmánnyal, és néhány nap alatt nagy tüdőterületeket is eláraszthat a folyadék. A legyengült, károsodott immunrendszerű szervezetben ez szövődményekkel járhat, például letokolt, gennyel kitöltött üregek (tüdőtályogok) keletkezhetnek. A tüdőgyulladást általában baktériumok okozzák, ezért antibiotikumokkal jól kezelhető.
    A tüdőgyulladás gyakran továbbterjed, és mellhártyagyulladást okoz. A száraz mellhártyagyulladáskor a légzés fájdalmas, a beteg mozgás közben fullad. Előfordulhat, hogy a betegség gyorsan gyógyul, és a tünetek néhány nap alatt elmúltak. A nedves mellhártyagyulladás esetén a fájdalom ugyan elmúlik, de egyre nagyobb mennyiségű folyadék gyülemlik fel. A beteg egyre jobban fullad, mely már nem csak mozgás, hanem fekvés közben is jelentkezik. A nedves mellhártyagyulladás mindig valamilyen másik betegség következményeként jön létre. Ez lehet tüdőgyulladás, tüdődaganat, tüdőembólia.
    A gümőkór, vagy más néven tuberkulózis (tbc) baktériumok által okozott fertőző betegség. A baktériumok a tüdőn kívül a vesét, a csontokat vagy a nyirokcsomókat is megtámadhatják. Az utóbbi esetekben a beteg nem fertőz, ugyanis a kórokozókat csak cseppfertőzéssel lehet továbbadni. Nem terjed a beteg ruháival, ágyneműjével, tárgyaival, csak annak köpetével, amely hemzseg a kórokozóktól. Nagyobb a cseppfertőzés veszélye a zsúfolt, sötét ritkán szellőztetett lakásokban, és a fertőzöttek családján belül.
    A gümőkórbaktériumok elpusztítják a tüdőszövetet, melynek helyén üreg keletkezik. Ha a betegséget nem kezelik, akkor az tovaterjed. Eleinte nem okoz panaszt, és az is előfordulhat, hogy a beteg meggyógyul anélkül, hogy tudott volna a betegségéről. A legtöbbször azonban tartós köhögés, esetleg vért is tartalmazó köpetürítés, hőemelkedés vagy láz jön létre. 
    Ha egy hörgő vagy hörgőcske elzáródik, akkor az elzáródás mögötti léghólyagocskák gáztartalma felszívódik, és ez a tüdőrész összeesik. Az összeesés oka lehet az is, ha a léghólyagocskák felületi feszültségét csökkentő lipidmolekulákból túlságosan kevés termelődik.
    A tüdő akkor is összeesik ha levegő jut a mellkasfal és a tüdő közé. Ez általában sérülések esetén következik be. Ha nyílás marad a külvilág és a tüdő felszíne között, akkor nyitott légmell, ha a nyílás elzáródik, akkor zárt légmellalakul ki. Az utóbbi esetben a levegő később felszívódik, és a légmell megszűnik. Mesterséges légmell kialakítását kiterjedten alkalmazzák a tbc kezelésére, mert a működés nélküli tüdőrész gyógyulása gyorsabb.
    A tüdő legsúlyosabb betegsége a tüdőrák. Leggyakrabban 50 éves kor felett alakul ki. A férfiak körében négyszer olyan gyakran fordul elő, mint a nők körében. Kialakulásáért leginkább a levegőszennyeződés, és főleg a dohányzás felel. Ma már egyértelmű, hogy egyre fiatalabb korban és egyre nagyobb gyakorisággal alakul ki a dohányzás hatására.
    A levegőbe került – különösen zárt helyiségben felgyülemlett – szén-monoxid belélegezve súlyos mérgezést okoz, hiszen a hemoglobin a szén-monoxid iránti affinitása 210-szer nagyobb, mint az oxigén iránti. Ha a hemoglobin 70-80%-a szén-monoxid-hemoglobinná alakul át, bekövetkezik a halál.
    A szervezetben egyéb okok miatt is kialakulhat hypoxia. Oka lehet az artériás vér parciális nyomásának alacsony szintje, a hemoglobinhiány miatt szállított kevesebb oxigén, de a szövetek túlságosan lassú véráramlása is. Az oxigénhiányos hemoglobin mennyiségek fokozódását jelzi a körömágyak, a nyálkahártyák, a fülcimpák, az ajkak és az ujjak sötétkékes elszíneződése – ez a cianózis.




4.6 Az anyagszállítás

1. A vér összetétele

    A vegetatív szervrendszerek közül a keringési rendszer biztosítja a többsejtű szervezet sejtjei közötti kapcsolatot. A benne áramló testfolyadék tápanyagokat, légzési gázokat, bomlástermékeket és egyéb anyagokat szállít a test különböző részei között.
    A keringési rendszerbe a vérkeringés és a nyirokkeringés tartozik. A sejtekből és a vérből kikerülő anyagok alkotják a szövetek közötti folyadékot, melyet a nyirokkeringés juttat vissza a vérbe. Az emlősök, így az ember vérkeringése is zárt. A benne áramló folyadék a vér. 
    Vér: folyékony sejtközötti állományú kötőszövet. Alakos elemei a vörösvértestek, a fehérvérsejtek és a vérlemezkék. Sejtközötti állománya a vérplazma (víz, ionok, fehérjék, egyéb szerves anyagok).
    Az ember vértérfogata 5-5,6 dm3. Ennek jelentős részét a víz és a fehérjék alkotják. Az alakos elemek térfogata közel fele a vértérfogatnak.
    A vízben mozoghatnak az alakos elemek, a vízzel áramlanak a fehérjemolekulák, benne szállítódnak a különböző sejtekből (pl. bél-, mirigy-, idegsejtekből stb.) bekerült ionok, anyagok.
    A vérplazma fehérjéi az albuminok, a globulinok és a fibrinogén. Az erek fala a fehérjék számára átjárhatatlan, így a fehérjék – különösen az albuminok – jelentős szerepet játszanak a vér ozmotikus nyomásának kialakításában, a kémhatás dinamikus állandóságának biztosításában. 
    Puffer-oldat: olyan oldat, mely egy határon belül képes állandó kémhatást biztosítani. Alkothatja gyenge sav erős bázissal alkotott sója és a gyenge sav, vagy gyenge bázis erős savval alkotott sója és a gyenge bázis.
    A vérben főleg anionként megtalálható fehérjék szerepet játszanak a szervezet védekezésében és a véralvadás folyamatában. Sok, a vízben rosszul oldódó anyag fehérjéhez kötve szállítódik, de ez az állapot akadályozza meg a szervezetből való kiürülésüket is. E fehérjék a májban és egyes fehérvérsejtekben termelődnek.
    Amíg az albuminok egyszerű fehérjék, addig a globulinok több fehérjeláncához általában szénhidrát is kapcsolódik. Kisózással a két csoport elválasztható egymástól. (NH4)2SO4, vagy Na2SO4 telített oldatával az albuminok, hígabb oldatban pedig a globulinok választhatók le reverzibilisen. Elektromos töltésük alapján elektroforézissel is elválaszthatók egymástól, ekkor a globulinok több frakcióra válnak szét.
    Az ionok közül a magas Na+-és Cl–-koncentráció a legjellemzőbb. Ezek mellett – bár jóval kisebb mennyiségben – a K+-, a Ca2+-, a Mg2+-, illetve a HCO3–-, a HPO42–- és a SO42–-ionok a jellemzőek.
    A vérben szállított egyéb szerves anyagok közül a glükóz, az aminosavak és a zsírsavak egyensúlya pontosan szabályozott. Annak ellenére, hogy a táplálkozás eredményeként mennyiségük a táplálék összetételétől növekedhet, egyúttal a szervezet igényeinek megfelelően elhasználódhat, mégis a szervezet sok hormonjának (pl. inzulin, glukagon, adranalin stb.) együttes hatásaként kialakul az anyagok dinamikus egyensúlya. 

A vörösvértestek
    Az alakos elemek legnagyobb mennyiségét a vörösvértestek adják. A jellegzetes, behorpadt koronghoz hasonló „fánk” alakú sejtek a vörös csontvelőben képződnek. Beérésük előtt a sejtmagjuk lebomlik („horpadás”). A néhány mikrométeres sejtekből a vér egy köbmilliméterében átlagosan 4,5-5,5 millió található. Számuk a környezet oxigénkoncentrációjától függően módosulhat, hiszen feladatuk a légzési gázok – elsősorban az oxigén – szállítása.
    Az érés során a vörösvérsejt nem csak a sejtmagját, így a DNS- és RNS-tartalmát veszti el, hanem a mitokondriumokat és a Golgi-készülékeket is. A szükséges transzportfolyamatokhoz csak a glükolízisből nyerhet energiát.
    Képződésük a vér alacsony oxigéntartalmának hatására fokozódik. Hormonális szabályozás (a veséből felszabaduló eritropoetin) serkenti a vörös csontvelő működését. A képzéshez nélkülözhetetlen a vitaminok, a B12 és a folsav a nukleinsavszintézishez, a B6 a porfiriváz képzéséhez, a C-vitamin pedig a folsav működőképességéhez szükséges.
    A vörösvértest fő tömegét a citoplazájában található hemoglobin adja. A tüdőből a vérbe kerülő oxigén a vörösvérsejt sejthártyáján át kerül a hemoglobin hemjére. Leszorítja a hemoglobint eddig redukáló H+-iont, ami a HCO3–-ionnal szénsavat alkot. A képződő szénsav azonban vízre és szén-dioxidra bomlik. A CO2 parciális nyomása miatt passzívan a tüdőbe vándorol. A sejtben a folyamat során felhasználódó HCO3–-ionok folyamatosan pótlódnak a vérplazmából, miközben a sejtből kloridionok lépnek ki, fenntartva ezzel a sejt és a vérplazma közötti töltésegyensúlyt.
    A CO2 vérplazmában elkeveredve is szállítódik, oldódik. Jelentősebb azonban, hogy reagálva vízzel, kialakítva a HCO3–-iont. Kismértékben ugyan, de képes a hemoglobin hemjéhez (az oldallánchoz) is kötődni, így szállítódni.
    A vörösvértestek 100-120 napig életképesek. Pusztulásuk természetes körülmények között a lépben és a májban következik be.
    Az elöregedett vörösvértestek a megváltozó ozmotikus viszonyaik miatt a lépben szétesnek, bekövetkezik a hemolízis. A kiszabaduló hemoglobin fehérje része leválik, a porfirinváz felhasad, és a vasion kiszabadul. A lép- és a májsejtekben a porfirinvázból zöld, illetve vöröses színű festékanyag (biliverdin, bilirubin) alakul ki. Ezek az epe alkotójaként (epefestékek) a bélcsatornába ürülnek, befolyásolva a széklet színét.

2. A vérlemezkék és a fehérvérsejtek

A vérlemezkék funkciója, a véralvadás
    A vérlemezkék a vörös csontvelő citoplazmájából leválva alakulnak ki. Apró (2-4 µm), sejtmag nélküli sejtek. Számuk a vér egy köbmilliméterében kb. 300 ezer.
    Jellegzetességük a „kitapadási készség”: képesek érdes felülethez, sérült érfalhoz rögzülni. E kapcsolódás hatására bennük anyagok szabadulnak fel, melyek a véralvadás folyamatának elindításában játszanak fontos szerepet.
    Az ér sérülése esetén az érfal sima izomzata összehúzódik (érspazmus). Ez a mechanizmus elsősorban apró sérülések, horzsolások esetén zárhatja el a vér útját. Ezzel egy időben megindul a vérlemezkék kitapadása, amely vérrög (trombus) kialakulásához vezet, a rög pedig elzárhatja a sérült részt.
    A véralvadást egy belső és/vagy külső hatás indítja be. A belső tényező az érfal sérülése (a szabaddá váló kollagénrostokhoz kapcsolódnak a vérlemezkék), vagy az elektronnegatív, nedvesítő felszínnel történő érintkezés (pl. üveg felülete). Külső tényezőként a sérült szövetből felszabaduló enzim szerepel.
    Többlépcsős reakciósorok – a vérplazmaenzimjeinek az aktiválódása – eredményeként alakul ki az aktiváló komplex. Az aktiváló komplex a kalciumion jelenlétében aktiválja a vérplazma inaktív protrombinját. A véralvadás alapreakcióját, a fibrinogén→fibrin átalakulást a protrombinból kialakuló aktív enzim, a trombin katalizálja. A vízben oldható fibrinogén polimerizációjával vízben oldhatatlan fibrin alakul ki. E molekulák kezdetben egy összekapaszkodó, laza hálót képeznek, majd ez egyre tömörebb – kovalens kötésekkel is erősített – szoros kötésű rendszerré alakul. Eközben a hálóba egyre több sejtes elem akad, melynek eredményeként létrejön a vérlepény, mely elzárhatja a sérült részt, és a sejtek megfelelő időn belül regenerálódva helyreállíthatják a szöveteket.
    A véralvadási időt a vér érpályából való kikerülésétől az első fibrinszálak megjelenéséig eltelt idővel jellemezhetjük. Átlagosan 2-10 perc alatt jelennek meg ezek, majd mennyiségük gyorsan növekszik.
    A vérlepény állás közben ülepedik, miközben egy sárgás folyadék nyomódik ki belőle. Ez a vérszérum, vagy vérsavó.
    Vérszérum: a fibrinogén-/fibrinmentes vérplazma.
    Amennyiben a vérlemezkék nem vesznek részt véralvadási folyamatban, akkor 8-9 nap múlva a májban vagy a lépben lebomlanak.

A fehérvérsejtek
    A szervezet fehérvérsejtjeit felépítésük és a védekezésben betöltött szerepük alapján két fő csoportra osztjuk. A vörös csontvelőben létrejövő nagyobb méretű falósejtek amőboid mozgásra és bekebelezésre képesek. Könnyen kijuthatnak a szövetek közé, a vérben egyszerre csak néhány százalékukat találjuk.
    A falósejtek közé a monociták és a granulociták tartoznak. A sejtek alakja és mozgásuk miatt változatos. A monociták (makrofágok) a legnagyobb fehérvérsejtek. Fontos szerepük van a bekerült antigének a limfocitáknak való bemutatásában, az endocitózis utáni lebontásában. A lizoszómákban a monocita a szuperoxidon keresztül hidrogénperoxidot, majd hipoklorid-aniont képez, amivel elpusztítja a baktériumokat. A granulociták (mikrofágok) valamivel kisebb, karéjos magvú sejtek. Nevüket a citoplazmájukban található sajátságosan festődő szemcsékről kapták. Nagyon érzékenyek a limfocitákból, illetve a kórokozókból felszabaduló kémiai anyagokra. Kemotaxissal közelítenek az anyag felszabadulásának helyéhez, ahol kilépnek a kapillárisokból. A feladatuk a sejtek, a mikroorganimusok bekebelezése.
    A nyiroksejtek (limfociták) kisebbek, nagy kerekded sejtmaggal rendelkeznek. Őssejtjeik a vörös csontvelőben alakulnak ki, de még embrionális korban átkerülnek a nyirokszervekbe. Nevüket arról kapták, hogy a sejtek az ember megszületése után már csak a nyirokrendszerben termelődnek.
    A fehérvérsejtek rövid életidejük (1-2 hét) és viszonylag kis számuk (6-8000 db/mm3) ellenére nélkülözhetetlenek a szervezet védekezésében, az immunitásában.

A vérképzőrendszer betegségei
    Amennyiben a bonyolult véralvadási rendszer egyik tagja hiányzik, akkor kóros vérszegénység (hemofília) alakul ki. Ekkor a vérlepény kialakulása az átlagos véralvadási időnél sokkal lassabb, vagy elmarad, így a szervezet homeosztázisa állandó veszélyben van.
    Ennek ellentéte kóros túlműködés esetén, ha fokozott véralvadási készség jelentkezik. Fellép a trombózis állapota, vérrög képződik az érpályában.
    A vérszegénységről (anémia) akkor beszélünk, ha a vörösvértestek mennyisége, az oxigénszállítás lehetősége csökken. Jelentős vérveszteség a vörös vérsejtek fokozott pusztulása vagy azok képződési zavara következtében alakulhat ki.
    Vashiányos vérszegénység következik be, ha az elfogyasztott táplálék vastartalma kevesebb a szükségesnél. Nőknél kialakulhat menstruációs zavarok hatására is. Jellegzetes tünete a fáradtság, az étvágytalanság, a fejfájás. Mivel a vas nehezen szívódik fel a tápcsatornából, sokat el kell belőle a táplálékkal fogyasztani. A hiányzó vasat az állati belsőségekből, a spenótból, a burgonyából, vagy a savanyú káposztából lehet pótolni.
    A B12-vitamin és a folsav nélkülözhetetlen a vörösvérsejtek képződéséhez. E vitaminok hiánya vészes vérveszteséget eredményez.
    Öröklődő betegség a hemoglobin hibás térszerkezete miatt kialakuló sarlósejtes vérszegénység. A sarló alakú vörös vérsejtek rossz oxigénszállítása, az oxigénhiány a beteg halálához vezet. 
    Fehérvérűség (leukémia) esetén a vörös csontvelő sejtjei a szükségesnél jóval több fehérvérsejtet hoznak létre. A szervezetben lezajló gyulladásos folyamatok esetén is megnőhet a fehérvérsejtszám, de a fehérvérűség kialakulásakor akár 100 ezer fehérvérsejt is lehet 1 mm3 vérben. A sejtek éretlenek, nem működnek megfelelően, és más vérsejtek képződését is gátolják.

3. Az értípusok összehasolítása, a hajszálerek működése

    Az ember vérkeringésének központja a négyüregű szív, mely két vérkörrel tart kapcsolatot. A zárt keringési rendszer vérköreit az artériák, a vénák és a legkisebb artériákat a legkisebb vénákkal összekötő kapillárisok alkotják.
    Artéria (verőér,ütőér): a szív kamráiból a szervek felé vezető rugalmas ér.
    Véna (gyűjtőér, visszér): a szív pitvaraiba vezető tágulékony falú ér.
    Kapilláris (hajszálér): a kisartériát és a kisvénát összekötő vékonyfalú ér.
    Artéria-véna kapilláris: a kisartériát és a kisvénát összekötő, simaizom-elemeket is tartalmazó kapilláris.
    Valódi kapilláris: az artéria-véna kapillárisból kiágazó kapilláris.
    Mindhárom értípus belső felületét egyrétegű laphám alkotja. Az artériák laphámját a kötőszövet mellett jelentős mennyiségű simaizom borítja, mely tartást biztosít az artéria számára. Az eret savós hártya rögzíti a környező szövetekhez. Az érfal rugalmassága biztosítja, hogy a szív ritmikus működése ellenére az artériában a véráramlás – ha nem is egyenletes, de – folyamatos legyen.
    A vénák felépítése hasonló az artériákéhoz, de falában nagyobb a kötőszövet aránya a simaizomhoz képest. Ez kisebb rugalmasságot, azonban sokkal nagyobb tágulékonyságot kölcsönöz az érnek. Könnyen befogadja a vért, ugyanakkor benne a vérnyomás alacsony. Mivel a vékonyabb fal nem biztosít megfelelő tartást, ezért a véna keresztmetszete általában ovális. A vér áramlása lassú, ennek ellensúlyozására billentyűk alakultak ki.
    A kapillárisok falát csak laphámsejtek alkotják, legfeljebb az eredésüknél találhatunk simaizom-elemeket. Ezek összehúzódása és elernyedése szabályozza a vér kapillárisban történő áramlását.
    A kapillárisok szerepe a vér és a szöveti folyadék közötti anyagkicserélődés biztosítása. A szervek hajszálereinek összkeresztmetszete  ugrásszerűen megnő, ami nagy felületet eredményez a vér lassú áramlása pedig megfelelő időt ad az anyagok kicserélődéséhez. A hajszálereket alkotó sejtek membránja féligáteresztő hártyaként működik, melyen csak bizonyos méretnél kisebb anyagok jutnak át. Az anyagok diffúzióval, a koncentrációkülönbségnek (parciális nyomáskülönbségnek) megfelelően jutnak át a membránon.
    A diffúzió mellett sokkal erőteljesebb hatások is érvényesülnek. A kapillárison átfolyó vér és szöveti folyadék között ugyanis hidrosztatikus és ozmotikus nyomáskülönbség is van. E két nyomáskülönbség eredője szabja meg a hajszálér falán át bekövetkező folyadékmozgást.
    A vérplazma fehérjéi maradnak a kapillárisban, így a vérből kinyomódó folyadék gyakorlatilag fehérjementes vérplazma, szűrlet.
    A vérplazma és a szövetnedv között ozmózis-nyomáskülönbség tapasztalható. Ezt a vérben található fehérjék jelenléte eredményezi, hiszen a szöveti folyadék gyakorlatilag fehérjementes. A kapilláris középső részéig a szűrlet képződése olymértékben csökkenti a hidrosztatikus nyomáskülönbséget, hogy innen az ozmotikus nyomás hatása érvényesülhet. Az ozmózisból adódó vízmozgás a szövet felől a vérbe irányul és megindul az anyagok visszaáramlása. A vérbe kerül a sejtek által leadott CO2, a bomlástermékek, a felesleges anyagok, és visszakerül a víz jelentős része is.
    A víz ki- és visszaáramlásának különböző mértéke a szövetnedv felszaporodását okozná. Ezt a vérkeringést kiegészítő nyirokrendszer erei küszöbölik ki. A szövetekből vakon eredő nyirokkapillárisok felveszik a felesleges szövetnedvet, és a szív előtt visszajuttatják a vérbe. Így a szövetek és a vér között dinamikus egyensúly alakul ki.

4. A szív szerkezete és működése

    Az érrendszerben áramló vér mozgását elsősorban a szív pumpáló mozgása biztosítja. Az ember szíve a mellüreg felső részén, középen van felfüggesztve. Balra elhajlik, hiszen négy ürege (bal pitvar, bal kamra, jobb pitvar, jobb kamra) közül a bal kamra fala a legvastagabb.
    A szív nagysága megközelítően akkora, mint az egyén ökle, tömege testsúly-kilogrammonként 4 g.
    Szövettani felépítése hasonló az erekéhez. Az üreget belülről egyrétegű laphám és vékony kötőszövet, vagyis szívbelhártya béleli. A szív fő tömegét az eltérő vastagságú szívizomszövet adja. A szervet kívülről borító szívburok savós folyadékot termelve biztosítja a szív könnyű elmozdulását a környező szervekhez képest.
    A szív automatikus működésű, saját ingerkeltő- és vezető rendszere van, amely speciális szívizomsejtekből épül fel.
    E sejtek mérete kisebb a munkaizomzat sejtjeinél, és lényegesen nagyobb a Na+-áteresztőképességük. Ez utóbi tulajdonság miatt alakulhat ki ciklikus változássor a membránpotenciálban, ami lehetővé teszi a szabályozó rendszerek nélküli működést (automácia).
    Az összehúzódás végén az akciós potenciál repolarizációja során visszaáll a sejt nyugalmi állapota, az ionok visszarendeződnek. A membrán két oldala között nő a feszültség, ami az ingerkeltő rendszer sejtjeire ingerként hat, és a membrán Na+-csatornái ismét kinyílnak, kialakul az akciós potenciál. A folyamat ciklikusan ismétlődik.
    A jobb pitvar falában lévő szinuszcsomó percenként átlagosan 72-szer kelt ingerületet, ami a jobb, majd a bal pitvar munkaizomzatára terjed. Működését idegi és hormonális hatások módosíthatják. 
    A pitvarok – szinte egyszerre – föntről lefelé húzódnak össze, továbbítva a kamrákba a vért. A pitvarok és a kamrák találkozásánál található a szinuszcsomóval azonos felépítésű pitvar-kamrai csomó. Ez az ingerületet a His-kötegbe továbbítja, ami a potenciálváltozást a kamrák közötti válaszfalba juttatja. A pitvarok összehúzódásának hatása különben nem juthatna át a kamrák izomzatára, mert a pitvarokat és a kamrákat kötőszövet választja el egymástól. A His-köteg elágazik, és a két Tawara-szál vezeti tovább a szív csúcsa felé az ingerületet. Ezek a csúcsnál nagyon vékony szálakra oszlanak (Purkinje-rostok), melyek a kamra munkaizomzatát ingerlik.
    Ennek következtében a kamrák izomzata a csúcstól a pitvarok irányában húzódik össze, így az artériákba pumpálódik a vér. Egy kamra összehúzódásakor 71-81 ml vért képes kilökni (kamratérfogat).
    Keringési perctérfogat: a bal kamrából egy perc alatt kilökött vértérfogat. Az egy összehúzódáskor kilökött vértérfogat (akár 1,5 szeresére fokozható) és az egy perc alatti összehúzódások számának a (akár 2,5-szeresére fokozható) szorzata.
    Azt, hogy a kamrából ne az éppen elernyedő pitvarokba kerüljön a vér, a pitvarok és a kamrák között található vitorlás billentyűk akadályozzák meg. 
    A kamrákból kivezető artériák kezdetén a félhold alakú (zsebes) billentyűket találjuk, amelyek a vér kamrákba történő visszaáramlását akadályozzák meg.
    A nyomáskülönbség hatására létrejövő egyirányú folyadékmozgás a szív billentyűinek is köszönhető.
    A szív az ember egész életében működik. Ehhez rengeteg energiát kell felhasználnia, nélkülözhetetlen a jó oxigén- és tápanyag-ellátottság.
    Az aortából kiágazó koszorúér-rendszer biztosítja a szívizom anyagokkal való ellátását. A két fő ág dúsan elágazik, és az egyre kisebb artériák számtalan kapillárisra oszlanak. Az összeszedődő koszorúvénák a jobb pitvarba vezető testi nagyvénákba torkollanak.
    A szív megbetegedése lehet veleszületett, de gyakoribbak az egyedi élet során jelentkező elváltozások. Ezek lehetnek gyulladásos megbetegedések, de az ingerkeltő- és vezetőrendszer vagy a koszorúerek működésével összefüggő problémák is nagyon gyakoriak.
    Gyulladásos megbetegedés kialakulhat a szívbelhártya, a szívizom és a szívburok kisebb nagyobb területén. Ezek oka elsősorban a reumás láz, mely más betegségek következtében alakulhat ki.
    A szívritmuszavar rontja a szívműködés hatékonyságát. Ez egy elektromos ingerkeltő (pacemaker) beültetésével javítható.
    A koszorúerek megbetegedése is súlyos veszélyeket rejt. Ezek szűkülete múló szívtáji szorító fájdalmat okoz. Az erek hirtelen elzáródása hosszan tartó, tűrhetetlen, erős fájdalmat okozó gyakran halálos szívinfarktushoz vezet.

5. A kis és nagy vérkör funkciója

    Az érrendszerben kis és nagyvérkört különböztetünk meg. A szív jobb kamrájából kilépő artéria – a tüdőartéria – a testből a jobb pitvarba érkezett, szén-dioxidban dús vért vezeti a tüdőbe. A tüdőben dúsan elágazó erek egyre kisebb artériákra, végül hajszálerekre oszlanak. A tüdő légzőfelületét behálózó számtalan kapillárisban áramló vér és a beszívott levegő között kicserélődnek a gázok. Ugyanekkor a tüdő szövetei tápanyagot kapnak, és a bomlástermékeiket a kapillárisokban adják le. A kisebb visszerek összegyűjtik a hajszálerekből a vért, ami a tüdővénán keresztül a bal pitvarba jut. Ez a kis vérkör.
    A szív bal kamrájából kilépő aortával kezdődik a nagy vérkör. A főverőérből, az aortából kiágaznak a koszorúerek, valamint az agy és a szív alatti területek felé vezető artériák. Az egyes szervekhez egy-egy artéria fut, ellátva azokat oxigénnel, tápanyagokkal. A szervekben a kisartériák kapillárisokra oszlanak. A nagy felületen az anyagok koncentrációkülönbségének megfelelően kicserélődnek, majd a hajszálerek kisvénákba szedődnek össze. A szervekből kilépő egy-egy véna a testi nagyvénában egyesül, mely a szív jobb pitvarába vezet. A szív feletti szervekből távozó vér is egy közös nagyvénába kerül, ami szintén a jobb pitvarba juttatja az összegyűjtött testfolyadékot.
    A keringési rendszerben áramló testfolyadék nyomást gyakorol az erek falára. Ez a vérnyomás. Mérése több módon történhet. Az általánosan használt módszer elve, hogy a bal felkar köré egy rugalmas, légmentesen zárható gumimandzsettát csavarunk. A mandzsettához futó két cső egyikére nyomásmérőt kapcsolunk, ami méri a gumizsákban uralkodó nyomást, míg a másikon keresztül a levegőt pumpáljuk. A zsákban a növekvő nyomás elszorítja a felkar belső részén futó artériát, megáll a véráramlás. A könyökhajlaton az artéria fölé hallgatót (fonendoszkópot) helyezve hallgatjuk a véráramlás hangját, miközben lassan kiengedjük a levegőt a mandzsettából. A nyomást addig csökkentjük, amíg az érben jelentkező nyomás átlöki a vért az elzárt szakaszon. Ezt az áramló vér surranó hangja jelzi. Ekkor mérhető az érben uralkodó legnagyobb nyomás (szisztolés nyomás).
    Tovább csökkentve a mandzsettában a nyomást, a zúgó hang adott nyomásértéken ismét megszűnik. Ez az a legkisebb nyomás, ami megszünteti az ér összenyomott állapotát, és amely a bal kamra elernyedésekor mérhető az érben (diasztolés nyomás).

A vérkeringés szabályozásának lényege
    A szervezet folyamatosan alkalmazkodik a környezet változásaihoz. Így a szervek működéséhez tápanyagot és oxigént juttató, onnan a bomlástermékeket elszállító vérkeringés is szinte percről percre változik. 
    A vérkeringés szabályozását a hormonrendszer és az idegrendszer vegetatív működési része biztosítja. E szabályozás három – egymással szorosan összefüggő – területen jelentkezik. Az idegi és hormonális szabályozás a szív működésében módosíthatja az összehúzódások számát, erejét a kilökött vér mennyiségét, míg a szervezet egészét tekintve befolyásolja a vérnyomást és a vér egyes szervek közötti eloszlását.
    Az egészséges emberek vérnyomása is változik, kisebb mértékben ingadozik. Az állandó idegfeszültség, az izgalom, a félelem az agykérgen keresztül befolyásolja, megzavarja a vérkeringés szabályozó központját, és kialakulhat a magas-vérnyomás betegség. Kiváltó okai lehetnek még a szervi elváltozások, az érelmeszesedés, sőt akár a fokozott konyhasóbevitel is. Gyakran más betegségekhez is társul. A vesegyulladást, a mellékvese, az agyalapi mirigy megbetegedését rendszerint magas vérnyomás kíséri.
    Az alacsony vérnyomás tünetei – szédülés, fejfájás, ájulásérzés – gyakran hirtelen helyváltoztatás esetén, felálláskor jelentkeznek. Ilyenkor a pontatlan szabályozás következtében a keringés nem tud alkalmazkodni. 
    A vérnyomás nagymértékű csökkenése ájulást okoz. Ennél súlyosabb keringési elégtelenség a sokk. Ekkor a vérnyomásesést a keringő vér gyors csökkenése kíséri, mert a hajszálerek testszerte megnyílnak. A szívbe kevés vér jut és a keringési rendszer összeomlik. A nyomásesést kiváltó ok megszüntetésének és szívserkentő, érszűkítő gyógyszereknek a hatására a keringés rendeződik.
    A vénák vékonyabb fala – különösen az álló munkát végzők alsó végtagjaiban – kevésbe képes ellenállni a nagyobb terhelésnek. Visszértágulat alakulhat ki, ami gyakran gyulladásossá válhat.
    Az erek megbetegedései között az érgyulladás és az érsérülések mellett az érelmeszesedés az egyik leggyakoribb. Ilyenkor az érfal rugalmassága csökken, egyenetlenné válik, a vérből zsírok rakódnak rá, így szűkül az ér keresztmetszete. Az elpusztult szövetek helyén a betegség kifejlődésének második fázisában mész rakódhat az ér laphámjára.
    A szűkület következtében vérrögök rakódhatnak fel és bekövetkezhet a trombózis. Amennyiben a vérrög elzárja az eret, meggátolja a mögötte lévő terület vérellátását.

6. A nyirokrendszer és az immunitás

    A vérkeringés kapillárisainak feladata a szövetek számára hasznosítható anyagok leadása és a felesleges anyagok felvétele. A kapillárisból  távozó anyagok mennyisége mindig több, mint az oda bejutóké. A sejtek között így egyre nő a szövetközti folyadék mennyisége.
    A sejtközötti folyadék visszajutására alakult ki a nyirokkeringés. A szövetekből vakon kezdődő nyirokkapillárisok indulnak, melyek összegyűjtik a felesleges folyadékot, mely mint nyirok áramlik a szív felé. A nyirokkapillárisok egyre nagyobb nyirokerekbe szedődnek össze, melyek áthaladnak a nyirokcsomókon és a nyirokszerveken.
    A nyirokcsomók a test hajlataiban és a szervek mentén található kerekded rendszerek. Kötőszöveti tok veszi őket körül, melyről válaszfalak indulnak befelé. A nyirokcsomóba a több nyirokéren kívül artéria is belép, melyből fehérjék kerülhetnek a nyirokba, valamint fehérvérsejtek cserélődhetnek ki. Minden nyirokcsomóból egy vastagabb nyirokér és egy véna vezet kifelé. A válaszfalak által elkülönített térrészekben recés kötőszövetben találjuk a nyiroktüszőket. A falósejtek és a limfociták a nyirokban lévő idegen anyagok ellen védekeznek, megszűrik azokat. 
    A test szív alatti területéről érkező nyirokerek a mellvezetékbe kapcsolódnak, ami a jobb pitvar előtt a testi nagyvénába torkollik, vagyis a nyirok (szövetközi folyadék egy része és fehérjék) visszajut a vérbe. A szív feletti területen képződő testfolyadékot is – a mellvezetéknél jóval kisebb átmérőjű – nyirokér szállítja a nagyvénába.
    Elsődleges nyirokszervnek tekinthető a csontokban található vörös csontvelő és a szegycsont alatt elhelyezkedő csecsemőmirigy (tímusz). A vörös csontvelő a vér sejtes elemei képződésének a színhelye. Itt jönnek létre a limfociták őssejtjei, melyek átkerülhetnek más nyirokszervekbe is. A két lebenyből álló csecsemőmirigy mérete életünk előrehaladtával csökken. Fő feladata a fehérvérsejtek egyik típusának, a T-limfocitáknak a létrehozása.
    Az elsődleges nyirokszervekből az érett, de a közvetlen védekezésre még képtelen limfociták a másodlagos nyirokszervekbe kerülnek. Ezek fő feladata a testidegen anyagoknak a szervezetből való kiszűrése. A másodlagos nyirokszervekben és a nyirokszövetekven ismerik fel az antigénkötő receptorral rendelkező limfociták a nem saját anyagokat. 
    A lép a hasüreg baloldalán, a gyomor mögött található hosszúkás szerv, melybe nyirokerek nem lépnek. Míg a nyirokhálózat a nyirokban, addig a lép a vérben lévő idegen anyagokat szűri ki. Részt vesz az elöregedő vérsejtek lebontásában is.
    A nyirokrendszer legfontosabb feladata a szövetközti folyadék visszajuttatása a vérbe. Emellett a szervezet védekezésében és a felszívott lipidek szállításában is nélkülözhetetlen szerepet tölt be.

Az immunitás
    A szervezet homeosztázisát sok tényező veszélyezteti, melynek védelmére különböző rendszerek alakultak ki. Az egyik legfontosabb a szervezetet a kórokozóktól és a veszélyes molekuláktól óvó immunrendszer. A biológiának az immunrendszer működésével, a szervezetben lejátszódó védekező folyamatokkal foglalkozó tudományága az immunbiológia (immunológia).
    Az immunitás szó mentességet, védettséget jelent. Az immunrendszer alapfeladata, hogy különbséget tegyen a saját és nem saját (idegen) anyagok között, egyúttal védekezzen az idegen anyagok ellen. Embrionális korban dől el, mely jelzőmolekulát fogadja el az immunrendszer sajátnak. Életünk során bekerülhetnek a szervezetbe, de jelzőmolekuláink megváltozásával is képződhetnek sajáttól eltérő anyagok vagy sejtek.
    Az idegen anyagok felismerése a molekulák kis részletei, illetve a sejtek membránján meglévő molekularészletek, az antigének alapján történik. 
    Antigén (immunogén): olyan molekula-, vagy sejtrészlet, amely immunválaszt vált ki.
    A kórokozó szervezetbe jutásakor azonnal működésbe lépnek a természetes immunreakciók. Az immunrendszernek vannak olyan védekező egységei, melyek bármilyen sajáttól eltérő anyagra reagálnak. Ilyenek a bekebelezésre képes falósejtek, valamint a testfolyadékokban megjelenő egyes fehérjemolekulák. Ezek a természetes (veleszületett) immunitás alkotói.
    A természetes immunitás mellett a fejlettebb állatokban – a puhatestűektől kezdve – kialakult az adaptív (szerzett) immunitás rendszere. Ez biztosítja az egyedi élet során a specifikus védekezést, ami egyúttal az immunológiai memória kialakulásával jár.




4.7 A kiválasztás

A kiválasztó szervrendszer felépítése és működése

    A szervezetben az anyagcsere során számtalan káros és felesleges anyag képződik. Ezek eltávolításában a tápcsatorna, a légzőszervrendszer és a bőr is aktívan részt vesz. A legfontosabb szerepet a szervezet számára szükségtelen anyagok kiürítésében, a homeosztázis szabályozásában a kiválasztó szervrendszer tölti be.
    A szükségtelen anyagok között szerepelhet a feleslegben lévő víz, ionok, a szervezetbe bevitt gyógyszerek, festékek. Ezek eltávolítása mellett nélkülözhetetlen az anyagcserében keletkező bomlástermékek kiürítése is, hiszen azok felszaporodva káros hatásúak. Ezek közül a legfontosabbak a nitrogéntartalmú karbamid és a húgysav.
    Ezek az anyagok a májban alakulnak ki. A karbomid a fehérjék aminosavainak lebontása során, míg a húgysav a nukleotidok bázisaiból jön létre.
    A vérből eltávolítandó anyagokat a gerincoszlop ágyéki tájának két oldalán, a hashártyán kívül a zsírszövetbe ágyazódott vesék különítik el. A képződő vizelet a szintén páros húgyvezeték segítségével jut a páratlan húgyhólyagba, ahonnan az összegyűlt folyadék a (páratlan) húgycsövön át a külvilágba jut.
    A vesét kívül kötőszöveti tok borítja. Befelé haladva a néhány milliméter vastagságú kéregállományt, és a fő tömeget adó velőállományt találjuk. A bab alakú szerv homorulata – a vesekapu – környékén van a vesemedence, ahová a kész vizelet kerül. A vesekapun keresztül erek és idegek lépnek át, és itt lép ki a húgyvezeték is.
    A vese működési egysége a nefron, melyből egy-egy vesében több mint kétmillió található. Két fő része a vesetestecske és az elvezető csatorna. A vesetestecskék többsége a kéregállományban van. A vese artériás rendszere dúsan elágazik, és egy-egy kisartéria a vesetestecskébe lép. Ott kapillárisokra oszlik, kialakítva a jelentős anyagátadáshoz szükséges nagy felületet. Az így létrejövő érgomolyagot egy (egyrétegű laphám alkotta) kettősfalú tok (Bowman-tok) veszi szorosan körül. Az érgomolyag és a tok által kialakított vesetestecske szűri át az anyagokat a vérből. Ezt az érgomolyagban uralkodó 8 kPa-os és a tokban lévő 3 kPa-os nyomás különbsége teszi lehetővé. 
    A tok falán a kisméretű molekulák a nyomás különbségének megfelelően passzívan kerülnek át a tokba. Az így kialakuló folyadék a szűrlet, ami fehérjementes vérplazmát jelent.
    Az ember két veséjében naponta képződő 180 dm3 szűrlet az elvezető csatorna kezdeti szakaszába kerül. A velőállományba futó csatornát az érgomolyagból kilépő kisartéria veszi körül. A vér nagyobb ozmotikus nyomása miatt a szűrletből a víz jelentős része passzívan visszaszívódik. Az ionok – főleg a Na+ - túlnyomó többsége aktív transzporttal, a szervezet számára fontos kismolekulájú szerves anyagok szintén energia felhasználásával kerülnek vissza a vérbe.
    Az elvezető csatorna sejtjei aktív kiválasztást is végeznek. Egyes gyógyszerek, festékek, szteroidok – melyek az átszűréssel nem kerülhetnek a szűrletbe – itt hagyják el a szervezetet.
    A következő csatornaszakasz a Henle-kacs, melybe a szűrlet eredeti mennyiségének csak a tizede jut. Ez a vékonyabb cső befut a velőállományba, majd visszafordul, és szorosan a leszálló ághoz simulva a kéreg felé vezet. A leszálló ág a víz, míg a felszálló ág az ionok számára átjárható. A két szakaszban ellentétes irányban mozgó folyadék anyagai fokozatosan átrendeződhetnek, ezért a kacs visszafordulásánál a legtöményebb a szűrlet. 
    Az ellenáramlás elvét az orvostudomány is használja. Azok a betegek, akiknek a veséje nem működik megfelelően, dialíziskezelést kapnak. Vérüket egy készülékben lévő féligáteresztő hártya egyik oldalán vezetik végig, míg a másik oldalon vele ellentétes irányba dializáló oldat folyik. A felesleges anyagoktól megszabadított vért visszavezetik a testbe. 
    Eddigiekben a kiválasztás folyamatát a szabályozó rendszer nem befolyásolta. A homeosztázis beállítása az elvezető csatorna távolabbi szakaszán történik. Itt is zajlik visszaszívás és kiválasztás, de azt különböző hormonok befolyásolják. Szabályozódik a testfolyadékok térfogata: ha csökken a vértérfogat, fokozódik a víz visszaszívása. A víz visszakerülése a vér ozmózisnyomását is befolyásolja. Az ionösszetétel a nátrium- és a káliumionok cseréjével, a kalcium visszaszívásával módosulhat. Fontos a vér kémhatásának pontos beállítása is. E terület sejtjeinek hordozó molekulái az oxóniumionokat igény szerint cserélik ki nátriumionokra. Mindezekből látható, hogy a himeosztázis leglényegesebb tényezői közül csak a testfolyadék hőmérsékletének beállítását nem végzi a vese.
    Több nefron elvezető csőrendszeréből közös gyűjtőcsatornába kerül a visszamaradt folyadék. A vizelet itt nyeri el végső összetételét. Neponta 1-1,5 dm3 vizelet kerül a vesemedencékbe, majd onnan a húgyvezetékeken keresztül a húgyhólyagba. 
    A húgyvezeték nemcsak egyszerűen átengedi a vizeletet, hanem a falában található simaizomzat perisztaltikus mozgással továbbítja a folyadékot.
    A húgyhólyag fala igen tágulékony. Térfogata a vizelet kiürülésekor csak néhány köbcentiméter, de képes 300-350 cm3 folyadékot is befogadni. Eközben fala egyre inkább feszül, menyet a nyomásérzékelő receptorok jeleznek az agynak, így vizelési inger keletkezik, majd mindinkább fokozódik.
    A húgyhólyag is üreges zsigeri szerv. Szövettani felépítésére jellemző a belső többmagsoros hengerhám. Ez a szövet biztosítja elsősorban a jelentős térfogatváltozást. A hám alatti kötőszövetben simaizmot is találunk, míg kívülről savó hártya rögzíti a medence alsó részében.
    A vizelet a húgycsövön keresztül távozik a külvilágba. Ennek eredésénél egy belső sima- és egy külső harántcsíkolt izomszövet található, melyek megnyitásával a vizelet kiürülhet.

A kiválasztás szabályozása és egészségügyi ismeretek

    A kiválasztás, a vizelet képzése csak hormonális szabályozás alatt áll, az idegrendszer mindössze a vizelet ürítésében és a veszély jelzésében (fájdalomérző receptor) játszik szerepet. 
    A hormonok az elvezető csatorna távolabbi szakaszát alkotó és a gyűjtőcsatornák sejtjeinek hordozó molekuláira hatnak. Az agyalapi mirigy hátsó lebenyében tárolódó vazopresszin (antidiuretikus hormon) a víz visszaszívását, a mellékvese keletkező só- és vízháztartásra ható hormonok (aldoszeron) a nátriumion vérbe juttatását serkentik. 
    A vizeletürítés szabályozása hasonló a székletürítéshez. A húgyhólyag feszülését nyomásérzékelő receptorok jelzik a gerincvelő keresztcsonti szakaszának, mely a reflex végrehajtó szárán keresztül elernyeszti a simaizom zárórendszert. Az erősödő feszülés ingere eljut az agykéregbe is, mely – megfelelő körülmények között – a harántcsíkolt záróizmokat ernyeszti el, és a vizelet kiürül.
    Normál mennyiségű folyadékfelvétel esetén (napi 2-3dm3) naponta 3-4 alkalommal ürítjük ki a vizeletet. Ha valaki naponta 6-8 alkalomnál többször vizel, annak ajánlatos orvoshoz fordulni, hiszen a vizelettartási rendellenesség tünetéről van szó. A tünet mögött krónikus gyulladás, akár vesekő vagy daganat állhat fenn, de olyan betegségek is, melyek neurológiai vagy nőgyógyászati eredetűek. Például a gyakori vizelés oka lehet a gyulladás okozta hólyaggyengeség, ami következtében a hólyag érzékenyebbé válik a nyomásingerekre. Idegrendszeri megbetegedés, ha a hólyag vizeletürítő mechanizmusa már kisebb vizeletmennyiségnél is automatikusan beindul.
    A gyulladásokat (pl. vesemedence- és hólyaggyulladást) általában bakteriális fertőzések okozzák. Megjelenésüket a vizeletürítési zavarok mellet a hidegrázás, láz, csípőkörnyéki fájdalom, a vizeletben lévő genny jelzi. Rendszeres súlyosabb fertőzések esetén a szövetek zsugorodása, a vese végleges működészavara is bekövetkezhet.
    A vesekövek a vizelet különböző anyagainak a kicsapódásával alakulhat ki. A kisebb kövek elindulhatnak a hólyag felé, de ha a vesemedencében maradnak heves fájdalom jelentkezik. A húgyutakba beszorult kő hirtelen jelentkező éles vagy tompa fájdalmat, „vesegörcsöt” okozhat. A megakadt követ el kell távolítani, melyet különböző törési eljárásokkal (pl. ultrahanggal) vagy sebészi úton hajtanak végre. 
    A kőképződést elősegítik a húgyutak – esetleg örökölt – elfplyási akadályai, a fertőzésekkel bejutó nagy mennyiségű baktérium, de a táplálkozás során bevitt túl sok kőképző anyag is.
    Mit szinte minden szervünkben, a vesében és a húgyutakban is kialakulhatnak daganatok. Ezek első jele a vizeletben megjelenő vér. Korai stádiumban a kezelés végigvitele eredményes lehet.
    A vesében gyakran jelentkeznek ciszták. Ezek a szövetben kialakuló üregek , hólyagok általában nem okoznak komolyabb problémát, és szükség esetén műtéti beavatkozással gyógyíthatók.
    A fenti betegségek többsége súlyos esetben veseelégtelenséghez vezethet. Ilyenkor a vese nem működik megfelelően, szinte csak a vizet távolítja el. A felszaporodó bomlástermékek egyre kritikusabb anyagcserezavarokat okoznak, melyek egy idő után összeegyeztethetetlenné válnak az élettel. Ilyenkor elkerülhetetlen a műtéti vesekezelés esetleg szervátültetés.




4.8. A szabályozás


1. A szabályozás alapjai, a nyugalmi és az akciós potenciál

1. A szabályozás és vezérlés
    A többsejtű élőlények sejtjeinek annak érdekében, hogy biztosítani tudják a belső környezet állandóságát – szerveződésüktől függően – együtt kell működniük. Ennek alapfeltétele a kapcsolattartás. A fejlett állatok sejtjei egyre differenciáltabbak, kialakulnak olyan sejtcsoportok, melyek feladata a többi irányítása. Az irányítás két típusa a vezérlés és a szabályozás.
    A vezérlés során az irányító központ utasítása határozza meg a rendszer működését, úgy, hogy a vezérlő hatás független a rendszer állapotától, vagyis nem teszi lehetővé a változó körülményekhez történő folyamatos alkalmazkodást. A környezet hatásai befolyásolják a rendszer működését, emiatt előnyös, ha az irányító központ képes figyelembe venni a rendszer aktuális állapotát („VAN” érték), melyet összehasonlít a rendszer működéséhez szükséges optimális értékkel („KELL” érték). Az összehasonlítás eredményeként a központ „hibajelet” képez, mely az aktuális állapot és az optimális érték közötti különbség. Ezt az irányítási módot szabályozásnak nevezzük.
    Amennyiben a rendszer működésnövekedést okoz a szabályozott rendszerben, a hatás pozitív visszacsatolás. A központ a csökkenésre is „utasítást adhat”, ami a rendszer működési értékeit állandó szinten tartja. Ezt a módot nevezzük negatív visszacsatolásnak.
    A szabályzást az állatok többségében az ideg- és hormonrendszer végzi. A két rendszer – kialakítva a neuroendokrin rendszert – együtt működik, egymás hatását kiegészítik. Az idegrendszer gyorsan reagál, de a hatás rövidebb idejű. A hormonrendszer szabályozó anyagai, a hormonok általában lassabban hatnak, de hatásuk tartósabb.

2. A nyugalmi és az akciós potenciál
    Ha egy nyugalomban lévő sejtbe –akár idegsejtbe – beleszúrunk egy mikroelektródot, míg a másikat a sejt közelébe helyezzük, a két pont között feszültséget mérhetünk. Ez a nyugalmi potenciál.
    Mikroelektród: nagyon vékony üvegelektród elektrolit oldattal feltöltve.
    A nyugalmi potenciál kialakításában a membrán tulajdonságai (féligáteresztő, szelektív áteresztőképesség), valamint a membrán két oldala közötti egyenlőtlen ioneloszlás (Na+–K+-pumpa, ioncsatornák) játszanak szerepet. Az egyenlőtlen elrendeződés következtében a sejt belülről negatív. Mivel a K+ kiáramlását nem követik az anionok, a nátriumionok pedig nem jutnak be, ezért a membrán kívülről pozitív töltésű.
    Nyugalmi potenciál: a nyugalomban lévő sejt membránjának két oldala között kialakuló feszültség (potenciálkülönbség).
    A fehérjék anionként találhatók meg a citoplazmában. A membrán féligáteresztő képessége miatt nem képesek a koncentrációkülönbségüknek megfelelően kiáramlani a sejtből. A Na+–K+- pumpa a sejtből aktív transzporttal távolít el nátriumiont (3 db/ATP), ezzel együtt káliumiont (2db) szállít a sejtbe. Ezek okoznak feszültséget a membrán két oldala között. A K+- ionok a csatornákon igyekeznek kijutni a sejtből, ami a Na+- ionok és a nagyméretű anionok számára gyakorlatilag nem lehetséges. Az így létrejövő feszültség a két oldal között a nyugalmi potenciál.
    Az inger (ha energiatartalma elér, vagy meghalad egy adott szintet: az ingerküszöb értékét), kiváltja a sejt válaszát, kialakul az ingerület. Az akciós potenciál azaz az ingerület a membrán áteresztőképességének megváltozását jelenti, melynek következtében az ionok áramlása a koncentrációkülönbségüknek megfelelően indul meg.
    Ingerküszöb: a membránnak az a legkisebb változása (depolarizációja), amely kiváltja az akciós potenciált.
    Küszöbinger: az a legkisebb energiamennyiség, amely hatására már kialakul az akciós potenciál.
    Minden vagy semmi törvénye: ha az inger nagysága eléri az ingerküszöböt, mindig ugyan olyan nagyságú és irányú potenciálváltozás jön létre, ellenkező esetben nem alakul ki az akciós potenciál.
    A megfelelő energiatartalmú inger hatására a membrán nyugalomban zárt  Na+ - csatornái megnyílnak, és a hatalmas koncentrációkülönbség következtében a Na+ - ionok beáramlanak a sejtbe. Ez a membrán depolarizációjához, sőt a belső oldal pozitívvá válásához vezet (túllövés). Az akciós potenciálnak ezt az első szakaszát depolarizációs fázisnak nevezzük.
    A szakasz végén mérhetjük a csúcspotenciált és a túllövést. A csúcspotenciál értéke a nyugalmi potenciál és a csúcsérték közötti feszültség. A túllövés a membrán pozitívvá válásának a mértéke. A depolarizációs fázis végén a Na+ - csatornák bezárulnak, ugyanakkor az inger hatására lassan megnyílnak a K+ - csatornák is. A kiáramló K+ csökkenti a belső oldat pozitív töltéstöbbletét, melynek hatását fokozza a Na+–K+- pumpa működése is. A folyamatot repolarizációnak nevezzük, hiszen eredményeként visszaáll a nyugalmi potenciál.
Az akciós potenciál ideje alatt a membrán ingerelhetetlen.

3. Fogalmak:
    Akciós potenciál: a membrán két oldala között az inger hatására kialakuló feszültségváltozás.
Szakaszai: depolarizációs és repolarizációs fázis.
    Vezérlés: a központ egyértelműen irányítja a rendszer működését (az élőlényekben nem jellemző).
    Szabályozás: a központ irányító hatása a rendszer állapotának visszajelzése alapján történik.
    Negatív visszacsatolás: a hibajellel ellentétes előjelű hatással módosítja a rendszer működését (növekedésre csökkenés, csökkenésre növekedés). Például a vérnyomás szabályozása.
    Pozitív visszacsatolás: a hibajelnek megfelelő, azonos előjelű hatással módosítja a rendszer működését (növekedésre növelés, csökkenésre csökkenés). Például: a petesejt kilökődésének irányítása.


2. Az ingerület terjedése és a szinapszis

    Az ideg- és izomsejtek képesek a membránjukon kialakuló akciós potenciált továbbvezetni. Ennek alapja, hogy az ingerület során bekövetkező erőteljes ionáramlás ingerként hat a mellette nyugalomban lévő membránterületre és néhány m/s sebességgel végighalad, amerre elindult.
    Egy átlagos, 30mm átmérőjű, velőshüvely nélküli axon 5m/s sebességgel vezeti az ingerületet. 
    Sokkal gyorsabb vezetést biztosít az ugrásszerű (szaltatórikus) ingerületterjedés. Azzal, hogy a gliasejtek a velőshüvely kialakításával leszigetelik az axont, a befűződések közötti szakaszokon a sokkal csekélyebb ioneloszlás miatti gyors depolarizáció eredményeként az ingerületvezetés jelentősen felgyorsul. Mindkét vezetési mód sebessége függ az axon átmérőjétől, amely minél nagyobb, annál gyorsabb az ingerület terjedése.
    Az idegsejtek felépítésüket tekintve a sejttestre és a nyúlványokra oszthatók. A sejttest tartalmazza a sejtmagot és az idegsejt citoplazmájának a sejtmag körüli részét. Az idegsejtek citoplazmájából hiányzik a centriólum. A citoplazma ezzel szemben igen sok mitokondriumot tartalmaz, ami az idegsejtek élénk anyagcseréjére utal. Az idegsejtek jellemző sejtalkotórészei az ún. neurofilamentumok (idegsejtrostocskák), amelyek a sejttesttől a tengelyfonal végéig húzódnak. Az idegsejt funkciója az ingerület továbbítása.

1. A szinapszis
    Az idegrendszer az idegsejtek összekapcsolódásával alakul ki. Irányító hatása úgy valósul meg, hogy az idegsejtjei kapcsolatokat alakítanak ki más sejtekkel. Ezek az összekötések a szinapszisok. A két sejt – egy idegsejt axonja és a másik sejt sejthártyája – azonban nincs közvetlen érintkezésben, csak működésükben „kapcsolódnak” össze.
    Szinapszis: idegsejtnek idegsejttel vagy más sejttel kialakított működésbeli kapcsolata.
    Az egyik idegsejt axonja a másik idegsejt dentritjével, a sejttest membránjával, vagy ritkán annak axonjával létesíthet kapcsolatot. 
    Ritkán fordul elő olyan kapcsolat két idegsejt között, amelyben a két sejt membránja csak 2-3 mm távolságra van. Ekkor az érkező akciós potenciálsorozat egyszerűen „átugrik”, depolarizálva a másik sejt membránját. Ez az elektromos szinapszis, mely mindkét irányba képes továbbítani az ingerületet.
    A leggyakrabban olyan kapcsolatokat találunk az idegrendszerrel rendelkező élőlényekben, amelyekben a két sejt közötti információ átadását kémiai anyag, az ún. ingerületátvivő anyag biztosítja.
    Az ingerületátvivő anyagok a végfácskában vagy a sejttestben képződnek. Utóbbi esetben az axon fehérjéinek segítségével szállítódnak a praeszinaptikus membránhoz. Ott membránhólyagokban, az ún. szinaptikus hólyagokban tárolódnak úgy, hogy egy-egy ilyen egységben azonos mennyiségű anyag található. Az érkező akciós potenciál – sorozat frekvenciájának megfelelő számú szinaptikus hólyag exocitózissal ürül a szinaptikus résbe. A fogadó sejt szinaptikus membránjához (posztszinaptikus membrán) diffúzióval kerülnek a molekulák, ahol a membrán fehérjéinek aktívcentrumához kötődnek, megváltoztatva annak térszerkezetét, és lehetővé teszi az ioncsatorna megnyúlását, így ionáramlás, feszültségváltozás indul meg. 
    Egy szinapszisban – általában ugyanaz az – egy ingerületátvivő anyag biztosítja a kapcsolatot, melyre a fogadómembránban található fehérjék specifikusak. Így a fogadómembrán csak az adott vegyülettel ingerelhető. Az igerületátvivő anyag leggyakrabban aminosav, aminosav- származék vagy peptid.
    A központi idegrendszerben a leggyakoribb ingerületátvivő anyag a glutaminsav. Fontos szerepet tölt be a tanulás és az emésztés folyamatában, illetve az epilepszia kialakulásában.
    Az acetilkolin a központi és a környéki idegrendszerben egyaránt megtalálható. 
    A szerotonin a normális magatartási folyamatok, az alvás-ébrenlét, vagy az étvágy szabályozásában játszik szerepet.
    Az információ a szinapszishoz akciós potenciál-sorozat formájában érkezik.
    A kémiai szinapszisoknak két működési típusát különíthetjük el aszerint, hogy a fogadómembránban milyen változást alakít ki az ingerületátvivő anyag. A serkentő szinapszis a membrán polaritását a depoilarizáció felé mozdítja el azáltal, hogy a fogadómembrán, Na+- és K+-csatornáit nyitja meg. A serkentő hatást kiváltó ingerületátvivő anyagok között a glutaminsav és az acetilkolin a leggyakoribb. 
    A γ-aminovajsav (GABA) vagy a glicin a membrán receptorokhoz kötődve a K+ és a Cl- - csatornák nyílását váltja ki, aminek következménye a membrán polaritásának fokozódása. Ezzel a fogadósejt az általános ingerekre nem reagál, nem alakul ki tovaterjedő akciós potenciál, hiszen a membrán túlpolarizálása (hiperpolarizáció) az ingerküszöb növekedését eredményezi. Ez a kapcsolat a gátló szinapszis. Hatását akkor érheti el, ha ezek a szinapszisok az axon eredésénél, esetleg az axon végfácskájánál helyezkednek el. Egy-egy idegsejt nagyon sok – az agykéregben akár 10000 – másik idegsejttel van szinaptikus kapcsolatban. A serkentő és gátló szinapszisok hatása erősíti, vagy meggyengíti, akár ki is oldhatja egymás hatását, lehetővé téve az idegrendszer differenciált működését.
A szinapszisok megszűnhetnek, és újjak képződhetnek. A tanulás során az idegsejtek között nagyon sok újkapcsolat alakul ki.

3. A reflexív elve 

    A szinapszissal összekapcsolódó idegsejtek idegrendszert alkotnak. Az idegrendszer működési egysége a reflexív,  melyet az ingert felfogó érzékelő (receotor), a bevezető vagy érző idegsejt, a központi idegsejt (interneuron), a mozgató idegsejt és a végrehajtó sejt vagy szerv  alkotja. A reflexíven valósul meg a reflex, az ingerre adott válasz. 
    A reflexív legegyszerűbb felépítése esetén csak egy szinapszis valósíja meg a végrehajtó sejt működését (monoszinaptikus reflexek). Gyakoribb azonban, hogy az érző- és mozgató neuron között egy vagy több interneuront találunk (poliszinaptikus reflexek). A központ a végrehajtó állapotáról tájékoztatást kap, visszajelzés jut a központba. Ugyanakkor a központi neuron irányító akcióspotenciálokat küld a receptorhoz, beállítva annak ingerküszöbét, szabályozva annak működését. Így alakul ki a reflexkör.
    A reflex az idegrendszer alapját képezi. A reflexek bonyolult működésűek. A receptorok információi a különböző pontokba jutnak, amelyek feldolgozzák, továbbítják, és a magasabb központok összerendezik. A központok együttműködéseként a megfelelő válasz a mozgató rendszerben válik teljessé. 

    Az ember idegrendszere, mint minden gerincesé, csőidegrendszer. Felépítése alapján központi és környéki (perifériás) idegrendszerre osztható.
    A csőidegrendszer a test hátoldalán az ektoderma betüremkedésével alakul ki. A létrejövő velőlemez, majd velőbarázda velőcsővé módosul, majd leválva alakul ki a csőidegrendszer. A feji vég tágulatából, az agyhólyagból az agy (agyvelő), a többi részéből a gerincvelő fejlődik ki.
    A központi idegrendszer az agy (agyvelő) és a gerincvelő alkotja. A központi idegrendszerben az idegsejtek csoportokban, rétegekben helyezkednek el úgy, hogy az idegsejtek hosszú nyúlványai, az axonok biztosítják a kapcsolatokat közöttük.
    A központi idegrendszer és a test – szabályozandó – érzékelő és végrehajtó rendszerei között a környéki (perifériás) idegrendszeri terület tart kapcsolatot. Az axonok kötőszövettel körülvett csoportokat, idegeket alkotnak. A periférián a környezettől általában kötőszövettel elválasztott idegsejt csoportokat is találunk. Ezek a dúcok fontos átkapcsolási, kapcsolatteremtő helyei az idegrendszernek.
    Az idegrendszerünk is két részre osztható. Az egyik a belső szervezet – a mirigyeket és a sima izmokat, a szívizmot – akarattól nagymértékben függetlenül szabályozza. Ez a vegetatív idegrendszer . A szomatikus idegrendszer viszont akaratlagosan, automatikusan irányítja a vázizomzatot.
    Mag: az idegsejtek sejttestjeinek csoportja a központi idegrendszerben.
    Pálya: az idegrostok kötegei a központi idegrendszerben.
    Idegrost: velőshüvelyes axon.
    Dúc: idegsejt csoportok a környéki idegrendszerben.
    Ideg: kötőszövettel elkülönített idegrostok a környéki idegrendszerben.

4. A gerincvelő

    A központi idegrendszer ősibb része a gerincvelő, amely a csigolyák által kialakított gerinccsatornában foglal helyet. Az első nyakcsigolyától a farok csigolyáig húzódik. 
    A központi idegrendszert az agyhártya borítja. A külső – az ún. durva – agyhártya rögzíti az agyat a koponyán, illetve a gerincvelőt a gerinccsatornán belül a csontokhoz. Az agy és a gerincvelő felületére tapad a lágy agyhártya, melynek dús érhálózata (pókhálóhártya) a központi idegrendszer sejtjeinek táplálását biztosítja. Az erekből a hártyák közé és az agykamrákba agyfolyadék (liquor) kerül. Az agyfolyadék felhajtóereje bizonyos védelmet biztosít a laza szerkezetű idegszövet számára, szükség esetén összetételéből következtethetünk a központi idegrendszer állapotára.
    A gerincvelő szelvényezett felépítését a csigolyák között kilépő 31 pár gerincvelői ideg eredése jelzi. A gerincoszlop részeinek megfelelően az idegek kilépése alapján elkülönítünk nyaki, mellkasi, ágyéki és keresztcsonti szakaszt.
    A gerincvelő belső, lepke formájú szürke – és a külső fehérállomány. A szürkeállomány fő tömegét az idegsejtek sejttestei alkotják, míg a fehérállományban a velőshüvelyes axonok futnak le- és felszálló pályákat alakítva ki. A tájékozódás érdekében a szürkeállományt szarvakra, a fehérállományt kötegekre osztjuk.
    A gerincvelő kétoldali kapcsolatot biztosít az agy és a periféria között. A felszálló érzőpályák juttatják el az agyba a receptorok által felfogott jelzéseket, míg a leszálló mozgató- és vegetatív információkat szállító rostok a végrehajtók irányába közvetítik az utasításokat. A gerincvelő másik fontos szerepe a reflexműködések lebonyolítása.
    A reflexek két típusa az idegrendszer kettős működésének megfelelően alakult ki. A vegetatív (zsigeri) reflex receptora a belső szervek falában és a bőrben (elsősorban a fájdalom- és a hőérzékelők) helyezkedik el. A hátsó gyökéren található érződúc (csigolyaközti dúc) kétnyúlványú idegsejtjeinek gerincvelőbe vezető nyúlványai a gerincvelő hátsó szarvába szállítják az ingerületet. Az interneuron az oldalsó szarv vegetatív idegsejtjéhez juttatja a potenciálváltozást.a gerincvelői vegetatív neuron axonja az elülső gyökéren keresztül csatlakozik a gerincvelői idegekhez. Majd kiválik a gerincvelői idegből, a vegetatív dúcban egy vegetatív mozgatósejtnek adja át az ingerületet. E neuron idegzi be és ezzel szabályozza a végrehajtó működését.
    A szomatikus (vázizom) reflexek kialakulása sokban hasonlít a másik reflexműködéshez. A receptorok a szervekben (izomban, bőrben) találhatók. A csigolyaközti dúc érzőidegsejtje a hátsó szarv interneuronjaihoz juttatja az ingerületet, melyet az elülső szarvban található mozgatóneuronnak ad át. A mozgatóneuron az elülső gyökéren, a gerincvelői idegen jut el a végrehajtóhoz, ahol az ideg-izom szinapszissal összehúzódásra készteti az adott harántcsíkolt izmot.
    A receptorok elhelyezkedése alapján a szomatikus reflex két típusa különíthető el. Az izom eredetű reflex receptora az izomorsó (izomrostra rácsavarodott idegvégződés), mely az izom megnyúlásakor alakít ki ingerületet. A reflex  mozgató neuronja a feszítőizmot idegzi be, biztosítva ezzel az izom állandó feszítettségét, ezzel a normál testtartást. 
    A szervezetet veszélyeztető behatások jelentős részben a bőr receptorait ingerlik. Az ekkor kialakuló szomatikus reflex a bőr eredetű reflex. A lefutása a fentiekkel megegyezik, de a végrehajtó az ingerelt végtag hajlítóizma. Ennek összehúzódása a kéros hatást küszöböli ki.
Szarv: a gerincvelő szürkeállományának területe (hátsó, oldalsó, elülső, középsőrész).
Köteg: a gerincvelő fehérállományának területe (hátsó, oldalsó, elülső).
Gyökér: a gerincvelői idegeknek közvetlenül a gerincvelő melletti rostjai (hátsó, elülső).

5. Az agyvelő részei I.

Az agy egyedfejlődése
    Az egyedfejlődésünk kezdetén kialakuló csőidegrendszer feji végén megjelenő agyhólyag falában egyre inkább gyarapszik az idegsejtek száma. Egyre differenciálódva továbbfejlődik, melynek eredményeképp kialakul az elő-, közép- és utóagy. Az előagyból a nagyagy és a köztiagy, az utóagyból pedig a híd, a nyúltagy és a kisagy alakult ki, míg a középagy megmarad egy egységként.

Agykamrák
    Az agyhólyag üregének maradványaként az idegrendszer fejlődése során agykamrák alakultak ki. A nagyagyban találjuk az I. és a II. kamrát, a köztiagyban a III., és az agytörzs és a kisagy között a IV. agykamrát, melyek összefüggő üregrendszert alkotnak. Az utóbbi vékony csatornával kapcsolódik a gerincvelőben lévő gerincvelői csatornához. A kamrák falának érfonataiból folyamatosan termelődik az agyfolyadék, amely a gerincvelői csatornán keresztül távozik. Az agyfolyadék túlzott felszaporodása esetén nyomást gyakorol az agyra és a koponyára. Csecsemőkorban, míg a koponyacsontok eltávolodhatnak egymástól, a koponya hatalmasra tágulhat, kifejlődhet a vízfejűség. 

A központi idegrendszer védelme
    Az agyhártyák sajátos védelmet biztosítanak az idegrendszer számára. Az erek egyrétegű laphámja, az endothel és a gliasejtek (astroiták) együttműködése a vér- agy gát. A vér- liquor gát az eltérő vérplazma- és agyfolyadék- összetétel következtében alakul ki. E védelmi vonalakra nagy szükség van, hiszen az idegszövetbe nem hatolnak be a fehérvérsejtek, vagyis a bejutott kórokozók ellen már hatékony védelem nincs (a gliasejtek egyes típusai megpróbálnak védekezni). A mokroorganizmusok fertőzése esetén agyhártyagyulladás alakulhat ki, melynek következménye magas láz, fejfájás, hányinger, súlyosbodás esetén tarkómerevség, eszméletvesztés következhet be.

Az agy vérellátása
    Az agy idegsejtjei a szervezet legintenzívebb anyagcseréjével rendelkező sejtek, ugyanakkor nem képesek sem a glükózt, sem az oxigén tárolására. Így nem meglepő, hogy az agy 10-20 másodperces vérkeringési zavara eszméletvesztéssel, a 4-5 perces hiánya pedig halállal jár. Az agykoponyába 4 fő artéria lép be, 2 nyaki verőér és 2 gerincartéria, amik az agy alapján gyűrűvé egyesülnek. Ebből a körartériából a jobb és a baloldal irányába 3-3 végartéria ered. A végartériák között további kapcsolat nincs, elzáródásuk az általuk ellátott terület elhalásához vezet. Az agy kapillárisaiból a vénák gyűjtik össze a széndioxidban dús vért.

    Az emberi agy a viszonylag kisméretű agytörzsből (nyúltagy, híd, középagy), a köztiagyból (talamusz, hipotalamusz), a kisagyból és a többihez képest hatalmasra fejlődött nagyagyból áll.
    Az agytörzsben keveredik a szürke- és a fehérállomány. Magokat találunk, melyeket hosszabb, rövidebb idegrostok kötnek össze. Ezzel létrejött a szervezetünk egyik legnagyobb neuronhálózata, az agytörzsi hálózatos állomány, melynek elemei egy rendszerként működnek. A gerincvelőből érkező felszálló érzőpályák az agytörzs háti oldalán, míg a leszálló pályák a hasi oldalán futnak. A hálózatos állomány nincs közvetlen kapcsolatban a pályákkal, de oldalágakkal (kollaterálisok) megkapja az információkat, illetve sajátjával befolyásolja azok tartalmát. E felépítés eredményeként a hálózatos állomány „tudomást szerez” a szervezet pillanatnyi állapotáról, ezért fontos összerendező, koordináló szerephez jut a szabályozásban. A felszálló pályákon keresztül döntő szerepe van például az agykéreg alvás- ébrenlét kialakításában.
    Az agytörzs középagyi területe képes nem specifikus (az agykéreg nem egy meghatározott pontjával kapcsolatot tartó) idegrostok közvetítésével serkentő vagy gátló hatást küldeni az agykéreg idegsejtjeinek, melynek hatására megváltozik azok tevékenysége.
    Figyeld meg, mi zajlik ébredéskor benned! Amennyiben önállóan ébredsz, először a környezeted néhány, majd egyre több ingerét érzékeled, melynek eredménye az éber állapot kialakulása. Az elalváskor fordított a helyzet. Az agytörzsi hálózatos állomány gátló impulzusokat küld az agykéreg sejtjeihez, melyek fokozatosan, egyre kiterjedtebb területen kezdenek szinkron (egyszerre) működni. A 10- 15 perces folyamat során megfigyelheted, hogyan kerül nyugalomba az agykérged, hogyan érzékelsz egyre kevesebbet a külvilág ingereiből annak ellenére, hogy a receptorok folyamatosan jeleznek.
Előfordult már, hogy szüleid ébresztettek? Ekkor látszólag kifogástalanul reagálsz, válaszolsz, de ha újra elalszol, sok esetben nem emlékszel az eseményre.

Alvás
    Az idegrendszer két egymást váltó működési állapota az ébrenlét és az alvás. A szakaszok váltakozása az embernél az életkörülményektől, az ökológiai viszonyoktól és az életkortól függ. Egy felnőtt esetén az egybefüggő éjjeli alvás (átlagos 6- 8 óra) után szintén egybefüggő nappali ébrenlét a biológiailag szabályos.
    Az alvás alapvető életszükséglet. Nem az idegrendszer működésének felfüggesztése, hanem aktív, öröklött idegrendszeri funkció. Az agytörzsből érkező gátló (szerotonin) hatásokra bekövetkező elalvástól a természetes ébredésig tartó időszak alatt az alvás mélysége nem egyenletes, mély és felületes alvási periódusok váltják egymást.
    Az alvás során ciklusosan 6- 8 ún.REM- fázis (paradox alvás) is kialakul. A REM alvás során az alvó személy külső ingerekkel csak nehezen ébreszthető fel, ugyanakkor gyakori a spontán ébredés. Az izomtónus lecsökken, de intenzív szemmozgások jellemzik. Az álomképek elsősorban a REM-szakaszban jelentkeznek. 
    Az alvás során történik a szervezet energiáinak feltöltése, és a zavartalan vérkeringés által a felesleges anyagcseretermékek eltávolítása. Az alvás mégis az idegrendszer számára a legfontosabb, hiszen ebben az időszakban lehetőség van a sejtnek, a szinapszisok fehérjéinek, anyagainak képzésére, cseréjére, új szinapszisok létrehozására.
    Az alvás vizsgálatára az idegsejtekben a működésük során kialakuló feszültségváltozások a legalkalmasabbak. Ezek láthatóvá tehetők elektroenkefalogram segítségével.
Az ember alvó szervezetének működését álom formájában megjelenő, sajátos eseménysorként éli át. A főleg a REM-ben kialakult álom jön létre az objektív szervezeti és agyi történések új kombinációba helyezésével, melyet az éber emlékezet is megőrizhet.
    A szervezet különböző élettani és magatartási funkciói napi (cirkadián), napszaki, évszakos, sőt éves ritmusokat mutatnak. Ezeknek a ciklusosságát a szervezet belső szabályozó rendszere alakítja ki, melyet a környezet ingerei befolyásolnak. A biológiai ritmusok rendszerint a szervezet egészét érintik
    Az agytörzsi hálózatos állomány a leszálló pályák pontos beállításával részt vesz az izmok működésének, az izomtónus, a testtartás, az egyensúlyozás, a járás koordinálásában.
    Az agytörzs középagyi területén összpontosulnak az információk a helyzetérzékelő szervből, a szemből és az izmok állapotáról. Ezek alapján a kisagy befolyásával alakul ki az a hatás, amely automatikusan szabályozza, beállítja a nagyagyból érkező mozgatópályák által továbbított ingerületet. 
    Ahhoz hogy az éber állapotban a testhelyzet megmaradhasson és az izmok gyorsan tudjanak reagálni az ingerekre, szükség van a vázizmok állandó kisfokú összehúzott állapotára, az izomtónusra. Ennek szabályozásában részt vesz az agytörzs hálózatos állománya úgy, hogy a nagyagy és a kisagy felöl érkező izomtónust gátló hatásokat az agytörzs serkentő , illetve gátló ingerületei pontosítják.
    Az izomtónus a testtartás kialakításához is hozzájárul, ami a járás alapját, az egyensúlyozás szabályozását is biztosítja.
    Fontosak az agytörzsben található vegetatív központok is, hiszen a hálózatos állomány magjai a táplálkozás, a légzés és a vérkeringés elsődleges vagy másodlagos irányítói.
    A nyúltagyi terület magjai rendezik össze a táplálkozásunk egyes működését, a harapást, a rágást, nyelést, nyálelválasztást stb. reflexeit. A légzés elsődleges (belégző, kilégző) központja is itt található, melynek az összerendezett működését a híd másodlagos (belégzést serkentő és belégzést gátló) központja biztosítja.
    A vérkeringés szabályozása a szívműködés, a véreloszlás és a vérnyomás szabályozását jelenti. E bonyolult irányító tevékenységet igénylő rendszer elsődleges (érszűkítő, érszűkítést gátló) központja is a nyúltagyhoz kötődik. 
    Az agytörzs a gerincvelőhöz hasonlóan egyszerűbb reflexek központja is. A nyúltagyban találjuk a nyálkahártya reflexek (receptoraik a nyálkahártyában találhatók – pl. köhögés, tüsszentés, hányás). Míg a középagyban a rágás és a szempupilla reflexének központi neuronjait.
    Az előagyból differenciálódó köztiagyban is keveredik a szürke- és a fehér állomány. Benne az alsó, kisebb méretű hipotalamuszt és a felette található nagyobb talamuszt különíthetjük el. A III. agykamra alatt található hipotalamusz számos le- és felszálló pályával tart kapcsolatot. Magcsoportjai szabályozzák a vegetatív működéseket, az állandó testhőmérséklet beállítását, a táplálékfelvételt. Szoros kapcsolatban van az agy alapi miriggyel, amelyen keresztül a hormonrendszer irányítását végzi. Egyes magjaink ingerlésével dühkitörés váltható ki, ami bizonyítja, hogy a magatartás szabályozásában is részt vesz.
    Az idegrendszer irányítja a hormonrendszer működését, kialakítva a neuroendokrin rendszert. A hipotalamusz az agy alapi miriggyel (hipofizás) közvetlen és közvetett kapcsolatban is van melyeken keresztül számtalan belső elválasztású mirigy működését befolyásolja. A hipotalamusz szoros kapcsolatban van a nagyagy egyik neuron hálózatával, a limbikus rendszerrel. Az együttműködés eredményeként ez a rendszer a vegetatív működések legfelső szabályzó központja. A hipotalamusz egy-egy magja szervezet színű összerendezést biztosítja, a szervezet hőtermelését is a szervi (hőszabályozó központ). Középső területén találjuk a táplálékfelvétel központját. Ezen magok egyike a vér glükóz tartalmának csökkenésére, illetve az üres gyomor fokozott mozgására jön ingerületbe. A hatás eredményeként az élőlény igyekszik táplálékot felvenni (éhség központ). A mellette lévő mag ingerlésére jóllakottsági érzet alakul ki az agyban, az egyed nem kíván táplálékot felvenni (jóllakottsági központ). A folyadék felvételt a szomjúság központ ingerületbe kerülése irányítja. A hipotalamo-limbikus rendszer más területi a magatartás szabályozásában töltenek be fontos szerepet. A hipotalamusz ezen területének ingerlése a kísérleti egyedből dühkitöréseket váltanak ki. Egyes magcsoportok a szexuális viselkedésben töltenek be fontos szerepet. 
    A talamusz a hipotalamusz felett található magcsoport. Közrefogja III. az agykamrát, magjai különböző rendszerek működésében vesznek részt. Az érzőműködés fontos átkapcsoló, elemző központja, de csatlakozik a nagyagy nagy neuron hálózatához a limbikus, sőt a mozgató rendszerhez is. A szagingerek kivételével valamennyi a környezetből származó hatás ingerülete átkapcsolódik a talamuszban. A beérkező információkat előzetes feldolgozás után továbbítja az agykéreg megfelelő helyére.

6. Az agyvelő részei II.

    Az evolúció sokán növekszik a nagyagy központi idegrendszeren belüli aránya – agyiasodás (kefalízáció) – és az ember esetében ez ugrásszerű.
    A nagyagy két féltekéből áll melyet a több mint 1 millió idegrost kötege, a kérgestest kapcsol össze. A gerincvelőhöz hasonlóan jó elkülönül a szürke- és a fehérállománya, de a nagyagyban kívül helyezkedik el a szürkeállomány, az agykéreg. A központi idegrendszer sejtjeinek több mint 90%-a az agykéregben található. 
    Az agykéreg több mint 9 milliárd (egyes adatok szerint 90 milliárd) idegsejtje hat sejtrétegben helyezkedik el. Mind a hat réteg számtalan interneuront tartalmaz. Az ember evolúciója során az emlősállatokhoz képest elsősorban ezek száma növekedett meg. Az egyes rétegekben azonban- a működésnek megfelelően – a rétegre jellemző, jellegzetes idegsejteket is találunk. A 2. és a 4. rétegre a szemcsesejtek jellemzők (külső és belső szemcsesejtek rétege). Ide futnak be közvetlenül a nem specifikus és a közvetve specifikus felszállópályák, így ezek a rétegek érző működésűek. A 3. és az 5. sejtréteg jellemző sejtjei a piramissejtek melynek csúcsi dentritje merőlegesen fut az agykéreg felszínére. Ezek a mozgató- és az asszociációs működésben játszanak szerepet. Az 5. réteg piramissejtjeinek axonjai alkotják a leszálló mozgatópályákat.
    A szürke állomány mindössze 2- 4mm vastag. Mindenütt a 6 sejtréteg alkotja, de az egyes rétegek vastagsága eltérő, hiszen az egyes agykéreg területek más- más működésűek (érző, mozgató, asszociációs). 
    A felületen viszonylag vékony rétegben felszaporodott idegsejtek következtében a nagyagy felülete hatalmas (2200 cm2). Ez a nagy felszín az agykoponyában csak felgyűrődve férhet el. A féltekék felületén hasítékok, barázdák találhatók. A nagyagy területeit a felettük elhelyezkedő agykoponya csontok szerint lebenyekre osztjuk: homlok-, fali halánték-, valamint nyakszirti lebeny.
    Az agykéreg sejtoszlopok formájában működik. A mind a 6 sejtréteget átérő oszlop több mint 5000 sejtből, ezen belül 400- 500 piramissejtből áll. A sejtek a beérkező ingerület hatására egyszerre jönnek ingerületbe. A sejtek oldalirányban is létesítenek szinapszisokat más oszlopok sejtjeivel. Ezek gátolhatják a szomszédos oszlopokat, melynek következtében mintázat jön létre az agykéreg felületén. 
    A szürke állomány alatt találjuk a fehérállományt, melynek fő tömegét az idegrostok alkotják. Benne 3 különböző pályatípus alakult ki: a féltekén belüli területeket összekötők, a két félteke részarányos pontjai kapcsolatot létesítők, valamint az agykéregbe bevezető felszálló érzőpályák és az onnan kiinduló leszállópályák. Ez utóbbiak a leghosszabbak, a központi idegrendszer más területeivel tartanak kapcsolatot. 
    A fehérállományon belül idegsejt- csoportokat, a törzsmagvakat találunk, melyek fontos átkapcsolóhelyek. Az agykéreg egyes részletei és a kéreg alatti területek nagy neuronhálózata a limbikus rendszer. A nagyagy állományában egy külső és egy belső köre alakult ki. A külső kör szoros kapcsolatban van a hipotalamusszal, és vele közösen szabályoz. Elvégzi a beérkező ingereket és a saját viselkedés minősítését és kiválogatását, felelős a belső késztetésekért. A belső kör a tanulás folyamatában játszik szerepet. Ez a terület irányítja, hogy milyen emléknyomokat hol és hogyan rögzítsen az agykéreg.
    A nyakszirti lebeny alatt található kisagy is két féltekéből áll, melyeket kívülről a szürke-, belülről a fehér állomány alkot. Feladata a bonyolult, pontos, gyors mozgások beállítása.
    A kisagykéreg nagy felülete miatti „gyűrődése” sajátságos megjelenést biztosít („életfa”). A kéreg 3 sejtrétegű, jellemző sejtje a Purkinje-sejt. Fehérállománynak rostai között is találunk magokat (mély kisagyi magvak). A kisagy  három pár kisagykarral kapcsolódik az agy többi részéhez, melynek a test izmainak állapotáról kap érző információkat, illetve az agytörzs magjait befolyásoló hatásokat ad le. Ezzel egy- egy mozgás teljes programjának bekövetkeztét szabályozza. 
    Sejtoszlopok: az agykéreg szerkezeti és dinamikus működési egységei.

7. A környéki (perifériás) idegrendszer

    A központi idegrendszer és a test szervei, szövetei között a kapcsolatot a környéki idegrendszer teremti meg. Láthattuk hogy a reflexek érző neuronjai a periférián lévő érződúcban találhatók. E dúcok a gerincvelő két oldalán a csigolyák között, még az agyi szakaszon különböző helyeken fordulnak elő. A vegetatív működések vegetatív dúcai a szervek közelében vagy a gerincvelő mellett helyezkednek el.
    Az idegeket eredésük alapján kér csoportra osztjuk. A 31 pár gerincvelői ideg egy hátsó érzőgyökérrel és egy elülső mozgatógyökérrel lép elő a gerinccsigolyák közül a gerincvelő mindkét oldalán. Az idegek befelé vezető érző-, kifelé vezető szomatikus mozgató- és – a nyaki szakasz idegeit kivéve – vegetatív rostokat is tartalmaznak.
    Az agyidegek az agy alapjáról lépnek ki vagy be. Ellentétben a gerincvelői idegekkel – melyek mindegyike kevert –, a 12 pár agyideg között találunk tisztán érző- (I., II., VIII.) és tisztán mozgató idegeket (III., IV., VI., XII.) is. 

Az idegrendszer működési területei
    Az idegrendszer azonban nagy egységként működik, ami az egyes területek szoros kapcsolatát, egymásrahatását igényli. Az idegrendszer működésének területei: az érző működés, a mozgató működés, a vegetatív működés és a magasabb rendű idegtevékenység.

Az érzőműködés
    Az érzőműködés az inger hatására kialakuló potenciál változás központi idegrendszerbe történő juttatását és feldolgozását jelenti. A legfelső központok az agykéregben vannak, ahol kialakul az érzet. Az ingerületek egy része tudatosul, és emlékkép formájában rögzülhet. A limbikus rendszeren keresztül érzelmi (affektív) válaszok is kialakulhatnak (kellemes, kellemetlen stb.). Az érző működés az analizátoron keresztül valósul meg. 

    A külvilágból és a belső környezetből származó információk a különböző receptorok közvetítésével jutnak el az idegrendszerbe. A receptorok olyan jelátalakítók, amelyek a környezet különböző energiáinak hatására akciós potenciálsorozatot képeznek. 
    A receptorok által átalakított energiaformák a mechanikai (tapintás, nyomás), a hő-, a fény és a kémiai energia közül kerülhetnek ki (szag, íz, a vér O2 - tartalma). Minden receptor valamely sajátos energiaformára nézve jóval kisebb ingerküszöbű. Ezt a hatást nevezzük adekvát ingernek. 
    A környező szöveteket károsító bármilyen ártalmas inger a fájdalomérző receptorok működését váltja ki. Ezeknek nincs adekvát ingerük. 
    A receptorok által kialakított akciós potenciálsorozatok- nem specifikus információkként- az idegek közvetítésével jutnak be az érzőközpontokba. A beérkezett és a tárolt információk elektromos változássorozatait legtöbbször az idegsejtek sokasága dolgozza fel, melynek következménye az agykéregben az – akár adekvát – érzet. 

    Analizátor: az érző működés egysége, a receptor, a bevezető idegek, a bevezető pálya és az agykérgi központ működési együttese.
    Receptorok: olyan jelátalakító, amely a jellegzetes hatást specifikus válasszá alakítja át. Ide tartoznak az érző receptorok és- tágabb értelemben- a membránok hormonokra, ingerületátvivő anyagokra stb. specifikus fehérjéi.
    Adekvát (a receptornak megfelelő) inger: az az energiaforma, amellyel szemben legkisebb a receptor ingerküszöbe. 
    Érzékszerv: az érzékelést végző receptorsejtek és a működést segítő egyéb sejtek, szövetek együttműködésével létrejött szerkezeti egység.
    Adekvát érzet: a beérkező információs potenciálsorozat hatására az agykéreg adott központjában kialakuló specifikus válasz.

8. A szem felépítése

    A fényérzékelés törzsfejlődése során először elszórtan jelennek meg fényérzékelő sejtek. Ezek csoportosulásával alakul ki a látófolt, majd ennek besüllyedésével a csésze- vagy a gödörszem. Ez utóbbiak már nem csak a fény jelenlétét és intenzitását, hanem az irányát is érzékelik. A legfejlettebb a hólyagszem, mellyel már az alak felismerés is lehetséges.
    Az emberi szem hólyagszem, mely bonyolult érzékszerv. A külső védőréteget - a szaruhártyát és az ínhártyát- fő tömegében kötőszövet alkotja.
    A szaruhártya átlátszó, benne idegek találhatók, de az erek hiányoznak. A fehér ínhártyához három pár haránt csíkolt izom kapcsolódik, melyek a külső szemmozgató izmok. 
    A szemgolyót a hátrafelé zárt szemüreg védi. Elölről- elsősorban a szaruhártyát- a sérülésektől és a kiszáradástól a könnymirigyek váladéka és a szemhéjak óvják. 
    A külső réteg alatt az érhártya helyezkedik el, mely biztosítja a szem szöveteinek tápanyag- és oxigénellátását. Az érhártya a szaruhártya mögötti szivárványhártyában, illetve a sugártestben folytatódik. 
    A szivárványhártyában az erek mellett az egyénre jellemző festékeket, simaizmot, valamint az ezeket szabályozó idegeket találjuk. A szivárványhártya közrefogja a fényreteszként működő pupillát. A pupillát szűkítő simaizmok gyűrű alakban, az azt tágítók sugárirányban helyezkednek el, szabályozva ezzel a szembe jutó fény mennyiségét.
    Az érhártya elülső része egy másik képződményben is folytatódik, ez a sugártest. A kötőszövetből és a gyűrű alakban elhelyezkedő simaizomból álló test az elülső és a hátsó szemcsarnokot kitöltő csarnokvizet termeli, izomzata pedig a szemlencsét mozgatja a lencsefüggesztő rostok közreműködésével. A szemlencse szabályosan elrendeződő fehérjékből épül fel. E szerkezetből adódó nagy rugalmassága a lencsét domborítani igyekszik.
    A szemgolyót belülről a gélszerű üvegtest tölti ki, amely biztosítja a fény ideghártyára való jutását. Az ideghártya (retina) alkotja a szem legbelső szövettani rétegét. Legjellemzőbb sejtjei a receptorsejtek. 

A retina és a szem működése
    A szemben több mint százmillió receptorsejt található. Ezek felépítésében jól megfigyelhető az idegsejteredet, de fényérzékeny külső részük a színtestek gránumjaihoz hasonló membránrendszerrel rendelkeznek. A hosszabb pálcikák már egy foton hatására is ingerületbe kerülnek, érzékelik a fény jelenlétét. A kisebb csapok kevésbé érzékenyek, ingerküszöbük magasabb, de alkalmasak a színérzékelésre. Három típusuk van, amelyek a fény hullámhosszától függően a piros, a zöld, illetve a kék színre reagálnak. 
    A pálcikában található rodopszin egy A-vitamin származékból és az opszin nevű fehérjéből épül fel. A csapokban jodopszin található, amely csak abban tér el a rodoszintól, hogy az A-vitamin származékához az alapszínre való érzékenységük szerint más-más fehérje kapcsolódik. 
    A pálcikák és a csapok elhelyezkedése nem egyenletes az ideghártyában. Az „éles látás” helyén, a sárgafolt közepén csak csapok találhatók. Ettől távolodva rohamosan csökken a számuk, és nő a pálcikák mennyisége, majd azoké is fokozatosan csökkenni kezd.
    A receptor sejtek működése csak az ideghártya többi sejttípusával együtt lehetséges. A különböző sejtrétegek között leglényegesebbek – kívülről befelé haladva – a pigmentsejtek, a már megismert receptorsejtek, a kétnyúlványú idegsejtek és a dúc sejtek rétege.
    A pigment sejtek szerepe a szembe érkező, de a receptor sejteket el nem érő fény elnyelése, a visszaverődés megakadályozása. 
    A fénynek végig kell jutnia a retina jelentős részén ahhoz, hogy a fényérzékeny sejtek ingerületeket képezzenek. Ugyanakkor a keletkező potenciálváltozás a legbelül lévő- az üvegtesthez legközelebbi- sejtréteg felé, a dúcsejtek irányába halad. E sejtek axonjai a látóideget alkotva vezetik a központi idegrendszerbe az ingerületet. A látóidegek kilépési helye a vakfolt. Az ide eső fénysugarak nem keltenek ingerületet a szemben, hiszen itt nincs receptor.
    Egy dúcsejthez közel száz receptor sejt tartozik. Az ezek által kialakított potenciálváltozás egy jelként fut a központi idegrendszerbe. A látóideg egy rostjához tartozó receptorok összessége a receptormező. 
    A látás feltétele, hogy a külvilág képe megjelenjen a szem ideghártyáján. A fénytörő közegekbe végighaladó, és a fénytörő felszíneken megtörő sugarak fordított állású, kicsinyített valós képet vetítenek a retinára.
    Fénytörés akkor jön létre, ha a fény egy adott törésmutatójú közegből egy másik törésmutatójú közegbe lép. A fénytörés a törésmutatók különbségétől és a határfelület geometriai adottságától függ. 
    Dioptria: a fénytörés egysége, a méretben kifejezett fókusztávolság reciproka, mértékegysége a m-1. Pl. egy dipólus lencse fókusztávolsága 1 m.
    Egy adott tárgyról eredő fénysugarak által a két szem ideghártyájában keltett ingerületek az agykéregben egyetlen képbe olvadnak össze. Ezzel válik lehetővé a térérzékelés (mélységérzékelés). 
    A receptorok által kialakított potenciálváltozás a retina kétnyúlványú idegsejtjeihez, majd a  dúcsejtekhez kerül. A dúcsejtek axonjai a látóideget alkotva hátrafelé hagyják el a szemgolyót (II. agyideg). Az információt a retina belső, orr felőli területéről szállító rostok az agy alapján, az agyalapi mirigy előtt átkereszteződnek, míg a retina külső, halánték felé eső területeiről kiinduló idegrostok az azonos oldalon maradnak. A talamusz magvaiban átkapcsolódnak, majd az ingerület az azonos oldali látókéregbe jut. A látókéreg a nagyagy nyakszirti lebenyében található.
    A talamuszban és az agykéreg sejtoszlopaiban megfigyelhető a pontszerű vetülés, ami lehetővé teszi a feldolgozó, elemző tevékenységet.
    Pontszerű vetülés: a receptornak (vagy receptormezőnek) mindig ugyanaz a központi idegsejtje.

9. A hallószerv felépítése és működése, az egyensúly érzékelése

    A hallószerv a levegő longitudinális rezgésének, a hangnak az érzékelésére szolgál. 
Hang: a levegő longitudinális rezgése, a közeg sűrűsödése és ritkulása. 
Hullámhossz: a hullám két legközelebbi, azonos fázisban lévő pontjának távolsága (m).
Frekvencia (rezgésszám): az időegység alatt létrejövő rezgések száma (Hz).
Amplitudo (hangintenzitás): a levegő oszlop legritkább és legsűrűbb pontja közötti nyomáskülönbség. 
    Az ember számára nem is annyira az életbenmaradásban, mint inkább a társadalmi beilleszkedésben van kiemelt szerepe. 
A hallás szervrendszere a fül, hely 3 részből, a külső, a közép- és a belső fülből áll. A külső fül a jellegzetes formájú fülkagylóval kezdődik. A fülkagyló a hangforrás helyének meghatározásában nyújt segítséget. A külső hallójárat továbbítja a levegő rezgését a külső és a középfül határán található dobhártyához, melynek a fő tömegét a kötőszövet alkotja. 
    A külső hallójárat falában található mirigyek váladéka- a fülzsír- védi a csatorna hámját. Túlzott felszaporodása halláscsökkenést, esetleg a járat gyulladását, dugulását okozhatja.
    A dobhártya középfül felé domborodó belső felületéhez kapcsolódik az első hallócsont, a kalapács ehhez pedig az üllő, majd a kengyel ízesül. E három apró csont emelőként továbbítja a rezgést a belső fül ovális ablakára. A középfülbe nyílik a fülkürt, amely lehetővé teszi – a garaton át – a nyomás kiegyenlítést a dobhártya két oldala között.
    A hallócsontokhoz harántcsíkolt izmok kapcsolódnak. Közöttük találjuk a szervezet legkisebbik harántcsíkolt izmát. Összehúzódásukkal, illetve elernyedésükkel módosul a csontok feszítettsége, így változik az emelő erő- és teher karjának aránya, ami a rezgés (1,3 szeres) erősítését teszi lehetővé.
    A koponya halántékcsontjának belsejében találjuk a belső fül üregét. Itt helyezkedik el a csontos labirintus, melyet a hallószerv elöl elhelyezkedő csigája és a hátrafelé álló helyzetérzékelő szerv alkot.
    A hangok nem csak a külső fül és a hallócsontok közvetítésével juthatnak el az ovális ablakhoz. A koponya csontjai is képesek a belső fülhöz vezetni a hullámokat (csontvezetés).

Az egyensúly érzékelése
    A testtartáshoz, a térben történő, nehézségi erőknek megfelelő elhelyezkedéshez alapvető információt a belső fül labirintusának hátsó része szolgáltat. 
    A fej térbeli elhelyezkedését a tömlőcske és a zsákocska (otolithszerv), gyorsuló, lassuló mozgását pedig három félkörös ívjárat érzékeli.
    A tömlőcske és a zsákocska hártyás üregét folyadék tölti ki. Falukban egy-egy receptorsáv található. A hosszú plazmanyúlványokkal rendelkező szőrsejteket kocsonyás anyag borítja, amelyben apró kalcium-karbonát kristályok vannak. E szemcséknek a tömegvonzásának megfelelő nyomóhatását és elmozdulását érzékelik a szőrsejtek.
    A jobb és a bal tömlőcskéből 3-3 félkörös ívjárat indul ki és vezet vissza. Ezek a tér három irányának megfelelően helyezkednek el, síkjaik 90°-os szöget zárnak be. A csöveket folyadék tölti ki, mely a tömlőcske folyadékával közlekedik. Ennek elmozdulása szolgáltatja a fej mozgásának ingerét.
    Az ívjáratok mindegyikének egyik vége kiöblösödik (ampulla). Itt helyezkednek el a szőrsejtek, melyekhez egy, a cső üregét átérő kocsonya rögzül. A folyadék elmozdulása sodorja a kocsonyás testet, amely így deformálja a receptorsejtek plazmanyúlványait, azaz ingerli a szőrsejteket.
    A helyzetérzékelő szervből az ingerületet a kétnyúlványú idegsejt axonjai – a VIII. agyideg rostjaiként – juttatják a nyúltagyon és a hídon keresztül a középagyba. Középagyi magja kapcsolatban van a gerincvelőn keresztül a vázizmokkal, a szemmel és a kisaggyal is. Így válik lehetővé az egyensúly megtartása, a szemmozgások és a fej mozgásának kiegyenlítése. A talamuszból az agykéreg fali lebenyének elülső-alsó részébe kerül az információ.

10. Az ízlelés és a szaglás

    A szaglás és az ízérzékelés azokkal a kémiai receptorokkal történik, amelyek a külvilág ingereit fogják fel. Közös jellemzőjük egyrészt az, hogy működésükhöz szükséges az érzékelt anyagok oldódása, másrészt, hogy az általuk keltett érzet csak ritkán közömbös. Élettani szempontból szorosan összefüggenek a gyomor- bél rendszer működésével, szerepük a táplálék megkeresésében és azonosításában elsődleges.
    A gázokat érzékelő szaglóreceptor távolsági receptor, míg az ízérzékelés a test közvetlen közelében lévő ingerforrás anyagait érzékeli.

Az ízérzékelés
    Az ízérzékelés elsődleges szerepe a helyes táplálék kiválasztása. Receptorai a nyelv (és a garat valamint a gégefedő) nyálkahártyájában található ízlelőbimbók, melyeket a támasztósejtek és az érzékelő szőrsejtek alkotnak. A legtöbb ízlelőbimbóa nyelv felületén lévő ízlelőszemölcsök körüli mélyedésekben helyezkedik el.
Mai ismereteink szerint alapízeket érzékelünk. Ezek az édes, a sós, a savanyú és a keserű. Az utóbbi időben elkülönítettek aminosavakat, nukleotidokat érzékelő és vízre érzékeny receptorokat is.
    Édes ízérzetet keltenek általában a hidroxivegyületek, így a mono- és diszacharidok, az alkoholok, de egyéb vegyületek (pl. szacharin, glicin) is ingerületbe hozhatják ezeket a receptorokat. Egyes aminosavak (pl. glutaminsav) és a nukleotidok az ún. umami ízt okozzák, mely hasonlóan kellemes, mint az édes íz.
    Sós érzetet a kis koncentrációban lévő kis atomtömegű fémionok (Na+, K+ stb.) okozzák. 
    A szerves és a szervetlen savak eredményezik a savanyú ízérzetet. Érdekes, hogy a kémiailag gyengébb szerves savak hatására erősebb érzet alakul ki az agykéregben. 
    A keserű érzetet általában a szervezetet károsító anyagok hozzák létre. Az alkaloidok, a nehézfémionok bármilyen mennyiségben, míg a kis atomtömegű fémionok nagyobb koncentrációja is ezt a kellemetlen hatást eredményezi, gátolva ezzel felvételüket.
    A szőrsejtek kétnyúlványú idegsejtekkel állnak kapcsolatban, melyek az agyidegek (VII., IX., X.) érzőrostjaiként juttatják az akciós potenciált a nyúltagyba. A felszálló érzőpályákon a talamuszban, onnan a nagyagy fali lebenyének elülső-oldalsó agykéregi területére kerül az ingerület. 
    Az agykéregben komplex ízérzet alakul ki, vagyis az egyes receptorok ingerületeit az agy összegzi, és tanult érzőműködésként rögzíti.

A szagérzékelés
    A szaglás receptorsejtjei az orrüreg felső részén elhelyezkedő szaglóhámban találhatók. Az oldott gázokat az érző idegsejtek rövid, dendriteknek tekinthető nyúlványaikkal kötik meg. Az anyagok vagy a membrán fehérjéihez kötődnek, vagy beoldódva a sejten belül indítanak el láncreakciókat. Ezek hatására jön létre potenciálváltozás, mely az I. agyidegen keresztül jut a nagyagyba. Központja az agykéreg homloklebenyének kérgestest körüli részén található
    A szaglóhám az emberben viszonylag kicsi, mindössze kb. 5 cm2, így nincs jó szaglásunk. Az érzősejtek (idegsejt eredetű) primer érzéksejtek, melyek a támasztósejtek között találhatók. A nyálkahártya számtalan mirígysejtet, mirigyet is tartalmaz, melyek folyamatosan nedvesen tartják a felületet.
    Az orr működésének jellegzetessége, hogy nagyon gyorsan alkalmazkodik (adaptálódik) a szagokhoz. Ez részben a receptorokban, részben pedig a központban lezajló jelenség. A szaglóhám a szaganyag koncentrációjának legalább 30%-os változását tudja csak érzékelni. Minden egyes szagnak megvan az általa a központban aktivált neuronmintázata. Az azonban, hogy a szag milyen szagérzetet kelt, attól függ, hogy milyen egyéb érzőműködések kerülnek egyidejűleg ingerületbe. Nagyon szoros a kapcsolat az ízérzékeléssel.
    A kémiai ingerek által kiváltott érzeteknek nagy élettani jelentőségük van. Számtalan feltételes reflex épül ezekre. A hatások kellemes vagy kellemetlen közérzetet, étvágytalanságot, étvágyat stb. kelthetnek. 
    A szag-, illetve ízérzékenység hiánya, a receptorok csökkent működése, esetleg minőségi zavara betegségként jelentkezhet.

11. A bőr érzőműködése

    A bőrünk minden területén, ha nem is egyenletes eloszlásban- nagyon sok mechanikai (tapintás, nyomás), hő- és fájdalomérzékelő receptort találunk. Így a bőr szervezetünk legnagyobb receptorának tekinthető. A receptorok információit az érzőrostok vezetik az agytörzsbe, illetve a gerincvelőbe.
    A bőr jellegzetes sávjairól (dermatóma) érkeznek be a potenciálváltozások a gerincvelőbe, mutatva a hajdani szelvényezettséget. A sávok széli részei átfedik egymást, nem élesen elhatárolódnak.
    A bőr felső rétegében található mechanikai, hő- és fájdalomérző receptorok jelzései a hátsó szarvba jutva átkapcsolódnak, majd átkerülve az adott szelvény ellentétes oldalára, az oldalsó kötegben haladnak a nyúltvelőbe.
    A bőr mélyebb rétegében lévő mechanikai receptorok, és az izom receptorainak ingerületei a hátsó szarvba érkezve közvetlenül a gerincvelő azonos oldali hátsó kötegében haladva jutnak az agytörzs nyúltvelőjébe. Átkereszteződés után – az itt felszálló egyéb érzőpályákkal együtt – a rostok a talamuszba jutnak. A talamusz adott magjából a rostok az agykéreg szomatikus érzőkérgébe jutnak, amely a két félteke fali lebenyének elülső részén található.

A fájdalom
    A fájdalomérző szabad idegvégződések –a központi idegrendszert kivéve – a test szinte minden pontján megtalálhatók
    A fájdalomérző receptor a külső hatásra megsérült szövetekből felszabaduló fájdalomkeltő anyagokat (a sérült sejtekből felszabaduló K+, az aktivált vérlemezkékből felszabaduló szerotonin, a hízósejtekből kikerülő hisztamin, szöveti bradikinin) hozható ingerületbe.
    A fájdalomreceptor akciós potenciálja a gerincvelőből az agytörzsi hálózatos állományba, majd a talamusz magjaiban történő átkapcsolódás után párhuzamos pályákon kerül az agykéregbe. Az agykérgi központ elsősorban a homloklebenyben található, de a pontszerű vetülés nem mutatható ki. A fájdalomról a középagyi területen keresztül a hipotalamusz és a limbikus rendszer is információt kap.
    A bőrből és a zsigeri szervekből befutó érzőrostok konvergálnak, azaz több területen is hatást keltenek, melynek következménye a kisugárzás. A fájdalom érzése nem a megtámadott szervben jelentkezik: pl. a szív oxigénhiányát a bal kamra, a húgyvezetékét a herezacskóban érzi az ember.
    A fájdalomérzet a központi idegrendszerben különböző szomatikus és vegetatív reflexeket válthat ki. A várt hatásra bekövetkező hajlító reflexet csak a felsőbb központok határozott akaratlagos működtetésével akadályozhatjuk meg.
    A testtartás, az izületek helyzetének megváltozását a tartósan rögzült testhelyzet által okozott, vagy a mozgások közben okozott fájdalom is kiválthatja., megvédve ezzel a szervezetet a káros hatástól.
    Éles fájdalomra idegi hatásként általános szimpatikus izgalom jön létre. A túl nagy fájdalom akár eszméletvesztéshez is vezethet.

12. Az érzékszervek védelme és betegségei

A szemmel kapcsolatos betegségek
    A szemünk igen bonyolult érzékszerv. Számtalan tényező – a helytelen életmód, a kor stb. – veszélyezteti működését.
    A szemhéjat és a szem elülső felszínét borító kötőhártya gyulladása szempirosságot, fokozott könnyezést, viszkető érzést, erős duzzadást eredményez. Kialakulhat vírus vagy bakteriális fertőzés is, de hasonló tüneteket okozhat az UV- fény, esetleg mechanikai hatás is.
    A szemhéj bőrén árpa alakulhat ki. Ezt faggyúmirigyeink gyulladása okozza.
A két szemnek együtt kell működnie ahhoz, hogy a tárgyak térbeli elhelyezkedését pontosan érzékelhessük. Minél távolabbra nézünk, annál párhuzamosabb a két szem nézővonala, szemtengelye. Abban az esetben, ha ez nem párhuzamos, kancsalságról beszélünk. Ezt a szemmozgató izmok működési zavara vagy a szem fénytörési hibája okozza. Utóbbi esetben a szem a fénytörési hiba miatt keletkező homályos képet igyekszik kiküszöbölni a kancsalítással.
    Az éleslátáshoz a szaruhártya fénytörése is nélkülözhetetlen. Az asztigma a szaruhártya szabályos gömbszeletének elváltozása, fénytörési zavara. A pontos képalkotást teszi lehetetlenné azzal, hogy a különböző irányból nem azonos módon jut át a fény a szaruhártyán.
    A csarnokvíz felszaporodása, a vérnyomás fokozódása a szem belső nyomását jelentősen megnövelheti. Ez a szaruhártyát belülről érő hatás megváltoztatja annak fénytörését, ezért a fehér fény sugarait színeire bontja. A kialakuló zöld hályog (glaukóma) miatt a látott kép szélső részén színes gyűrűket lát a beteg. Súlyosabb esetben vakulást okozhat. 
    A szürke hályog a szemlencse teljes vagy részleges elszürkülése, opálossá válása. A hiba kiküszöbölése a szemlencse műtéti eltávolításával, új műanyag lencse behelyezésével lehetséges
    Az egyik leggyakoribb, egyben leginkább ismert hiba a rövidlátás és a távollátás. Ilyen esetben a tárgy távolságához való alkalmazkodás válik pontatlanná vagy lehetetlenné a szem anatómiai tengelyének a szabályozástól eltérő hossza (a szaruhártyától a retináig mért távolság kb. 24mm), vagy a szaruhártya domborúságának módosulása miatt. Ekkor a fénysugarak – a szemlencse szokásos működése mellett – nem találkoznak a retinán, az éles kép az ideghártya előtt, illetve mögött keletkezik.
    A rövidlátó szem hibáját szóró (homorú), a távollátóét gyűjtő (domború) lencsével igazíthatjuk ki. A szemüveg mellett ma már a szaruhártyára helyezett, oxigént átengedő kontaktlencsét is használhatjuk. 
    A nagy távolságokhoz történő alkalmazkodást veszélyezteti az öregkori távollátás. A lencse legnagyobb fénytörése 5-6 éves korban akár a 20 dioptriát is meghaladja. 40 éves kor fölött azonban az olvasáshoz szükséges 3 dioptria beállítása is gondot okozhat. Ennek oka, hogy a kor előrehaladtával a szemlencse vizet veszít, rugalmassága csökken, egyre kevésbé képes domborodni, és a közeli tárgy képét a retinára irányítani.
    Az ideghártya működésében is számtalan zavar jelenhet meg. A csapokban kialakuló hibák különböző színtévesztési problémákat (pl. piros-zöld színtévesztés), illetve színvakságot eredményezhetnek.
    A farkasvakság vagy szürkületi vakság az A-vitamin hiánya miatt alakul ki. Ekkor a pálcikákban a szükségesnél kevesebb rodopszin képződik, ezért sötétedéskor a beteg rosszul lát.
    A retinaleválás vakságot eredményez. Durva ütődés vagy az üvegtest felhígulásának következményeként az ideghártya eltávolodik a helyéről, így lehetetlenné válik a látás.

A fül működési hibái, betegségei
    A halláscsökkenés, nagyothallás lehet veleszületett betegség, de a környezet hatására megjelenhet az élet későbbi szakaszában is.
    A veleszületett elváltozások lehetnek öröklöttek, de a terhesség alatt bekövetkező kóros helyzet (kémiai anyagok, vírusfertőzés) is kialakíthatja.
    A szerzett elváltozások balesetek, agyhártyagyulladás, mérgezések, gyógyszer mellékhatások stb. következtében vagy erős zajok hatására következhetnek be. A tartósan erős zaj előbb-utóbb zajártalomhoz vezet, vagy akár süketséget is okozhat.
    Régebben a gyárakban gyakori betegségként jelentkezett a szelektív süketség, amikor az ember egy adott hangmagasságot nem hall. A gépek folyamatos, erős- azonos frekvenciájú- hangja mindig ugyanazokat a szőrsejteket ingerelte, amelyek ennek következtében elpusztultak.
    A fül egyik leggyakoribb megbetegedése a külső hallójárat, illetve a középfül gyulladás. Ez a külső hallójárat sérülése, túlérzékenysége, bakteriális fertőzése miatt alakul ki. Középfül gyulladás esetén a fertőzés következtében a dobüreg nyálkahártyája megvastagodik. A fájdalom és a láz mellett fokozódik a váladéktermelés, ami gátolja a hallást, és gyakran vezet fülfolyáshoz.
    Általában ötven év felett természetes körülmények között is – bár nem azonos mértékben – megjelenik az öregkori halláscsökkenés. Ezt a szöveti öregedés, az elhasználódás eredményezi.

13. A mozgatóműködés

    A vázizmok működését az agytörzsi és a gerincvelői reflexek biztosítják. A receptorokból a központba érkező ingerületek a mozgatóidegsejtekhez jutnak, amelyek axonjai elhagyva a központot, az idegekben a harántcsíkolt izmokhoz futnak. Az információ az ideg- izom szinapszison keresztül jut az izomrostok membránjára.
    Az axon az izomhoz érve elveszti velőshüvelyét és számos végbunkóra ágazik. Ezek sok apró szinaptikus hólyagot tartalmaznak, amelyekben az ingerületvivő anyag, az acetilkolin található. A végbunkók bemélyednek az izomrostba, az izom membránja megvastagodik, kialakítva a véglemezt. Az ideg- izom szinapszis működésének hatására létrejön az izom- összehúzódás.
    A szomatikus reflexek összerendezését a felsőbb központok végzik. Az agykéreg homloklebenyének hátsó részét ingerelve kiváltható a test vázizmainak működése. A mikroelektródos vizsgálatokkal kiderült, hogy ebben a központban annál nagyobb egy testtáj képviselete, minél több izom működteti a területet. E kéregrészlet piramissejtjeinek axonjai a nagyagy fehérállománya felé futnak. A törzsmagvakban átkapcsolódnak, majd a potenciálváltozás a középagyon keresztül a nyúltagyba kerül. Az átkapcsolódások lehetőséget nyújtanak arra, hogy a talamusz és a kisagy információi is befolyásolják a továbbított ingerületet. A rostok többsége a nyúltagyban átkereszteződik, kikerülve a piramisterületet. Ezért a pályarendszert extrapiramidális pályának („piramison kívüli”) nevezzük. A többi leszálló rost is- a középagyban vagy a gerincvelőben- az ellentétes oldalra jut.
    Az extrapiramidális pálya a durvább mozgások és a megtanult automatikus mozgások irányítója. Felelős az érzelmeknek az arcon, a gesztusokban való megjelenéséért. Fontos szerephez jut a vegetatív működésekhez szükséges izommozgások koordinálásában. E rostok továbbítják az izomtónust gátló hatásokat.
    Egy másik mozgatópálya is kiindul a homloklebenyből. Ennek piramissejtjei a hátsó rész mellett a lebeny más, nagyobb területén is megtalálhatók. A korábban felfedezett piramisrendszer rostjai átkapcsolás nélkül a nyúltagyba futnak, ahol többségük átkereszteződik, kialakítva a pálya nevét adó piramisterületet. Az ellentétes oldalra átkerülve a pálya rostjai a (nyúltagyi és) gerincvelői mozgatóneuronokkal képeznek szinapszisokat.
    A rendszer a pontos, finom mozgások irányítója, és a mozgások beindítója. Felelős az új mozgások megtanulásáért.
    A piramisrendszer működése során elsajátított, begyakorolt mozgások irányítását átveszi az exrapiramidális rendszer. Mozgásunkat a piramispályák indítják be, majd az extrapiramidális rostok automatikusan megvalósítják, vagyis szorosan együttműködve szabályozzák.
    A Parkinson- kór a végtagoknak, esetleg a fejnek- akár nyugalmi helyzetben is bekövetkező- kóros remegésével, a mimika csökkenésével járó betegség, melyet az extrapiramidális rendszer hibája eredményez.


14. Az idegrendszer vegetatív működése

    Az embert szomatikus idegrendszere- különösen az agykéreg- teszi emberré, gondolkodó lénnyé. Életképességének fenntartásához azonban szükség van a szervezetet karbantartó, javító, az energiákat mozgósító vagy tartalékoló, a belső szerveket működtető rendszerre.
    Vegetatív idegrendszer: az idegrendszer azon része, mely akaratunktól nagymértékben függetlenül irányítja a belső szervezet működését (simaizmok, mirigyek).
    A vegetatív idegrendszer több, egymással szorosan összefüggő egység együtteseként biztosítja a szervezet működését a változó környezetben.
    Az egyik – a szimpatikus idegrendszer – a szervezetet aktiválja, erőit mozgósítja. Ezzel biztosítja a táplálék megszerzéséhez szükséges belső állapotot, de megteremti a támadás elleni védekezés alapját is.
    A másik rendszer – a paraszimpatikus idegrendszer – a pihenést, a regenerálódást, a szervezet erőinek tartalékolását segíti elő. Az alvás, az emésztés, az ürítések és a nemi működések irányításával biztosítja a szervezet megújulását.
    E két rendszer működését egészíti ki a tápcsatorna falában elhelyezkedő enterális idegrendszer.
    Szimpatikus idegrendszer (hatás): a vegetatív idegrendszernek az a része, amely a gerincvelő mellkasi és ágyéki szakaszán kilépő idegek által közvetített hatásokkal az egész szervezet erőtartalékait mozgósítja.
    Paraszimpatikus idegrendszer (hatás): a vegetatív idegrendszernek az a része, amely az agytörzsből és a gerincvelő keresztcsonti szakaszán kilépő idegek által közvetített hatásokat a szervezet lokalizált területein tartalékolja a szervezet energiáit.
    Enterális idegrendszer: a bélfalban elhelyezkedő idegsejtek komplex működési együttese, mely a tápcsatornában jelentkező ingerekre adott helyi reflexekkel szabályozza a szervezet működését.
    A vegetatív idegrendszer befelé vezető, működéséhez információt szolgáltató rendszere (afferens rostok) lefutásában, felépítésében nem tér el a szomatikus idegrendszertől.
    A receptorok elsősorban a belső szervek falában találhatók (interoceptorok). Nyomást, hőváltozást, kémiai hatásokat és ozmotikus nyomást érzékelőket találhatunk közöttük. A bevezetőszárat az érződúcok kétnyúlványú idegsejtjei képezik, melyek a gerincvelői ideg részeként a gerincvelőbe vagy az agyidegek alkotóiként (VII., IX., X. érzőrostjai) az agytörzsbe juttatják a receptorok ingerületeit.
    A vegetatív központok működését a szigorú egymás fölé rendeltség jellemzi, vagyis egy központ az alatta lévőt befolyásolja. A gerincvelői és agytörzsi egyszerű vegetatív reflexeket a nyúltagyi elsődleges vegetatív központok rendezik össze (táplálkozás, légzés, vérkeringés). Az elsődleges központok szabályzó hatása már lehetővé teszi az ember életben maradását. A légzésnek a hídban másodlagos vegetatív központja is van, amely rendezi a nyúltagyi légzőközpontok szabályozó működését. Vegetatív központok találhatók a középagyi területen is. A fő vegetatív központ a hipotalamo- limbikus rendszer. A köztiagy hipotalamuszának egy- egy maja rendezi össze a szimpatikus és paraszimpatikus hatásokat, szabályozza a kettő arányát. E központok működéséhez járul hozzá a vele szoros kapcsolatban lévő nagy neuronhálózat, a limbikus rendszer.  
    Megfigyelheted, hogy bizonyos esetekben az agykéreg felől is érkezhetnek a vegetatív hatásokat módosító tényezők. Az érzelmi reakciók- pl. a sírás, az öröm- hatására a légzés, a szívműködés megváltozik. Sőt, ha egy- egy ilyen dologra visszagondolunk, akkor is vegetatív változások következnek be. Ez természetesen nem azt jelenti, hogy az agykéreg közvetlenül részt vesz a vegetatív működések szabályozásában.
    A környezet hatásai is módosíthatják a vegetatív működéseket: pl. a hőmérséklet, nyelés stb. hatására módosul a légzés.
    A rendszer kivezető (efferens) szára gerincvelői és agyidegekkel hagyja el a központi idegrendszert. A vegetatív központi neuronok axonjai a vegetatív dúcokban átkapcsolódnak a vegetatív mozgatóneuronokra.
    A dúcok elhelyezkedése eltérő. A szimpatikus rostok a gerincvelő mellkasi és ágyéki tájékából lépnek ki, és az átkapcsolódások közvetlenül a gerincvelő két oldalán egymással is összekapcsolódó szimpatikus dúclánc tagjaiban és három hasüregi dúcban történik. A paraszimpatikus rostok az agyidegekkel és a keresztcsonti tájékról kilépő gerincvelői idegekkel hagyják el a központi idegrendszert. A dúcok közvetlenül a szervek közelében vagy azok falában találhatók.
    A dúcokban található vegetatív mozgatóidegsejtek rostjai beidegzik a végrehajtókat. A szinapszisok ingerületátvivő anyagaiban is eltérés van. A szimpatikus rendszerben a noradrenalin, a paraszimpatikusban a acetilkolin a közvetítő anyag.
    A vegetatív mozgatórostok a szerv előtt nagyon sok ágra oszlanak, és egy véghálózatot képeznek. A hálózatszerűség az egész vegetatív idegrendszerre jellemző, a nagyobb rostok is szövevényes lefutásúak, sőt- ellentétben a szomatikus rendszer rostjaival- átléphetik a test középvonalát is.
    A szervek kettős vegetatív beidegzésűek (kivétel a mellékvese velőállománya, ami csak szimpatikus beidegzésű), mind a szimpatikus, mind pedig a paraszimpatikus hatás érvényesül.
    A szimpatikus idegrendszer feladata a belső környezet állandóságának (homeosztázis) biztosítása. Ennek veszélyeztetése, illetve izgalom esetén kialakul egy tünetegyüttes, a Cannon- féle vészreakció. Az egész szervezetre kiterjedő hatás célja az energia mozgósítása a védekezéshez vagy a támadáshoz.
    A szimpatikus hatásra a máj glikogénlebontása fokozódik, a vércukorszint emelkedik. A szív erei tágulnak, ami lehetővé teszi az intenzívebb működést, a vérkeringés fokozódását. Mély belégzés alakul ki, miközben a tüdő hörgőcskéi tágulnak. A kitágult vázizomereken keresztül sok vér kerül az izmokba, ezért más szervekben szűkíteni kell az ereket. A tápcsatorna és a bőr ereinek szűkülése miatt a bél perisztaltikája csökken, az elfehéredik. A pupilla tágulása miatt több fény jut a retinára, biztosítva ezzel a mozgások fokozott érzékelését.
    A mellékvesében fokozott adrenalintermelés indul meg. A vészreakciót tehát az ún. szimpatiko- adrenális rendszer alakítja ki, hiszen a jelszabaduló adrenalin hasonló hatású, mint a noradrenalin.  
    Amikor a veszély elhárul, a perisztaltikus hatás kerül túlsúlyba, ami elsősorban a tápcsatorna működésének fokozásával biztosítja a test tartalékainak felhalmozását.
    A táplálkozással megindul az emésztőnedvek elválasztása, a tápcsatorna mozgása és a tápanyagok felszívása fokozódik. Az emésztőkészülék ereinek tágulása lehetővé teszi e terület jó oxigén- és tápanyag-ellátottságát, a felszívott anyagok májba való jutását. A májban fokozódnak a felépítő folyamatok, tárolva a felvett anyagokat. A bőr ereinek tágításával fokozódik a szimpatikus hatás alatt megnövekedett hőmennyiség leadása. Szükségszerűen szűkülnek a szív- és az izomerek. A szívműködés lassul, a légzés egyenletessé válik, a pupillák szűkülnek. A folyamat fokozódása, a paraszimpatikus túlsúly szétterjedése elalváshoz vezet.
    A szimpatikus hatás tartós, nem szüntethető meg rövid időn belül. Veszély esetén a paraszimpatikus hatás azonban azonnal megszűnik.
    A paraszimpatikus hatás gyors megszűnését az teszi lehetővé, hogy az acetilkolin lebontását eredményező acetilkolin-észteráz enzimből nagyon sok van a szervezetben. Ugyanakkor a szimpatikus hatást közvetlenül okozó közvetítő anyagok (noradrenalin, adrenalin) csak lassan inaktiválódnak.
    A vegetatív idegrendszer harmadik része az enterális idegrendszer. A szimpatikus és paraszimpatikus rendszerrel ellentétben ennek nincs központi idegrendszeri része. Idegsejtjeinek száma nagyjából annyi, mint a gerincvelő idegsejtjeié, eléri a 108 darabot. Ezek mindegyike a periférián, a nyelőcsőtől a végbélnyílásig a tápcsatorna falában helyezkedik el. Az enterális idegrendszer szabályzó tevékenysége is reflexívek működésével valósul meg; receptor, érző-, inter- és mozgatóneuronok alkotják. Szabályozza a tápcsatorna simaizmait, hámsejtjeit, mirígysejtjeit és a benne futó erek simaizmait.

A vegetatív működések szabályozása
    A vegetatív működések szabályozása a vegetatív reflexek összerendezésén alapul. A vegetatív reflexeket belső, esetleg a külső környezetből érkező ingerek váltják ki. Az önfenntartó szervrendszer ezeket megfelelő sorrendben, ritmusban működteti. Az elsőrendű reflexeket a nyúltagyi elsődleges központok szabályozzák. Ezekre hatnak a másodlagos központok (híd, középagy). A szervezet egészére a hipotalamo-limbikus rendszer rendezi össze a vegetatív szervek működését, a szimpatikus és paraszimpatikus hatás arányát, az enterális idegrendszer hatását.
    Az idegi hatások mellett a vegetatív működéseket hormonális tényezők is befolyásolják. Ez érvényes a táplálkozásra, a légzésre, az anyagszállításra, míg a kiválasztás elsősorban hormonális szabályozás alatt áll.

A légzés szabályozása
    A légzés szabályozása során a belégzést és a kilégzést a szervezet igényeihez kell igazítani. A belégzés ingere a vér szén- dioxid- tartalmának növekedése, illetve oxigéntartalmának csökkenése. A vér szén- dioxid- többlete közvetlenül ingerli a nyúltagyat. Az oxigéntartalom az aortaív és a nyaki verőér falában található kemoreceptorok érzékelik, és a bolygóideg (X.) közvetíti a nyúltagyi belégzést irányító idegsejtcsoportba (belégzőközpont). Ez a mag a leszálló extrapiramidális pályák közreműködésével a légzőizmok (bordaközti izmok, rekeszizom) összehúzódását váltják ki, amely a belégzést eredményezi. A belégzéskor a tüdő megfeszül, a benne található nyomásérzékelő receptorok ezt érzékelik, és ingerületeiket a bolygóideg (X.) a nyúltagy kilégzést irányító sejtcsoportjába (kilégző központ) juttatja. Ennek hatására a légzőizmok elernyednek.
    A nyúltagyi központok biztosítják a légzés elsődleges irányítását. Szükség van azonban arra, hogy a zavaró tényezők közepette is megfelelő ritmusban következzen egymás után a be-, illetve a kilégzés. Mindez a híd belégzést serkentő, és belégzést gátló idegsejtcsoportja biztosítja. A receptorok ingerületei a nyúltagyi központok mellett a híd megfelelő magjait is befolyásolják, melyek hatnak az elsődleges központra, biztosítva a pontos működést.

15. Az emberi magatartást kialakító tényezők

    Az emberi magatartás a környezethez való alkalmazkodás legbonyolultabb formája. Ezt – az öröklött viselkedési módok mellett – a tanult elemek eredményezik.
    Az emberi viselkedés a külső megnyilvánulásokból, a viselkedés hátterét biztosító tényezőkből (érzelmek, motivációk, az aktivitási szint szabályozása), a belső tényezőkből (tanulás, gondolkodás), és az ehhez kapcsolódó információátadásból tevődik össze.
    A külső megnyilvánulások az emberre ható ingerektől és a belső tényezőktől függenek. Az ingerekre adott választ az érzelmi reakciók alapvetően befolyásolják.  Az érzelmeknek pszichés és vegetatív összetevői vannak. Ezek az észlelés (az érzékelés okának a tudatosulása), az affektus (az érzelmek tudatosult szubjektív megítélése), a késztetés (a válaszadás igénye) és a bekövetkező vegetatív változások.
    A viselkedés hátterének biztosításában központi szerepet játszik a limbikus rendszer, mely a vegetatív szabályozásnak is egyik fontos szabályozó központja (hipotalamo-limbikus rendszer).
    A limbikus rendszer a nagyagy ősi, kérgi és kéreg alatti területeinek nagy neuronhálózata, melynek kevés kapcsolata van az agykéreg más területeivel. Akaratlagosan nem befolyásolható. Feladata a külvilágból érkező hatások értékelése, melyeknek az előzetes tapasztalatokat figyelembe véve érzelmi színezetet ad.
    Mindezek alapján befolyásolja a hipotalamusz működését. A neuronhálózat egy külső és egy belső körre osztható. A külső kör szerepet játszik a vegetatív működések, az ösztönös és az érzelmi reakciók szabályozásában, és a hipotalamuszon keresztül befolyásolja a hormonrendszert is.
    A vegetatív működések közül elsősorban a táplálék felvételben, a vérnyomás és a légzés koordinálásában vesz részt. Szabályozza a szexuális magatartást, a hipotalamusz „fékentartásával” csökkenti a félelemérzést (menekülési vagy elhárítási reakció) és a düh (küzdö vagy támadó reakció) megjelenését, beállítja a düh és a szelídség egyensúlyát. Részt vesz az ember belső késztetéseinek, motivációjának kialakulásában. Bizonyos területei a kellemetlen hatások csökkentésében, mások pedig a kellemes érzés kialakításában vesznek részt. Régóta ismert a szaglásban betöltött szerepe. 
    A belső kör – elsősorban a halántéklebeny hippokampusz területe – végzi a környezet ingerei közötti válogatást (szűrő feladat). Fontos feladata van az emléknyomok rögzítésének irányításában is. 
    Az érzelmi-motivációs állapotoknak a környezettel való harmonikus kapcsolat megteremtésében, így az egyén boldogulásában óriási jelentősége van. A limbikus rendszer működési zavaraként az idegrendszer túlzott aktiváció növekedése hatására kialakulhat szorongás, a beérkező ingerek pontatlan értékelése következtében felléphet a frusztráció. A szűrő funkció nem megfelelő működése szórakozottságot eredményez, súlyosabb esetben pedig az egyén képtelen összefüggő tevékenységeket végezni. A limbikus rendszer sérülése az új információk rögzítését, a tanulást is lehetetlenné teheti. 
    Az agyműködés optimális belső állapotának kialakulásában az ingerület átvivő anyagoknak van nagy jelentősége. A pozitív megerősítésben a noradrenalin, az összetett tudati tevékenységekben, a gondolkodás fenntartásában a dopamin tölt be központi szerepet. 

A tanulás és emlékezés
    Az idegrendszer legmagasabb szinten szervezett tevékenysége biztosítja, hogy a környezetből érkező információkat megszűrjük, rögzítsük és a megfelelő válaszreakciókat kialakítsuk. A tanulás révén képesek vagyunk reakcióinkat rögzíteni, módosítani, egyúttal képesek vagyunk a rögzített információkat előhívni, azaz emlékezni. 
    Tanulás: a viselkedés tapasztaláson alapuló megváltoztatásának képessége, melynek alkalmazkodási értéke van.
    Emlékezés: a tanulás során kialakuló, a múltbeli tapasztalatok rögzítésének a folyamata az idegrendszerben. Három szakasza van: az emléknyom kódolása, tárolása, előhívása.
    A tanulási módok legegyszerűbbike megszokás (habituáció) és az érzékenyítés (szenzitizáció). Ezek agykéreg nélkül is megvalósulhatnak. Bonyolultabb az aktiválás, a belső tanító mechanizmuson alapuló tanulás. A legbonyolultabb a társításon alapuló feltételes reflex, az operáns és a belátásos tanulás. Az emberi tanulás az agykéreghez kötött, ugyanakkor a folyamatban az agy mint egész vesz részt. Azt, hogy milyen emléknyomot, hol és milyen módon rögzítsen az agy, azt a libikus rendszer belső köre irányítja. A memória az információtárolás módja lehet rövid távú (5- 15 percre kiterjedő), vagy hosszú távú. Az agy működésének fontos sajátsága a felejtés képessége is, mely lehetővé teszi a felesleges, nem használt információk (elsősorban a rövid távú memóriában tárolt emléknyomok) törlődését.
    Az inger hatása rögzülhet néhány másodpercre is. Ez az echó memória. Mind az echó, mind pedig a rövid távú memória (néhány perces rögzülés) az idegsejtek ingerületi állapotának  (ionáteresztő- képességének) rövid időre bekövetkező  megváltozásával kapcsolatos.
    Elképzelhető, hogy az inger több idegsejten áttevődve visszajut az eredeti neuronhoz, fenntartva annak működését (reverberációs körök). A tartós, hosszú távú memória stabil, a súlyos hatásoknak is általában- kb. a 6. naptól kezdve- ellenáll. Kialakulása során a DNS egyes génjei aktiválódnak, és a képződő RNS-ek olyan fehérjék képződését irányítják, melyek lehetővé teszik új szinapszisok létrejöttét. A rendszeres ingerlés hatására az idegsejtekben bekövetkező biokémiai változások hatására az ingerületátvivő anyagok mennyiségre megnő. Valószínű, hogy a rövidtávú memóriában rögzített emléknyomok a halántéklebeny és a köztiagy segítségével kerülnek át a hosszútávú memóriába.
    Az Alzheimer- kór az emlékezés és a gondolkodási képesség leromlása. Ez az agykéreg és a tanulást irányító limbikus terület szinapszisainak, illteve idegsejtjeinek a pusztulása következtében alakul ki. 

Az emberi emlékezés sajátosságai:
1.    A bevésés könnyebb, ha rögzítendő információnak az egyén számára is jelentése van.
2.    A tárolás jellemzője, hogy a megtanult ismeret jobban visszaidézhető, ha az jól szervezett.(Az egyik módszer a rögzítési helyek visszakeresése. Ez jól működik a képi és a hangzásbeli hasonlóságok esetén.)
3.    Könnyebb a tárolás és a visszaidézés, ha az emléknyom összefüggést mutat más tényezőkkel (kulcsungerek).
4.    Az érzelmi hatások könyíthetik a rögzítést.
5.    Egymásra hatás (interferencia) nehezítheti a rögzítést és a tárolást (pl. a régi telefonszám rögzülése gátolhatja az új megjegyzését, vagy az újonnan tanult nagy tömegű információ akadályozza a tartósan tárolt, de nehezen visszaidézhető régi előhívását).

Gondolkodás
    Gondolkodás: az emberi elme azon tevékenysége, amelynek során az észlelés, a tanulás és az emlékezet segítségével leképezett emléknyomokon, fogalmakon logikai, képzeleti vagy egyéb mentális (szellemi) műveleteket végzünk. A gondolkodás három formáját különböztethetjük meg: képi/képzeleti, nyelvi(id. belső beszéd) és mozgásos gondolkodást.
    Képzelet: a gondolkodás azon formája, amelynek során képi vagy más érzékleti formában idézünk fel jelen nem lévő tárgyakat, személyeket, eseményeket.
    Intelligencia: a tapasztalatokból való tanulás, az elvont fogalmakban való gondolkodás, a környezethez való hatékony alkalmazkodás és a környezet hatékony kezelésének képessége. Öröklött és környezeti tényezők egyaránt befolyásolják, és a fejlődés során ezeknek megfelelően változik.
    Az agykéregben rögzülő emléknyomok a külső környezet belső megjelenítésének foghatók fel. Az agyunk a gondolkodás során a legtöbb esetben képeket jelenít meg (gondolati kép). Az agyban tükröződő képek azonban leegyszerűsítettek, a valóság leglényegesebb részeit tartalmazó modellként jelennek meg. 
    A külvilág modellezése az agykéreg működése során a sejtoszlopok serkentett- gátolt állapotváltozásaival alakul ki. A beérkező ingerületek hatására mintázatok jönnek létre, melyek a tanulás során az új kapcsolatok kialakulásával rögzülhetnek. 
    A modell mennyiségét nemcsak a beérkező információk szabják meg, hanem az agyban már korábban tárolt emléknyomok is. Ez eredményezi, hogy az egyes emberekben azonos ingerek hatására eltérő modellt alakíthat ki az agy. 
    A tudat az emberi psziché működési állapota, mely magában foglalja az irányított figyelmet, az elvonatkoztatható képességet, a szavakba foglalás képességét, az önismeretet, az értékítéletet és sok mást. Lehetővé tesz olyan alkalmazkodást, amelyekhez a reflexek már nem elegendőek.
    Az emberi tudat kialakulása hosszú evolúciós fejlődés eredménye, melyben az emberi közösség és a szerszámhasználat fontos szerepet játszott.
    A társas kapcsolatok megfelelő kommunikáció nélkül nem működhetnek. Az emberi kommunikáció a beszédre épül. A beszéd élettani folyamat, amely egyrészt a hangok képzéséből, másrészt a hangingerek érzékeléséből, a hallásból tevődik össze.
Az ember megszületésekor közel 200 különböző biológiai eredetű hangot képes kialakítani. A társadalmi környezet (a nép, a nemzet) hatására azonban ezek közül csak 25- 45 félét használ.
    Beszéd: az emberi kommunikáció egyik eszköze, mely hangképzési és hallás- élettani folyamatokkal valósul meg. Jelei: a hangok.
    Nem csak a beszédet használja az ember kommunikációs eszközként, hanem a beszéd képi megjelenését, az írást és a beszédet kísérő mozdulatokat (metakommunikációs eszközöket) is. Ezeknek az eszközöknek azonban csak akkor van jelentőségük, értelmük, ha a jelnek a másik fél számára is jelentése van. A tartalmat a nyelv biztosítja, melynek jelrendszerét a közösség alakítja ki. 
    A nyelv kialakulásának folyamatát jól szemlélteti a gyerekek közötti „titkos” jelrendszer vagy titkosírás. A barátok egymás között megállapodhatnak, hogy az egyes jelek mit jelentenek a másik számára. Így alakítanak ki egy saját jelrendszert, saját nyelvet.
    Az embert érő hatásokra, érzéki benyomásokra megjelenő gondolati képeket az agy a nyelv gondolati jeleivé alakítja. Ezek a szavak, a mondatok, amelyiket a nyelvi szabályok betartásával korlátlan számban képezhetünk.
    Nyelv: a társas tevékenység során kialakult jelrendszer, amely az emberi kommunikáció alapja. Jelei: a szavak és a mondatok.
    A beszélő agyában kialakult gondolati képek átalakítását az emberek többségében a bal nagyagyfélteke homloklebenyében található beszédmozgató központ végzi. Itt születik meg a szó, a mondat, amely már nem tisztán a külvilág képe, hanem az agy belső állapotát is kifejezi. A mozgatókéreg a képezett gondolati jeleknek megfelelően szabályozza a hangképzés szerveit. Ott képződnek a hangok, vagyis a nyelv jelei átketülhetnek a kommunikációs eszközre. 
    A hangot a másik egyed hallószerve érzékeli. Az akciós potenciál a hallóközpontba jut, majd szétterjedve átkerül a halántéklebeny beszédértő központjába. Az esetek döntő többségében szintén a bal féltekében található központ a jeleket gondolatai képekké alakítja. Így megtörténhet az elvonatkoztatás, az asszociáció, kialakulhatnak a fogalmak. A fogalmak az emberi gondolkodás alapjai, hiszen a logikai műveletek, a belső világ kifejezése, a tudatos cselekvés csak fogalmi rendszerben valósulhat meg.

Aszimmetria
    A két félteke sem szerkezetében, sem működésében nem teljesen szimmetrikus. Az emberek nagy részénél nem csak a beszédközpontok elhelyezkedése, hanem a „hangulat” (depresszió, eufória) is aszimmetrikus. A féltekék nem egymást elnyomó, hanem sokkal inkább egymás működését kiegészítő rendszerek: még az egyik a beszédfunkciókért és a következtető- elemző tevékenységért (kategórikus félteke), addig a másik a térbeli- időbeli összefüggésekért (reprezentációs félteke) felelős. Ez az aszimmetriai a nők esetén kevésbé kifejezett. 
    Az agyféltekék eltérését Sperry kisérletén keresztül jól láthatjuk. Az epilepsziás betegek elhatalmasodó tüneteinek csökkentése érdekében átvágják a kérges testet, vagyis megszüntetik a kapcsolatot a nagyagy két féltekéje között.

    A vizsgáló berendezésben szavakat vagy tárgyak képét a jobb, illetve a bal látótérbe vetítik egy ernyőre. A vizsgált személynek szóban vagy végtagjai mozgatásával kell azonosítania a kivetített képnek megfelelő tárgyat. A vizsgálattal bizonyítható a beszédmozgató központ elhelyezkedése, a látó rendszer lefutása, és a mozgás ellentétes oldalai irányítottsága.
    Az ember idegrendszerét a közösségben jelentkező társas hatások befolyásolják, fejlesztik. A nyelv, a beszéd biztosítja azt, hogy – eltérően az állatok kommunikációjától- az ember nem csak a pillanatnyi állapotot közölje társaival, hanem a múlt ismereteit is átadhassa, a jövő várható történéseit megvitathassa, és azt is lehetővé teszi, hogy a valóság közvetlen tapasztalatszerzés nélkül is megismertethető legyen, így az ismereteket, a szerteágazó tudást könnyebb és gyorsabb legyen megszerezni. A nyelv használata tette lehetővé az emberi kultúra kialakulását, ami alapvetően felgyorsította mind a társadalom, mind az egyén fejlődését. Az embert személyiséggé a beszélt, megértett, gondolt nyelv teszi. Az idegrendszer egyre gyorsuló fejlődésével az ember egyre inkább képessé vált a környezetének alakítására. Az evolúció során fontos lépés volt az eszközhasználat olyan szintre emelkedése, mely lehetővé tette a szerszámkészítést. A szerszámok használata is visszahatott az agy fejlődésére, hiszen ezzel tovább javult az ember alkalmazkodó képessége. Mind ezen folyamatok az emberi magatartás változását eredményezték, amely következtében az ember egyszerű biológiai egyedből társadalmi lénnyé vált. Ez a változás az egyed fejlődése során is megfigyelhető: az újszülött mint biológiai egyed közösségi, társadalmi hatásokra válik társadalmi lénnyé, felnőtté.
    Szocializáció: az embernek egyedfejlődése során biológiai egyedből közösségi, társadalmi hatásokra társadalmi lénnyé történő alakulása.

16. Az idegrendszer működésével kapcsolatos egészségügyi ismeretek

    Az életműködések fenntartásának az egészség megőrzésnek feltétele az, hogy a szervezet képes legyen alkalmazkodni a változó körülményekhez. E feltétel hiányában betegség alakul ki. Ennek oka lehet a körülmények szélsőséges mértéke, illetve annak jelentős minőségi megváltoztatása, vagy pedig az alkalmazkodásban szerepet játszó szabályozó rendszerek zavara, kóros működése.
    A betegség kialakulását természetes és mesterséges tényezők eredményezhetik. Még a természetes hatások (pl. táplálék, ivóvíz, szellemi igénybevétel, embertársaink) csak szélsőséges esetekben okoznak betegséget, addig a mesterséges tényezők semmilyen formában sem kívánatosak. Ezek közé tartoznak  a drogok. 
    Drog: minden olyan anyag, amelynek használata függőséghez vezet.
    A növényi alkaloidok között sok szerepel gyógyszeralapanyagként, ugyanakkor élvezeti cikkekben is megtalálhatók. Az izgatószerek a szinapszisok vagy a központok befolyásolásával fokozzák az idegrendszer érzékenységét. 
    Gyakran fogyasztott izgatószer a kávéban és a teában lévő koffein, illetve a kakaóban található teobromin. Feltételük jobb közérzetet, frissebb gongolkodást eredményez, hiszen az agyi erek tágításával jobb vérellátást biztosítanak. Ezek az alkaloidák veszélyt is jelenthetnek, mert túlzott fogyasztásuk előnytelen idegrendszeri izgalmat, alvászavart válthat ki. 
    A mindennapok során jelentkező feszültségeket a narkotikumok csökkentik. Hatásukat az idegrendszer egyes területeinek (a receptorok, az ingerület vezetés, a szinapszisok vagy az idegsejtek működésének) gátlásával fejti ki. Tartós fogyasztásuk mindenképpen káros! 
    Narkotikum: altató, fájdalomcsillapító, nyugtató agyag. 
    Az alkoholos italok fogyasztása társadalmi szokássá vált. Bár kis mennyiségben nincs kimutatható hatása, nagy adagban heveny mérgezést okoz, rendszeres fogyasztása pedig hozzászokáshoz vezet. 
    Az etanol a központi idegrendszerre narkotikumként hat, gátolja egyes agykérgi idegsejtek működését. Az alkohol szervezetbe történő kerülése a reakcióidő csökkenését, gátlástalan viselkedést, a mozgás koordináció zavarát, gyengülő kontaktust a környezettel, majd öntudatlanságot vált ki. Végül az agytörzsi vegetatív központok bénulása miatt halál is bekövetkezhet.
    Ha az alkohol egyéb narkotikumokkal együtt kerül a szervezetbe, hatásuk hatványozódik, és ez súlyos következményekkel járhat. 
    A kábítószerek (ópiátok: pl. morfin, heroin; stimulánsok: kokain; halucinogének: LSD, marihuána, heroin, stb.) is az idegrendszerre hatnak azzal, hogy az idegsejtek receptoraihoz köződve befolyásolják azok működését.
    Az ópiátok közül a morfin fájdalomcsillapításra használják a gyógyíthatatlan rákbetegeknél. Fájdalmat mérséklő vagy teljes megszüntető hatás érhető el egyes – a fájdalom ingerületét szállító felszálló érző pályákat gátló – leszálló pályák ingerlésével.
    A morfin molekulája egyes gátló idegsejtek ópiátreceptoraihoz kötődve megakadályozza a sejt ingerületátvívő anyagának (GABA) felszabadulását. Ezzel a leszálló pályák felszabadulnak a gátlás alól, megekadályozva ezzel a felszálló érzőpályák ingerületvesztését. 
    Az agy maga is termel olyan ingerületátvivőként szereplő peptideket (enkafalinok, eodorfin), amelyik ugyan olyan hatást alakítanak ki, mint az ópiátok. Így a fájdalmat csökkentő hatások magában az agyban is kialakulhatnak. Kritikus helyzetekben, felfokozott érzelmi állapotban komoly szöveti sérülések esetén egy ideig nem alakul ki fájdalomérzet. 
    A kábítószerek minden szerv tevékenységét befolyásolják annak szabályzórendszerén keresztül. Hasonló hatásuk van a mesterségesen előállított szintetikus alapú kábítószereknek is (mint pl. a stimuláns amfetamin). Legnagyobb veszélyük mégis az, hogy a hozzászokás miatt- a kívánt hatás eléréséhez- egyre nagyobb adagok felvétele szükséges, ami testi, szellemi leépüléshez vezethet. Korunkban a szervezetet érő fizikai és pszichikai megerőltetés ellen a stressz állapotával védekezik az emberi test. A stressz fokozott szimpatikus hatás eredményeként alakul ki, melyhez jelentősen hozzájárul a mellékvese hormonjainak (pl. adrenalin) fokozott termelődése. Elméletét Selye János magyar származású orvos biológus dolgozta ki. A tartós stressz állapotában a szervezet normális működése nem biztosított, és ez számtalan betegség megjelenését vonhatja maga után. 
    A szervezet sejtjei igyekeznek védekezni a káros hatások ellen. Kialakulhatnak bennünk a stresszfehérjék, melyek legfontosabb szerepe, hogy más fehérjék működőképességét biztosítják azzal, hogy megfelelő módon segítik a feltekeredésüket, térszerkezetük kialakulását. Innen az elnevezésük: chaperon (gardedám) vagy „dajkafehérje”. Főleg stresszhatások idején nő meg a mennyiségük. Egy sejt számára azonban szinte minden stressz, ami a környezet változásaként jelentkezik (pl. stressz az, ha elfogy az oxigén de stressz az is, ha újra megjelenik). Ezek a fehérjék teszik lehetővé az élőlények életben maradását a változó körülmények között. Működésük megismerése és megértése választ adhat sok kérdésre, akár a kémiai evolúcióval, az élet keletkezésével és fennmaradásával, akár a szívinfarktus vagy a rákos gócok kialakulásával kapcsolatban.
    Az emberi teljesítő képességet meghaladó követelmények neurózishoz vezethetnek. A meg nem oldott vagy meg nem oldható feladatok állandó feszültséget okoznak, ami a fokozott ingerlékenység mellett fáradékonyságot, álmatlanságot, a koncentráció- és a teljesítőképesség hiányát eredményezi. A kiegyensúlyozott életkörülmények, a változatos napirend a környezet bizalma segíti a megelőzésben és a gyógyításban. 
    A depresszió a hangulatzavar egyik formája, amely az érdeklődés beszűkülésével, a testműködések lassulásával jár. Lehetnek valós okai is, de kialakulhat akkor is, ha nincs megfogható külső ok. Megszüntetésében a megértő bánásmód is nélkülözhetetlen a gyógykezelés mellett.
    A paranoia az egyik leggyakoribb elmebetegség. A betegek a valóságot darabokban érzékelik, mint amikor egy törött tükörben látjuk a képet. Üldözöttként menekülnek, állandó félelem gyötri őket. 
    A tudathasadásos (skizofrén) beteg azt hiszi magáról, hogy ő valaki más (hasadásos elmebaj).
    Az idegrendszer szervi problémái között az egyik leggyakoribb a fejfájás. Számtalan betegség kísérő tüneteként jelentkezhet. Így okozhatja idegesség, a szem túlerőltetése, a rossz szemüveg, agyhártyagyulladás, de a vércukorszint csökkenése, a vérnyomás megváltozása, agyi vérszegénység (oxigénhiány) és még számtalan egyéb tényező is. A migrén rohamszerű fejfájás, mely általában az egyik féltekére kiterjedő fájdalom. Az idegsejtek oxigén- és glükózellátási zavara a működés leállását, néhány perces kiesése pedig az idegsejtek végleges pusztulását eredményezi, ezért az idegrendszer bármilyen vérellátási zavara súlyos következménnyel jár. Az agyvérzés (gutaütés) az agyi erek elmeszesedése és a magas vérnyomás miatt bekövetkező érfalsérülés. Az agyi erekben keletkező vérrög agytrombózist alakíthat ki. A vérrög a szűkülő érbe beszorulva elzárja azt, megakadályozva az agyterület oxigén- és tápanyag ellátását. Az agyi érgörcs – az erek sima izomzatának gyors, túlzott összehúzódása – hírtelen eszméletvesztést vagy bénulást okozhat. A kóma a tápanyagok és az oxigén hiánya mellett az agytörzs serkentő (ébrenléti) hatásának kiesése vagy fejsérülések következtében is kialakulhat. A kóma az agykéreg- általában átmeneti- ingerelhetetlen állapota, mely akár évekig is eltarthat. Az epilepszia hírtelen, váratlanul jelentkező eszméletvesztés, amelyet rángógörcs, szájhabzás kísér. Kialakulását a mozgató központ rohamszerű ingerülete okozza. Fizikai hatások is okozhatnak idegrendszeri károsodást. Az agyrázkódás eszméletvesztéssel, fejfájással, hányingerrel járhat. Többszöri ismétlődése maradandó agykárosodáshoz vezethet. Bénulás (akaratlagos mozgások elvesztése) következhet be az agyi központok vagy a mozgató pályák, illetve az idegek sérülésével. A lumbágó az ágyéki tájékon kilépő idegek becsípődése következtében kialakuló izomgörcsök miatt okoz nagy fájdalmat. Fájdalmas, gyakran súlyos következményekkel jár az idegek, az idegrendszer egyes területeinek vagy a burkoknak a gyulladása. Az ideggyulladás (neuritis) egyik gyakori típusa az isiász („ülőideg-gyulladás”). Az agyvelőgyulladás általában vírusfertőzés következtében alakul ki. Gyakori kiváltója a szájherpeszt okozó vírus. A legtöbb beteg a kezelés eredményeként felépül, de súlyos esetben agykárosodás, halál is bekövetkezhet. Az agyat és a gerincvelőt körülvevő buroknak vírus vagy baktérium általi fertőzése okozhatja az agyhártyagyulladást. A betegséget fejfájás, hát- vagy nyakmerevedés magas láz, hányás, fokozott fényérzékenység kíséri.
    Neurológia: az orvostudománynak az az ága, amely az idegrendszer érző-, mozgató- és vegetatív működéseinek szervi betegségeivel foglalkozik. 
    Pszichiátria: az orvostudománynak az a területe, mely a szellemi értelmi és lelki működés zavaraival foglalkozik.


17. A hormonális szabályozás alapelvei

    A többsejtű szervezetek sejtjei kémiai közvetítők segítségével teremtenek egymással kapcsolatot. Az információk átadása különböző módon lehetséges, melyek egyik típusát a szinapszisok működésében már láthattuk. 
    A kémiai közvetítők (hírvivők) eljutva a célsejthez, annak - a hírvivőre specifikus – receptorához kötődik. A kapcsolat megváltoztatja a receptor térszerkezetét, amely ezáltal aktivál egy vele kapcsolatban lévő molekulát, a G-fehérjét. 
    A G-fehérje konformációváltásának következtében különböző folyamatok indulhatnak be a sejthártyában, illetve a sejten belül. A változások eredményeként, fehérjék aktiválódnak, ami valamilyen közvetítő anyag kialakulását teszi lehetővé. Az egyik legjelentősebb sejten belüli közvetítő az ATP- ből képződő ciklikus AMP (cAMP), de a Ca2+, esetleg a citoplazma egyes fehérjéi is módosíthatják a sejt folyamatait. Bármelyikük megjelenése enzimet aktivál, amely a citoplazmában egy- egy biokémiai folyamatsor beindulását, leállását, gyorsulását vagy lassulását eredményezi. 
    Amennyiben a hormon molekula (pl. adrenalin, ACTH, TSH, FSH, LH, parathormon, kalcitonin) bekapcsolódott a receptorba, a mellette lévő G- fehérje képessé válik GTP- t GDP+Pi- vé hidrolizálni. A változás módosít egy inaktív állapotban lévő enzimet, az adenilát- ciklázt, amely az ATP- ből- cAMP- t alakít ki, az pedig egy másik enzimre (protein- kináz- A) hat. Ez különböző enzimeket aktiválhat (foszforilálva azokat) módosítva számos folyamat kialakulását. A válasz specifitását az adott sejtben megtalálható foszforilálható fehérjék minősége és mennyisége adja. Más hormonok (pl. az acetilkolin, a vazopresszin, az oxitocin, a szerotonin) a sejt Ca2+- szintjének növelésével módosítja a működést. A hormon receptorban való kötődésével módosuló G- fehérje ioncsatornát nyit, amelynek következtében a sejt környezetéből- a koncentrációkülönbség miatt- ionok kerülnek a sejtbe. Az ionokat a citoplazma kálciumkötő fehérjéi veszik fel, és ezek aktiválódva különböző élettani hatást fejtenek ki. Hírvivő lehet az inozitol- trifoszfát (IP3) és a digricerol (DAG) is. Ezek közvetítésével termelődik a belső elválasztású mirigyekben nagyobb mennyiségű adrenailn, aldeszteron, inzulin, növekedési hormon, tesztoszteron, parathormon, stb. A szteroid hormonok és a pajzsmirigy hormonjai kémiai tulajdonságuknak megfelelően képesek a sejthártyán átjutni. A citoplazmában vagy a sejtmagban lévő belső receptormolekulákhoz kötődve közvetlenül a célsejt sejtmagjára, az RNS szintézisére hatnak. A kialakuló új fehérjék módosítják a sejt működését. 
    Hormon: sejtekben, szövetekben vagy belső elválasztású mirigyekben termelődő olyan szerves vegyület, amely befolyásolja az életműködéseket. 
Az állati hormonok jellemzői:
–    hatás- és – legtöbbször – fajspecifikusak;
–    nem a termelődés helyén hatnak;
–    közvetve befolyásolják a folyamatokat;
–    a hatás során felhasználódnak.

    A hormonok termelését több tényező szabályozza. A testfolyadékban található anyagok mennyisége – a belső környezet egy tényezője- módosíthatja a mirigy működését (pl. hasnyálmirigy szigetei, mellékpajzsmirigy, stb.). 
    A testfolyadékkal jut el a célmirigyhez egy másik belső elválasztású mirigyben képződött hormon is. Az agyalapi mirigy serkentő hormonjai a pajzsmirigy, a mellékvese kéregállománya az ivarmirigyek hormontermelését szabályozza. 
    A neuroendokrin rendszer működését az idegsejtek által képzett neuroszekrétumok irányító hatása és a közvetlen idegi szabályozás is biztosítja. A hipotalamusz egyes idegsejtjei által termelt neuroszekrétumok serkentik, vagy gátolják az agyalapi mirigy hormontermelését. A mellékvese velőállománya pedig szimpatikus hatásra termel és ad le a vérbe több hormont. 
Az változó környezetben a hormontermelés negatív visszacsatolásos szabályozása biztosítja a szervezet működésének megfelelő egyensúlyát, az állandóságot. A bonyolult szabályozókörök pontos tevékenységének megzavarása, a helytelen beavatkozás súlyos következményekkel járhat. 

18. A hipotalamusz–agyalapi mirigy rendszer

    Az agyalapi mirigy az agy alapján a hipotalamusz alatt, a látókereszteződés mögött található belső elválasztású mirigy. A legfejlettebb gerincesekben, így az emberben is egy elülső és egy hátsó lebenyből áll. Mindkettő egy nyélen keresztül tart kapcsolatot a hipotalamusszal. A két lebeny felépítésében és működésében is eltér egymástól. 
    Az elülső lebeny garathám eredetű, jellegzetes endokrin mirigy. A mirigy működését a hipotalamusz kisméretű idegsejtjei által termelt neuroszekrétumok közvetve szabályozzák. Az agyalapi mirigy nyelének érhálózatán keresztül érkező neuroszekrétumok serkentik, vagy gátolják a mirigy adott hormonjának termelődését és vérbekerülését. Az elülső lebeny többféle fehérje vagy polipeptid hormon termelődik, melyek más- más belső elválasztású mirigy (célmirigy) működését befolyásolják. Ilyen a mellékvese kéregállományára hat hormon (ACTH), a pajzsmirigyserkentő hormon (TSH), az ivarmirigyek ivarsejttermelését irányító, tüszőérést serkentő hormon (FSH), az ivarmirigyek hormontermelését szabályzó, sárgatest serkentőhormon (LH) és az emlők tejtermelését irányító, tejelválasztást serkentő hormon (LTH). 
    Az elülső lebeny egyes hormonjainak képzési hiánya vagy túltermelése a célmirigy pontatlan termelését eredményezi. A tünetek olyanok, mintha a célmirigy hormonjának hiánya vagy túltermelődése következett volna be.
    Az elülső lebeny sejtjei termelik az egész szervezetre hatást gyakorló növekedési hormont (STH, GH). Ez serkenti a csontok megnyúlását, a porcok fejlődését, miközben -együttműködve az ACTH- val – fokozza a fehérjeszintézist, emeli a vércukorszintet, elősegíti a szénhidrátok felhalmozódását, ugyanakkor növeli a lipidek energiatermelés céljából való lebontását. 
    A növekedési hormon a vércukorszint emelését a glükóz májból történő kiáramlásának fokozásával éri el. Összességében csökkenti a sejtek glükózfelhasználását. A lipidek hidrolízisével emeli a szabad zsírsavszintet, elősegíti a zsíroxidációt, energiaforrást biztosítva a sejteknek. Serkenti továbbá a vörösvérsejtek képzését is. 
    A növekedési hormon a sejtek fehérjeképzését, a porcokra, a növekedésre gyakorolt hatását nem közvetlenül fejti ki. A GH a májban és egyéb szövetekben polipeptid növekedési faktorok termelődését váltja ki. Szomatomedin molekulák egész sora termelődik (idegnövesztő faktor, relaxin, stb.), melyek közvetlenül hatnak a folyamatokra. A növekedési hormonok fiatalkori túltermelődése óriásnövést (gigantizmust), míg csökkent termelődése arányos törpeséget alakít ki. A csontosodási folyamatok lezárulása után, a felnőtt korban bekövetkező túltermelődés már csak a test kiálló részeire- a porcos orra és fülre, valamint az állra, a kézre és a lábra – gyakorolhat hatást, és okozhatja ezek túlzott megnagyobbodását (akromegália). Bár a növekedési hormonok termelését elsősorban a hipotalamusz serkentő, illetve gátló neuroszekrétumai szabályozzák, e mellett számos egyéb tényező is befolyásolja termelődését: az éhezés, az izommunka fokozza, de az elalvás során is több GH szabadul fel.
    A hátsó lebeny idegi eredetű és a hipotalamusz nagyméretű idegsejtjeinek axonjai a nyélen keresztülnyúlva alkotják. Két hormonja – az oxitocin és a vazopreszin – is az idegsejtek sejttestjeiben termelődő neuroszekrétum, mely a hátsó lebenyben tárolódik. Az oxitocin simaizom – összehúzó hatású- a méh és az emlők simaizomzatára hat. A vazopreszin (ADH) a vesére hat, a víz szűrletből történő visszaszívását serkenti. Mindkettő néhány aminosavból felépülő peptid.
    A vazopresszin elnevezés a felfedezésekor végzett kísérlet eredményéből ered. Agyalapi mirigy kivonatát patkányba fecskendezve vérnyomás emelkedést tapasztaltak az erek összehúzódása miatt (vaso = ér; press = összenyomni). Kiderült, hogy nem ez a jellemző hatása. A vér ozmotikus nyomásának növekedésére termelődik, serkenti a vesében a víz visszaszívását a vér ozmotikus nyomását csökkentve. Hatására a vizelet mennyisége csökken, innen származik a másik elnevezés: antidiuretikus hormon, ADH (diurézis = vizelés). 

19. A pajzsmirigy, a mellékvese és a hasnyálmirigy

    A pajzsmirigy a gége előtt található belső elválasztású mirigy. A mirigyállomány végkamráinak ürege nagy, benne kolloid fehérjét találunk. Ennek hormonjai itt képződnek és tárolódnak a fehérjéhez kapcsolódva.
    Ezek közül legfontosabb a tiroxin, mely jódtartalmú aminosav. Termelődését az agyalapi mirigy elülső lebenyének hormonjai, a pajzsmirigyserkentő hormon (TSH) serkenti.
    A tiroxin (T4) és a másik termelt hormon, a trijód tironin (T3) is a tirozin aminosav jódtartalmú származéka. 
    A tirozin a pajzsmirigysejtben termelődő, majd onnan exocitózissal az üregbe kiürülő kolloidokban található. A végkamrában a képződés során a tirozin módosuló oldalláncára kapcsolódik 4. illetve 3. jódatom. A kolloid leadáskor hidrolizálódik a hormon leválik a fehérjéről és a vérbe jut. Ott a vérplazma egyes fehérjéihez (globulinokhoz) kapcsolódik, tehát a tiroxin nem csak fehérjéhez kötve képződik, tárolódik, de így is szállítódik. 
    A tiroxin a szervezet oxigén felhasználását serkenti, ezzel a biológiai oxidációt fokozza. Fontos szerepet tölt be a sejtek differenciálódásában, az egyedfejlődés irányításában. Így a szervezet minden sejtjére hatást gyakorol. 
    A biológiai oxidációserkentést a mitokondium membránok áteresztőképességének növelésével éri el. A fokozódó lebontó folyamatok energiát (ATP) szabadítanak fel. 
    A tiroxin az agy oxigén- és a glükóz felhasználását nem módosítja, mégis befolyásolja az agy működését. Hatására a gondolkodás gyorsul, sőt ingerlékenység, nyugtalanság alakulhat ki. Rövidül a feszítési reflexek reakcióideje is. Szorosan együttműködik az adrenalinnal, fokozza a szív, az erek, az agy vele szembeni érzékenységét. 
    Fokozza a szénhidrát felszívást a tápcsatornából, még a glükóz raktározását csökkenti, így ennek ellenére, hogy fokozza a glükóz lebontását, mégis emeli a vércukorszintet. Túltermelődése esetén a fehérjék lebontása (glükoneogenezis serkentése) miatt izomgyengeség jelentkezik. 
    A tiroxin nélkülözhetetlen a normális növekedéshez és a vázizomzat éréséhez. Fokozza a növekedési hormon szövetekre gyakorolt hatását, támogatva az élőlényre jellemző testarányok kialakulását.
    Elősegíti az agy fejlődését, az idegsejtek kapcsolatainak kapcsolódását. Az állatvilágban fontos szerepet tölt be az átalakulás szabályozásában, serkentésében. 
    A pajzsmirigy csökkent tiroxintermelése a pajzsmirigy kötőszövetes állományának megnövekedésével jár (golyva, vagy strumma). Felnőttben emellett az ún. mixoedema tünetegyüttest alakítja ki. A bőr felpuffad, sárgás árnyalatú, száraz tapintású. Az alap energiaforgalom jelentősen csökken. A gondolkodás lassul, fáradtság, nyugtalanság jelentkezhet. Amenyiben a pajzsmirigy már születéstől kezdve csökkent működésű, kreténizmus alakul ki. A kretének aránytalan törpék, szellemileg visszamaradottak, nyelvük nagy, kilóg a szájukból, hasuk kidomborodó. 
    A tiroxin túltermelődésének jellemző tünetei az idegesség, a kapkodó mozgás, a fogyás, az alap energiaforgalom akár duplájára való fokozódása, a mirigyállomány növekedése. A betegség legártalmasabb formája a Basadow- kór. A fenti tüneteket a szem mögötti kötőszövet megnagyobbodása miatt a szem kidülledése kíséri. 
    A pajzsmirigy kötőszövetében találunk olyan sejteket, melyek a vér kálciumion- szintjét csökentő polipeptidet, a kalcitonin hormont termeli. A vér Ca2+-koncentrációlyának növekedésére termelődik, gátolja a csontok sejtközi állományának lebontását, és a vesék Ca2+-visszaszívását. A felnőtt egyedekben nincs fontos szerepe. 

A mellékpajzsmirigy
    A mellékpajzsmirigy a pajzsmirigy mögött található négy borsószem nagyságú mirigy, hormonja a parathormon. Ez a polipeptid a vér és a szövet közötti folyadék Ca 2+ szintjét emeli. Növeli a csontokban a Ca 2+ leadását, a vesében annak visszaszívását, a bálben pedig a felszívását. A folyamatokat a D- vitamin segíti, mely nélkülözhetetlen a felszíváshoz. Termelődését negatív visszacsatolással a testfolyadékok Ca 2+ - szintje szabályozza. 
    A parathormon a vér foszfátion-szintjét is befolyásolja, hiszen a csontok sejtközötti állományában a kálciumfoszfát származéka található. Azzal, hogy a vesében gátolja a foszfátion visszaszívását, szerepet játszik a vér Ca2+/PO43–, koncentráció viszonyának szabályozásában is állandó a testfolyadékban.
    A parathormon túltermelődése esetén megnövekszik a folyadékok Ca 2+ - szintje, ami a kálciumsók kiválasztásához vezet: a lágy belső szervek elmeszesednek. A csontok fokozott Ca2+-leadásuk miatt felpuhulnak, meghajlanak. Ezzel együtt a foszfátszint jelentősen csökken.
    Csökkent termelődéskor a folyadékok Ca2+-jának alacsony szintje az ideg-izom ingerlékenység fokozódását eredményezi, hiszen az ion ingerküszöb emelő hatása kiesik. A vázizmok és a gége izmainak görcse a beteg fulladásos halálához vezethet.
    Az angol-kór D-vitamin hiányában alakul ki. A bélből történő Ca2+-felszívás csökken, ami miatt a testfolyadék Ca2+-szintje alacsonyabb lesz. 
    A kalciumhiány miatt az újonnan képződő csontok nem meszesednek el. Ennek eredményeként a fiataloknál a csontok elgörbülnek, ezáltal a mozgásuk károsodik. 
    Okozhatja a D-vitamin elő vitaminjának a hiánya, a kevés UV-sugárzás, mely aktív D3-vitaminná alakítja az elő vitamint, de a veseelégtelenséget is. (A D3-vitamin aktív molekulája, az 1,25-hidrixikolekalciferol a vesében az elvezető csatornák kezdetén képződik. Onnan kerül a bélhez, a csontokba és a vesébe. A folyamatot a parathormon serkenti.)

A mellékvese
    A mellékvese a vese csúcsán található belső elválasztású mirigy. Egy külső kéregállományra és egy – a mirigy állománynak csak 1/10-ét kitevő – velőállományra különül el. A két rész működése teljesen független egymástól, gyakorlatilag két önálló mirigyről beszélhetünk. 
    A kéregállományon belül három jól elkülöníthető szövettani réteg található. Mindhárom rész szteroid típusú hormonokat termel, de ezek más- más szerepet töltenek be a szervezetben. A legkülső réteg a vér Na+- szintjét emeli úgy, hogy serkenti a vese nátrium- visszaszívását. 
    Hormonjai – pl. az aldeszteron – testfolyadékok nátrium koncentrációjának a csökkenésére termelődnek. Hatásukra a vese elvezető csatornáiban és a verejtékmirigyek sejtjeinél fokozódik az ion visszaszívása. Befolyásolja a vese Na+-K+ és Na+-H+ cseréjét.
    Az agyalapi mirigyek a mellékvese kéregállományára ható hormonja (ACTH) elsősorban a II. és a III. kérgi terület hormon termelését serkenti. 
    A kéreg középső (második) területének hormonjai a szénhidrát- anyagcserére hatnak. Serkentik a máj glükóz raktározását és a lipidek, fehérjék glükózzá alakítását (glükoneogenezis), de gátolják a cukrok lebontását, eloxidálását. Ezek eredményeként emelkedik a vércukorszint.
    Ezek a hormonok nagy adagban gyulladáscsökkentő és antiallergiás hatásúak. A sejtekből felszabaduló hisztamin hatásait csökkentik. Enyhítik a gyulladt terület gyúlladságát, pírját. Használatuk kockázattal jár, hiszen a kívülről bevitt nagy adag hormon tartósan gátolja az ACTH termelést, ami mellékvesekéreg- elégtelenséget alakíthat ki. 
    A mellékvese kéregállományának legbelső rétegében nemi hormonok, mindkét nemben elsősorban hímnemi hormonok termelődnek. Serkentik a fehérjeszintézist és a növekedést. A férfias másodlagos jellegek kialakulását alig befolyásolják. A hormonmolekulák egy része a vérben női nemi hormonná, ösztrogénné alakul, melynek mennyisége olyan kevés, hogy kimutatható hatása nincs. 
    A nemi hormonok túltermelődése esetén a férfi nemi jellegek túlzott megjelenése következik be a nőknél is (kopaszodás, férfias szőrzet, vaskos végtag).
    Cushing- kór a szénhidrát- anyagcserére ható hormoncsoport túlzott termelődésekor alakul ki. Jellemzői a holdvilág arc, a törzs jellegzetes elhízása, a bőr bíborszínű sávozottsága, a magas vérnyomás, a fokozott fehérje leépülés.
    Addison- kór a mellékvesekéreg részleges pusztulása következményeként alakul ki. A betegség jellemző tünetei az alacsony Na+- koncentráció, a bőr jelentős pigmentációja, a szív kisebbedés, a krónikus alacsony vérnyomás, a kis perctérfogat, a hírtelen kollapszus (gyakran ájulással járó, rohamszerű vérkeringési zavar). A mellékvesekéreg működésének teljes kiesése gyors halálhoz vezet.
    A mellékvese velőállománya valójában a szimpatikus idegdúcból alakult ki. A hajdani idegsejtek elvesztették nyúlványaikat, a termelt anyagokat közvetlenül a vérbe juttatják. A velőállomány működését a gerincvelőből kilépő szimpatikus idegrostok szabályozzák. Legfontosabb hormonja az adrenalin, mely aminosav- származék. Serkenti az idegrendszer működését, fokozza az energiaforgalmat, emeli a vércukorszintet. Részt vesz a Cannon- féle vészreakció kialakulásában (szimpatikó- adrenális rendszer).
    A mellékvese velőállománya az adrenalintól csak egy metil- csoportban eltérő noradrenalint és a dopamint is termeli. A noradrenalin a szemoatikus idegrendszer szerveket beidegző szinapszisainak is az ingerületátvivő anyaga. Hormonhatása abban tér el, hogy gyakorlatilag minden szerv erét tágítja, míg az adrenalin a szív koszorúerei mellett csak a vázizom és a máj ereit tágítja, a többit (bőr, tápcsatorna,stb.) szűkíti. 

A hasnyálmirigy
    A hasnyálmirigy kettős elválasztású mirigy. A külső elválasztású része az emésztő enzimeket tartalmazó hasnyálat termeli. A belső elválasztású 1-2 millió apró sejtcsoport – a Langerhans-szigetek – a mirigyben szétszórva találhatók meg. Hormonjai közül kiemelkedik az inzulin, mely csökkenti a vércukorszintet. Serkenti a glükóz, a zsírsavak és az aminosavak raktározását, elősegíti a sejtek glükóz felvételét. Ennek az 51 aminosavból álló polipeptidnek a termelődését a vércukorszint termelődése fokozza.
    Másik hormonja a glukagon, mely az inzulinnal ellentétesen befolyásolja egyes anyagok raktározását, a vérbe juttatja a glükózt, a zsírsavakat és az aminosavakat. A szomatosztatin a Langerhans- szigetek sejtjeinek hormonelválasztását befolyásolja. 
    A cukorbetegség (diabetes mellitus) inzulin hiányában alakul ki. Fokozott étvágy, fokozott folyadékfelvétel ellenére is súlyvesztés, gyengeség jelentkezik. A beteg vércukorszintje magas, a vizeletében glülózt ürít. Az anyagcsere zavarai miatt a vér kémhatása savassá válok, amely kómához, majd halálhoz vezet. Ezek alapvető oka egyrészt a szövetek glükóz felvételének csökkenése másrészt – a glukagon túlsúlya miatt – a máj fokozott glükózleadása. A sejtek elsősorban glükózból tudnak közvetlenül energiát nyerni. Inzulin hiányában nem képesek a vérből glükózt felvenni, így más anyagok (lipidek, aminosavak, stb.) lebontásával igyekeznek energiát nyerni. A felgyorsuló lipid bontás eredményeként aceton, ecetsav, acetaldehid („ketontestek”) stb. képződnek, melyek csökkentik a vér pH-ját. Csökken a fehérjeképzés is, a fellépő fehérjehiány pedig gyengeséget okoz.
    Az inzulin túltermelődése a vércukorszint drasztikus csökkenését eredményezi. Mivel az agy egyetlen energiaforrása a glükóz, így az ATP hiánya az agykéreg működését korlátozza. Zavartság, gyengeség, szédülés, majd kóma alakulat ki. Tartós hatásra a nyúltagyi vegetatív központok működése is zavart szenved, amelynek eredményeként beállhat a halál. 
    Az ivarmirigyek termelik a nemi hormonokat. A nemi éréstől kezdve termeli a here a tesztoszteront, a petefészek az ösztrogént és a progeszteront. E hormonok befolyásolják a másodlagos nemi jellegek kialakulását, részt vesznek a nemi működések szabályozásában. 

Egyéb endokrin szervek
    A bélfal számtalan szöveti hormonja a tápcsatorna működését befolyásolja. A csecsemőmirigy a nyiroksejtekre hatást gyakorló szabályozó anyagot hoz létre. A szív pitvarizomzata is termelhet hormont. A pitvar nátriuretikus peptid (ANP) fokozott nátriumürítést eredményez a vesében, befolyásolva a szűrletképzést. Fontos szerepe van a só és a vízháztartás, valamint a vérnyomás szabályozásában.
    A vese által termelt hormon az eritropoetin, mely a vörös csontvelő vörösvérsejtképzését serkenti. A szervből a vérbe kerülő renin vérnyomásemelő hatású (a vér egy fehérjéjének átalakulásával megindítva egy folyamatsort).





4.9 A szaporodás

Az ember szaporodása

    Az ember a többi gerinceshez hasonlóan ivaros szaporodással hozza létre utódait. Váltivarú, ivari kétalakúság jellemzi (ivari dimorfizmus). A férfiben és a nőben eltérő ivari kromoszómák találhatók (férfiak XY, nők XX ezek az ivari kromoszómák),melyek génjei megszabják, hogy az egyedben hím vagy női ivarszerv képződik (elsődleges nemi jelleg). A férfiben a here, a nőben a petefészek termeli az ivarra jellemző nem i hormonokat, melyek – a többi szervre hatva – kialakítják a másodlagos nemi jellegeket. Az egyedfejlődés későbbi szakaszában, a hormonok és a környezet hatására jelenik meg a pszichoszexuális nem, mely érzelmi viselkedésbeli különbségeket jelent. 
    Az ember ivarsejtjei az ivarmirigyekben alakulnak ki. A két sejttípus felépítése jelentősen eltér egymástól. A petesejt a szervezet legnagyobb sejtje, önálló mozgásra képtelen. A hímivarsejt, melynek mérete ezzel szemben a legkisebb a testben, ostorával mozgásra képes (flagello spermium). 
    A petesejt a petefészek tüszőjében alakul ki. Az őstüsző sejtje osztódva egyre több sejtet hoz létre, melyek egy része elfolyósodik, de egy sejtcsoport, a petedomb megmarad. Ennek egyik sejtje lesz a sok tartalék tápanyagot tartalmazó petesejt. A női ivarsejtet a sejthártyán kívül még egy burok (fénylő hártya, szikhártya) veszi körül. A tüszőből kilökődő petesejtet a petedomb hámsejtjei védik, és bizonyos mértékig táplálják, de ezzel együtt is csak 6-24 óráig marad életképes. Az őssejtek embrionális korban osztódnak a petefészekben. A közel 400 ezer sejt számfelező osztódással alakul tovább. Ez a meiózis az első osztódás végén megáll és csak a serdülőkortól folytatódik tovább egyesével. A meiózis négy haploid sejtje közül csak egy alakul petesejtté a többi elsorvad, ezeket hívjuk sarki sejteknek. A petesejtek képzése a nemi éréstől 45-50 éves korig a klimaxig, változókorig zajlik.
    A hímivarsejtek a herecsatorna nagy, tápanyagdús sejtjeinek segítségével és azok által védve meiózissal jönnek létre kb. 60-70 nap alatt. Termelődésük a nemi éréstől gyakorlatilag a halálig folyamatos.
    A herecsatorna szélén helyezkednek el a mitózissal szaporodó őssejtek. A két utódsejt egyike kezdi a meiózist a másik képes marad újabb számtartó osztódásra. A számfelező osztódás eredményeként négy darab – még farok nélküli – sejt, spermida alakul ki, melyek egy érési folyamattal alakulnak hímivarsejtekké, spermiumokká.
    A hímivarsejten elkülöníthető a fej a nyak és a farok. A fejben van a jelentősen összetömörödött haploid génállomány az örökítőanyag (akroszóma). A csúcsi részen egy enzimekben gazdag sapkát találunk, melyből hormonszerű anyagok is felszabadulhatnak. A nyak igen rövid, ez a sejtközpontot tartalmazza. A farok kezdeti részén helyezkedik el az energiát biztosító mitokondrium, majd a mozgást létrehozó ostor. A szervezetből kikerült ivarsejtek kb. 48 óráig életképesek. 

A hím ivarszervek 
    Az ember nemi szerveit ivarmirigyekre, kivezető járatokra, járulékos szervekre és párzószervekre különítjük el. 
    A férfi ivarmirigye a páros here. Fő tömegét a több száz méter hosszúságú herecsatorna adja, melyet a kötőszövet egy közel galambtojás nagyságú szervvé kapcsol össze. A vese mellett alakul ki, de születés időszakában levándorol a herezacskóba, mert a hímivarsejtek képződéséhez a 34-35 °C az optimális hőmérséklet.
    A herezacskó falában simaizmokat találunk, melyek a here hőmérsékletének szabályozásában játszanak szerepet. Felmelegedéskor az izom elernyed, a herezacskó kitágul, így több hőt ad le. Ellentétes esetben az izmok összehúzódásával csökken a felület, és ezzel a hőleadás is. 
    A herecsatornák közötti kötőszövetben találhatjuk a hím nemi hormont, a tesztoszteront termelő sejteket (Laydig-sejtek).
    A beérő hímivarsejtek a herecsatornák üregéből a herére boruló csőrendszerbe, a mellékherébe kerülnek, ahol tárolódnak. A hímivarsejtek a mellékherében legfeljebb két hétig tartózkodnak. Ha addig nem ürülnek ki, lebomlanak, anyagaikat a szervezet újra hasznosítja.
    A következő szakasz, az ondóvezeték, a mellékherét köti össze a húgycsővel. Falában simaizom található, így perisztaltikája segíti a hímivarsejtek szervezetből való kiürítését. A húgyhólyag mellett csatlakozik hozzá az ondóhólyag, mely fruktóz tartalmú lúgos váladékot termel. A két ondóvezeték a húgyhólyag alatt szájadzik a páratlan húgycsőbe. A találkozást körbeveszi a dülmirigy (prosztata), mely az ondó legnagyobb részét termeli. Lúgos váladéka védi és aktiválja a hímivarsejteket.

Ondó: a hímivarszervből ürülő váladék, melyet a hímivarsejtek, az ondóhólyag és a dülmirigy váladéka alkot. 

    A húgycső a férfiakban az egyedfejlődés során a hímvessző aljához rögzül. Az ondó szabad útját a cső körül kialakult képződmény, az önálló barlangos test biztosítja.
    A férfi párzószerve a hímvessző. Külső nemi szerv, aminek fő tömegét a két barlangos test alkotja. Ez a kötőszövetes szerkezetű rendszer képes sok vért befogadni, ami jelentős térfogatnövekedéssel, merevedéssel (erekció) jár. A merevedés során a hímvessző kiszélesedő része a makk is duzzad. Ezt az idegvégződésekben gazdag területet a párzószervet borító bőr laza, elülső vége a fityma burkolja. A makk mögött található barázda és a fityma találkozásánál lévő mirigyek faggyúszerű anyagot termelnek, melynek felhalmozódása gyulladásba hozhatja a fitymát, és annak szűkületéhez vezet. 

A hím ivari működések szabályozása
    A hímivarsejtek termelését hormonok szabályozzák. Az agyalapi mirigy tüszőérés serkentő hormonja (FSH) a herecsatornákra hat, így a dajkasejtek (Sertoli-sejtek) fokozzák működésüket, több ivarsejt képződik. Ezzel azonos hatást fejt ki a hím nemi hormon a tesztoszteron. A herecsatornák közötti Leydig-sejtek működését a sárgatest termelő hormon (LH) gyorsítja, így azok több hormont állítanak elő. A férfi szervezetében az FSH és az LH a nemi éréstől a halálig – ha nem is egyenletesen – folyamatosan termelődik, így az ivarsejt képzés is folyamatos. 
    A közösüléssel kapcsolatos folyamatok idegi szabályozásúak. Gerincvelői reflexek működnek a hímvessző merevedésekor és az ondó kilövellésekor (magömlés, ejakuláció).
    Az erekciókor a hímvessző felső részén található két artéria kitágul, megnövekszik a beáramló vér mennyisége. Ennek hatására a duzzadó barlangos testek összenyomják az elvezető vénát, így a vér elfolyása egyre gyengül, a párzószerv megmerevedik. Az ejakuláció során az ondóvezeték és az ondóhólyag reflexesen összehúzódik (perisztaltikus mozgás) és ennek hatására a mellékherében tárolt hímivarsejtek kifelé nyomódnak. A hímivarsejtekkel együtt az ondóhólyag váladéka is az ondóvezetékbe kerül, majd a prosztata váladéka is a külvilágba ürül a húgycsövön keresztül. Az ondó mennyisége 2,5-3,5 cm3. a folyamat végső szakaszát orgazmus kíséri, melynek kialakulásában a hipotalamusz játszik szerepet. 

A női ivarszervek
    Az ivarszervek fejlődése az embrionális élet kezdetén mindkét nemnél hasonlóan kezdődik, csak a méhen belüli fejlődés második hónapjától, a külső és belső ivarszervek kialakulásával válik ketté. A nők ivarmirigye a páros petefészek. A méhhez kötőszövettel kapcsolódó, galambtojás nagyságú szervben élek – serdülőkortól – a tüszők, melyekben egy-egy petesejt képződik. A tüszőkben a petesejt kilökődése után a helyén kialakult sárgatestben nemi hormonok termelődnek. A petevezeték kiszélesedő része a méhkürt ráborul a petefészekre, bár nincs vele közvetlen kapcsolatban. Ennek nyúlványai az ovuláció időszakában fokozottan mozognak, és a hasüregbe kilökődő petesejteket besodorják a páros petevezetékbe. Az önálló mozgásra képtelen petesejtet, illetve megtermékenyítés esetén a fejlődésnek indult zigótát a petevezeték csillós hámja és a simaizmainak perisztaltikája juttatja a méhbe.
    A méh nyugalomban 10-12 cm nagyságú, körte alakú szerv. Belül jelentős vastagodásra képes nyálkahártya borítja, melyet több rétegben elhelyezkedő simaizom vesz körül.  Kívülről savós hártyával rögzül a medence alsó részében. Felső részén szájadzanak be a petevezetékek, alsó részén pedig az izmos méhnyakat találjuk, melynek nyílása a méhszáj. A női párzószerv, a hüvely rugalmas, izmos falának belső felszínét mirigyekben gazdag nyálkahártya borítja. Ennek savas váladéka a baktériumok elleni védelem mellett a hímvessző bejutását is elősegíti. 
    A hüvely nyílását a külső nemi szervek védik. A külső, zsírszövetben gazdag nagy- és a beljebb elhelyezkedő kis szeméremajkak alakítják ki a szeméremrést. Ennek elülső részén helyezkedik el a csikló, mely megfelel a hímvessző barlangos testjeinek, így nemi izgalom hatására ugyanúgy merevedésre képes. Mögötte található a hüvely nyílása, melyet egy bőrredő, a szűzhártya zár le. Ezt szakítja át kisebb vérzés mellett az első közösüléskor a hímvessző.

A női nemi ciklus szabályozása
    A női nemi működés is hormonális szabályozású, az agyalapi mirigy tüszőérést serkentő (FSH) és sárgatest serkentő (LH) hormonjának befolyása alatt áll. Amíg ezek a férfiaknál folyamatosan termelődnek, addig a nőknél 28 napos ciklusosság jellemzi a képződésüket.
    A női nemi ciklus igen bonyolult, szabályozásában az agyalapi mirigy mellett a petefészek nemi hormonjai, sőt terhesség esetén a méh falában termelődő hormonok is részt vesznek. 
    A menstruáció kezdetét tekintjük a ciklus első napjának. Ettől kezdve a vérben emelkedik az FSH szintje, melynek hatására megindul egy tüsző érése, folytatódik az őspetesejt embrionálisan megkezdődött meiózisa. A hormon ezen felül stimulálja az LH termelését, melynek hatására az érő tüszőben fokozódik az ösztrogéntermelés. Az ösztrogén regenerálja a menstruáció után a méh nyálkahártyáját, gátolja az FSH, ugyanakkor pozitív visszacsatolással fokozza az LH termelődését. A vérben gyarapodó ösztrogén serkenti a sárgatest serkentő hormon előállítását, ami viszont tovább fokozza az ösztrogén képzését. Ennek eredménye a vér nagy LH-koncentrációja, ami kiváltja az ovulációt. A petesejt kilökődése a ciklus 14. napján következik be.

Menstruáció: a méh nyálkahártyájának vérzés közbeni lelökődése.
Ovuláció: a tüszőrepedés következtében a petesejt kilökődése a petefészekből.

    A kilökődött petesejt helyén a tüsző megmaradt sejtjeiből az LH hatására sárgatest képződik, ami progeszteront termel. A vérben a növekvő progeszteronszint hatására a méh nyálkahártyája megvastagszik, mirigydússá, érdússá válik, ami alkalmassá teszi a megtermékenyítés következtében kialakuló utód befogadására. Fontos feladata még, hogy megőrizze a méh nyálkahártyáját, ezért terhességvédő hormoonnak nevezzük.
    A vér magas progeszterinszintje gátolja az FSH és az LH termelődését. Az LH szint csökkenése a sárgatest elsorvadásához vezet, így a 28. napra lecsökkenő progeszteronszint miatt megindul a méh nyálkahártyájának vérzés közbeni lelökődése, a menstruáció. A kialakult alacsony progeszterinszint miatt fokozódik az FSH termelődése, ezzel újabb tüsző kezdheti meg az érését; új ciklus kezdődik.
    A termelődött ösztrogén és progeszteron befolyásolják a többi szerv működését is, és szerepet játszanak a másodlagos nemi jellegek kialakításában, a hormonszintek ingadozása hat az anyagcserére, ami pl. az ébredési testhőmérséklet ciklus során tapasztalt ingadozásán látszik.

A fogamzásgátlás

    A szexuális kapcsolat létesítése az utód kialakulását eredményezheti. Az ember nemi életében azonban az örömszerző szerep dominál, ezért szükség van születésszabályozásra, a nem kívánt terhesség elkerülése érdekében. Ehhez meg kell akadályozni az ivarsejtek találkozását, vagy a kialakuló utód méhben történő megtapadását. Mára már számtalan módszer alakult ki erre, melyek elsősorban a nemi életre érett emberek számára használhatók.
    A legősibb fogamzásgátló módszerek mechanikus eljárások. A nemi aktus megfelelő időben történő megszakításával az ondó nem jut a hüvelybe. Hátránya, hogy folyamatos figyelmet igényel, és a biztonsága megkérdőjelezhető. A jó minőségű gumi óvszer (kondom) használata biztos módszer a megtermékenyítés megakadályozására. Előnye az is, hogy gátolja a nemi betegségek terjedését. Amíg az előző esetekben a férfi védekezik, addig az ovuláció időpontjának meghatározásával a nő is segíthet a nem kívánt terhesség elkerülésében. A női nemi ciklus 12-19. napja között legnagyobb az esélye az ivarsejtek találkozásának. Ilyenkor a méhszájra helyezett méhsapka (pesszárium) akadályt jelent a hímivarsejtek számára. Hatékonyságát fokozza a méhszájhoz juttatott, fokozott savas kémhatású zselé.
    Bizonyos esetekben - elsősorban a nagy szaporulattal rendelkező országokban – a petevezeték, illetve az ondóvezeték lekötését is alkalmazzák az utódok létrehozásának megakadályozására. 
    A kémiai védekezés egyik leggyakoribb módja a nemi hormonok használata. Ezt a fogamzásgátló módszert ma még elsősorban a nők alkalmazzák. A megfelelő rendszerességgel szedett hormontartalmú (progeszteron, ösztrogén) tabletták az ovulációt akadályozzák meg.
    A megtermékenyítés bekövetkezése mellett is megakadályozható a terhesség. A méh belső ingerlését végző eszközök (spirál, hurok) zavarják a nyálkahártya fejlődését, ami lehetetlenné teszi az utód beágyazódását.
    A végső – legsúlyosabb – beavatkozás a művi vetélés, az abortusz. Az orvos műtéttel („kaparás”) távolítja el a méh nyálkahártyáját, és azzal együtt természetesen a fejlődő utódot is. A méh felszínén esetleg ekkor keletkező hegedések meggátolhatják a későbbi – kívánt – terhesség kialakulását, hiszen az ilyen rész nyálkahártyája már nem fejlődik megfelelően. Az igazi megoldást a nem kívánt terhesség elkerülésére az érett, felelősségteljes viselkedés biztosítja.

A megtermékenyítés és az embrionális fejlődés

    A megtermékenyítés a petesejt és a hímivarsejt összeolvadásával történik. Természetes körülmények között a nemi aktus során a hüvelybe hatoló hímvessző az ondó kilövellésével juttatja a nő testébe az ostorral rendelkező hímivarsejteket. Az ondó 200-300 millió sejtje a hüvely felső részébe kerül.
    A bejutó ondó a hüvelyváladék hatására koagulálódik. Ez védi a hímivarsejteket a káros savas kémhatástól. A rendszer rövid idő után feloldódik, és az ivarsejtek a méhszáj felé úsznak. Útjukat a méhben folytatják, majd a petevezetékbe kerülnek. Sok elpusztul, hiszen számtalan akadályt kell leküzdeniük. A savas kémhatás mellett a női szervezet fehérvérsejtjeinek is sok áldozatul esik, sőt a petevezeték méh felé haladó perisztaltikája és csapkodó csillói is nehezítik útjukat.
    A hímivarsejtek feljutásához jelentősen hozzájárul a Golgi-membránból kialakult sapkájuk, melyből felszabaduló hormonok serkentik mozgásukat, újabb lökést adva haladásukhoz.
    A női ivarjáratokon feljutott hímivarsejtek a méhkürtben találkoznak az ovulációkor kilökődött petesejttel. Természetes körülmények között csak közel ezer hímivarsejt jelenléte esetén biztosított a megtermékenyítés. 
    A sok sejt ellenére mindig csak egy ivarsejt örökítőanyaga juthat be a petesejtbe. A találkozáskor a hímivarsejt feje és nyaka kerül be, míg a farok a mitokondriummal kívül marad. 
    A fej és a nyak a hámsejtek között eléri a petesejt fénylő hártyáját. Ha ezen átjut egy hímivarsejt, a hártyában molekuláris változások következnek be, ami megakadályozza a további sejtek bekerülését. A férfi ivarsejtjének genetikai állománya a két ivarsejt membránjának összeolvadásával kerül a petesejtbe. 
    A két haploid DNS-állomány együtt adja a zigóta, az utód örökítőanyagát. A bejutott sejtközpont irányításával megindulhat a zigóta osztódása, a barázdálódás, vagyis az új élőlény egyedfejlődése.
    Az ikerterhesség az a jelenség, amikor egyszerre két, vagy több utód fejlődik a méhben. Az ikrek lehetnek egy- vagy többpetéjűek. Az egypetéjű ikrek genetikai állománya megegyezik, hiszen egy zigóta indul fejlődésnek. A barázdálódás korai szakaszában (szedercsíra, hólyagcsíra) azonban valamilyen rendellenesség következtében a sejtcsoportok elválnak egymástól, és fejlődésük külön-külön folytatódik. Ha a sejtcsoportok elválása nem teljes, sziámi ikrek alakulhatnak ki.
    A két- vagy többpetéjű terhesség esetén két vagy több petesejt termékenyül meg egy-egy hímivarsejt által, és az utódok egy időben indulnak fejlődésnek.

Az ember embrionális fejlődése
    A zigóta kialakulásával indul az ember egyedfejlődésének embrionális szakasza.

Fejlődés: minőségi változások sorozata, mely eredményeként a sejtek működésbeli elkülönülése (differenciálódása) következtében új szervek, szövetek alakulnak ki.
Szakaszai:
    Embrionális fejlődés: a zigóta kialakulásától a megszületésig tartó folyamat.
    Posztembrionális fejlődés: a megszületéstől a halálig tartó folyamat.

    A zigóta mitózissal osztódik. A barázdálódás eredményeként kialakul a szedercsíra. A gyors osztódás miatt a sejtek nem tudnak növekedni, ezért a szedercsíra mérete nem növekszik, csak a sejtszáma.
    Az osztódó zigóta 4-7 nap alatt a petevezeték segítségével a méhbe jut, ahol hólyagcsíraként besüllyed, beágyazódik a megvastagodott nyálkahártyába. A beágyazódás során a hólyagcsírán nyúlványok, ún. korionbolyhok alakulnak ki, melynek enzimjei a besüllyedést segítik.
    A méhfal és az utód érintkezésénél szöveti hormonok kezdenek termelődni. Ezek egyike (hCG) nem engedi elsorvadni a sárgatestet, így az továbbra is termeli a progeszteront. Ez fenntartja a nyálkahártyát, és az FSH gátlásával, természetes úton felfüggeszti a női nemi ciklust (nem érik következő tüsző).
    A hCG vérben való megjelenését követően azonnal ürülni kezd a vizelettel, így abból megfelelő reagensekkel kimutatható a hormon. Ezzel a módszerrel jelezhető először a terhesség.
    A méhfal hormonja a terhesség második hónapjában éri el legnagyobb koncentrációját, majd a harmadik hónapra mennyisége nagyon lecsökken. 
    A méhlepényesekben, így az emberben is harmadik hónapra kifejlődik, működőképessé válok a méhlepény. Ez az anya és az utód közös szerve, amely nem csak a magzat táplálásában fontos, hanem progeszteront is termel, ami a vérbe kerülve védi a nyálkahártyát, és ezzel a terhesség fennmaradását.
    A beágyazódott hólyagcsírán egy sejtcsoport, az embriócsomó található. A fejlődés során ennek sejtjei két hólyagot alakítanak ki, a hólyagcsíra falával érintkező amnionüreget és a belül elhelyezkedő szikhólyagot. Ez utóbbiban tartalék tápanyag halmozódik fel, ami a fejlődés 3. hónapjáig a hasnyélen keresztül táplálja az embriót.
    Eközben a hólyagcsíra fala az utódot védő, rögzítő és egyúttal kapcsolatot is biztosító külső magzatburokká fejlődik. Egyes sejtjei a kifejlődő két hólyagra vándorolva kialakítják a belső magzatburkot, mely a védelmen felül folyadékot, magzatvizet termel.
    Az amnionüreg és a szikhólyag érintkező sejtrétegei alakítják ki az embriópajzsot. E két rétegből – a kettő közé – sejtek vándorolnak be. A létrejött három sejtréteg alkotja az egyed külső, középső és belső csíralemezét. Ez a csíralemezek kialakulásának a szakasza. 
    Miközben a külső csíralemezen megindul az idegrendszer kialakulása (megjelenik a velőbarázda), a középső csíralemezben pedig létrejön a gerinchúr, az embriópajzs oldalról megnyomódva begyűrődik az amnionüregbe, ezzel kialakul a hosszúkás embrió. A belülre került belső csíralemezből a tápcsatorna hámja és mirigyei fejlődnek ki. A középső csíralemezből a gerinchúron kívül további szervtelepek (elemi izomlemez, elemi ércső) jelennek meg. A külső rétegből a kültakaró hámja és az idegrendszer alakul ki. Ez a folyamat – a szöveti –szervi differenciálódás – a megszületésig tart.
    A sejtek differenciálódásával a szervtelepekből szervek fejlődnek ki. Az első hónap végén már megjelennek az erek, és elkezd dobogni a szív. Létrejön a szemhólyag, megindul a végtagok kialakulása. A gerinchúr helyén porcos, később csontos gerinccsigolyák jelennek meg.
    A második hónapban elkülönülnek az ujjak, melyeken a harmadik hónapra már a körmök is megjelennek. A máj jelentős fejlődésnek indul, jelezve az anyagcserében betöltött fontos szerepét. Megindul a külső nemi szervek kifejlődése is, így a negyedik hónapban már ez alapján is meghatározható az utód neme.
    A harmadik hónap végéra az utód táplálása a szikhólyagtól a méhlepény veszi át. A tápanyagok az anya véréből kerülnek át az – ettől kezdve magzatnak nevezett – „emberkébe”. A méhlepényből a köldökzsinór szállítja a magzat májába és nagyvénájába a vért. A tüdő ekkor még nem működik. 
    A köldökzsinór embrionális kötőszövetbe ágyazva három ér alkotja. A két artéria a méhlepénybe, egy véna pedig vissza, az utódba szállítja a vért. A köldökvéna egyik ága a megzat nagy artériájába torkollik, így az utód testében kevert vér kering. A magzati szív pitvarai között a válaszfal nyitott (foramen ovale), ezért a jobb pitvarba érkező vér egy része átkerül a bal pitvarba is. A magzat összeesett tüdejének nagy az ellenállása, ezért a jobb kamrából a tüdő felé áramló vér jelentős része egy vezetéken át az aortába áramlik. Emiatt a testbe kisebb oxigéntartalmú vér kerül, a magzat szövetei azonban ezt képesek elviselni. A születés idején mind a pitvarok közötti válaszfal, mid pedig a tüdőartéria és az aorta közötti vezeték elzáródik.
    Az ötödik hónapra a magzat mozgásai a hasfalon keresztül is megfigyelhetők, szívdobogása hallható.
    Az utolsó méhben töltött hónap már a születésre történő felkészülés jegyében zajlik. A magzat az esetek többségében fejjel a szülőjárat felé fordul (fejfekvés), de a farfekvéses állapot is előfordulhat.

A terhesség, a szülés és a posztembrionális fejlődés

A terhesség és a szülés
    Az anya szervezetének a terhesség komoly igénybevételt jelent. Testsúlya gyarapszik (8-12 kg), hiszen az utód átlagos 2,5-4 kg-os tömege, a magzatvíz, a méhlepény és a többi kiegészítő rendszer tömege mellett biztosítania kell a megfelelő mennyiségű és összetételű tápanyagot is. A növekvő utód mindinkább nyomja a belső szerveket, nehezíti a légzést.
    A terhesség befejezése a szülés, mely során világra jön az utód. A folyamat első része a tágulási szakasz (vajúdás), mely során a magzatburok megreped, elfolyik a magzatvíz, és hormonális hatásokra a méh simaizomzata mind rövidebb időközönként összehúzódik. Eközben a szülőjáratok kitágulnak, és megindulhat a kitolási szakasz. Az utód kijutását a méhizomzat mellett a törzs izomzata is segíti.
    A hüvely és a végbél közötti izmos válaszfal (gát) meglehetősen vékony, ezért a kitoláskor elrepedhet, ami később nehezen gyógyul. Ennek elkerülésére az orvos általában gátmetszést hajt végre, hiszen a szabályos felületű seb könnyebben gyógyul.
    A megszületett utód, az újszülött köldökzsinórját elkötik. A vérében emiatt felszaporodó széndioxid hatására belégzés következik be, a gyermek felsír. Kitisztítják a légutakat, megvizsgálják a reflexeit. A bőrén még jó ideig megfigyelhető a magzatmáz, melynek zsírszerű anyaga védte a méhben a magzat bőrét a felázástól.
    Az anya a szülés harmadik, lepényi szakaszában a méhlepényt és a magzatburkot hozza világra. 
    A terhesség alatt jelentkező problémák miatt 280 napnál (40 hét) rövidebb idő után is megindulhat az utód világrajövetelének folyamata. Ha ez a terhesség 28. hete előtt következik be, vetélésről, amennyiben a 28. és 36. hét között, akkor koraszülésről beszélünk.

A posztembrionális fejlődés
    A megszületéstől a halálig tart az egyedfejlődésünk posztembrionális szakasza. A növekedés és a fejlődés ritmusosságából adódóan e szakaszban is nagy eltéréseket tapasztalhatunk fejlődésünkben. A születéstől 1-2 hétig tart az újszülöttkor, amikor az új egyed alkalmazkodni igyekszik a jelentősen megváltozott környezetéhez. A csecsemőkor körülbelül 1 éves korig tart. Ebben a korban a gyarapodás rendkívül gyors, a születési testtömeg akár a háromszorosára is növekedhet. Ez után a kisdedkor, majd a kisgyermekkor következik. A kölyökkor 6-12 éves korig tart.
    A serdülőkor (pubertas) az első ivarsejtek kilökődésével kezdődik, és heves hormonális, így komoly élettani és pszichológiai változások kísérik. A serdülő évente akár 10 cm-t is növekedhet, melyet jelentős tömeggyarapodás kísér. Az egészséges fejlődéshez nélkülözhetetlen a megfelelő táplálkozás és a sok testmozgás.
    A hormonrendszer stabilizálódásával az ifjúkor következik. A 20-21 éves korig tartó folyamat hosszát jelentősen befolyásolják a társadalom hatásai. A tanulók ifjúkora megnyúlik, míg a munkába állók, a családot alapítók ezen időszaka a követelményekhez történő alkalmazkodás miatt rövidülhet. Az önálló felelősség fokozódása hozzájárul a szakasz rövidüléséhez.
    A felnőttkorban a test fejlődése stagnál, a felépítés és a lebontás egyensúlyban van. Ügyelni kell erre, hiszen a csökkenő mozgással együtt járó csökkenő anyagigény könnyen elhízáshoz vezethet. Az 50-60 éves kor időszaka az áthajlás, a 60-75 éves kor pedig az idősödés kora. 90 éves korig tart az időskor, ezután az aggkorról beszélünk. 100 év felett a matuzsálemi kor, a hosszú élet kora következik (az ember genetikai kora mai ismereteink szerint 120-130 év).
    Az öregedés során a test vizet veszít, a bőr kevésbé rugalmas, a hám vékonyodik. Az őszülés, a hajhullás, az ínysorvadás is a lebontó folyamatok felerősödését mutatja. Csökken a testmagasság, az izomerő, romlik az érzékszervek működése. Az erek rugalmatlanná válnak, emelkedik a vérnyomás. A pszichés működések is megváltoznak. Az idegsejtek pusztulása hozzájárul a koncentrálóképesség csökkenéséhez, romlik az emlékezet, különösen a rövidtávú memória. Változik az idő emberek gondolkodása is. Az öregedés folyamatának természetes következménye a halál.
    Az ember élettartama öröklött, melyet a környezet hatásai jelentősen lerövidítenek. A magyar népesség egészségügyi állapota rendkívül rossz. A születéskor várható élettartam az 1960-as évek óta folyamatosan csökken.

Nemi betegségek vagy szexuális úton terjedő betegségek

    A nemi betegségek főként szexuális érintkezéssel, nemi úton terjednek. A fertőzést baktériumok, vírusok, gombák okozzák, de akár a lapostetű vagy a rühatka is terjedhet szexuális úton.
    A hagyományos nemi betegségek talán legismertebb képviselője a szifilisz (luesz, vérbaj). Ehhez a betegséghez tapad talán leginkább a laza erkölcs és az igénytelen társadalmi norma fogalma. A betegséget baktérium okozza, mely a bőr vagy nyálkahártya sérülésein jut a szervezetbe. A fertőzést követően 10-90 napon belül fájdalmatlan fekélyes seb, fájdalmatlan nyirokcsomó-duzzanat, majd testszerte kiütések jelennek meg. Ezek a tünetek maguktól meggyógyulhatnak, de a beteg fertőzőképes marad. A betegség harmadik szakasza csak évtizedek múlva jelentkezik, főként szív- és idegrendszeri elváltozásokkal, melyek végül halállal is végződhetnek. A kezdeti tüneti fázisban jól kezelhető a betegség. A penicillin jóhírét a vérbaj gyógyításának is köszönheti.
    A gonorrhoea (kankó, tripper) a fertőzést követő 2-8. nap után a férfiaknál a húgycső végén reggelre cseppként megjelenő, majd mindkét nemnél bő, gennyes húgycsőfolyással, fájdalmas gyakori vizeléssel, a vizelés elején égő érzéssel járó betegség.
    A trichomonas egysejtű kórokozó minden nedves felületet kedvel, így a hagyományosnak nevezhető nemi úton kívül akár törölközővel vagy WC-ülőkén is fertőzhet. Nőgyógyászatilag jellegzetes tünete a közösülés alatt és után, de spontán jelentkező zöldessárga szagos folyás, fájdalmas nemi élet, melyet erős égő érzés kísér.
    A gombák közül a legjelentősebb a Candida, egy sarjadzó gomba, mely a hüvelyfertőzések egynegyedét okozza. Jellemző tünetei a darabos, túrószerű folyás, a kifejezett viszketés, kapcsolat alatti hüvelyszárazság, és a partneren jelentkező piros pöttyös elváltozások. 
    A vírusok közül nemi úton terjedő betegséget okoz a nemi szerveken megjelenő herpesz, a HPV és a korunk rettegett betegségét, az AIDS-et okozó HIV vírus. Ellentétben a bakteriális vagy gombás fertőzésekkel a vírus okozta betegségeknél csak tüneti kezelést alkalmazhatunk. 




5.1 Populáció


populáció:az élővilág egyed feletti szerveződésének szerkezeti és működési alapegysége, egy fajhoz tartozó egyedek összessége, amelyek 1 helyen 1 időben élnek,és egymással tényleges szaporodó-közösséget alkotnak
A populációk szerkezete:
egyedszám:populáció mérete, a populáció egyedeinek az összege,legtöbbször pontosan nem állapítható meg
egyedsűrűség:területegységre v. térfogategységre vonatkoztatott egyedszám(mm3-ben adjuk meg pl.egy szennyezett
víz bakt.egyedszámát.)
Az egyedsűrűséget egy biotópban a fajok testnagysága,táplálékigénye és az abiotikus tényezők egyaránt befolyásolják
térbeli eloszlás:egyaránt jelenti az egyedek vízszintes és függőbeli tagozódását
                          -egyenletes:ilyenkor az egyes példányok közel egyforma távolságra helyezkednek el egymástól
                                        pl.énekesmadár populációk





                                   -egyenlőtlen(véletlenszerű):az egyedek egyenlőtlenül,egymástól kisebb-nagyobb távolságra helyezkednek
                             el



                          -csoportosuló(felhalmozódó):egymástól bizonyos távolságokra előforduló csoportokat szórványosan 1-1
egyed kapcsolja össze,a magszóródás és a vegetatív hajtásrészekkel történő szaporodás kedvez ennek az eloszlásnak




                           -szigetszerű:az egyedek csoportosan fordulnak elő,ezek a csoportok egymástól távol élnek
                             pl.erdőkben élő vaddisznófalkák,antilopcsordák a szavannán



ivarmegoszlás:a populációk 1:1 ivararánya megváltozhat

pl.a hangyáknál és a méheknél nem beszélünk ivarmegoszlásról,hisz ezen esetben csak 1 v. néhány termékeny
 nőstény van az elsatnyult ivarszervű dolgozók között
pl.fűrészlábú szöcske,ahol csak nőstény egyedek élnek és szűznemzéssel(hím megtermékenyítése nélkül) hoznak létre
megfelelő krom.számú utódokat
A populációk egyedszáma egy élőhelyen áll.változik.Egyes egyedek elvándorolnak,mások bevándorolnak.(migráció)
valamikor visszatérnek a az elvándorolt egyedek pl.költözőmadarak esetén
koreloszlás:születések és halálozások arányától függ
     -stabil pop.,ha a különböző korosztályokhoz tartozó egyedek aránya nemzedékről nemzedékre változatlan marad.


     -öregedő pop.,ha a középkorú v. az idős egyedek száma meghaladja a fiatalokét


     -fiatalodó pop.,ha az egészen fiatal korcsoportok száma jelentősen meghaladja a középkorúak és az idősök számát


    -kihaló pop.,ha nincs születendő utód,vagy nem életképes


A populációk korösszetételét befolyásolja a szaporodás sebessége és az egyedek élettartama.A populácók egyedszáma 
növekedhet,csökkenhet.Ez lehet gyorsan lezajló,robbanásszerű,v.lassú-egyenletes folyamat.
Szaporodási stratégia:-"r" stratégia
                                 -"k" stratégia
,r, stratégia nagy szaporodási rátával rendelkező  gyors,folyamatos szaporodású pop.
jellemzői:. ¤ kis testméret
                ¤ gyors ivarérettség
                ¤ rövid életkor
                ¤ kisebb alkalmazkodás a környezethez
                ¤ egyszer szaporodik,aztán elpusztul
                ¤ ivartalan szaporodás
pl.levéltetű
,K, stratégia:a körny.eltartóképességének megfelelő egyensúlyi állapotra törekvő,lassan szaporodó pop.
jellemzői:  ¤ nagyobb testméret
                ¤ hosszú élet,alkalmazkodás
                ¤ nagy versenés (kompetíció)    
A populációk változása.
Az egyedek életkora jelentősen befolyásolja a szaporodóképességet.Az ivarérettséget elért egyedek termékenysége is fajok szerint változó.Egyes élőlények halálukig termékenyek maradnak pl.bükkfa.Az élőlények másik típusát egy idő után csökkenő v. megszűnő termékenység jellemzi pl.ember.Apopulációk egyedszámát befolyásolhatja a migráció(ki-bevándorlás) is.
Elvileg minden pop. rendelkezik potenciális szaporodóképességgel.Ez az egyedek által elérhető legnagyobb utódszám.
A potenciális szaporodóképességnek csak 1 hányada valósul meg,ez a reális szaporodóképesség.
A pop.növekedése 1 ideig korlátlan,melyet egy exponenciális görbével írhatunk le.A környezetben azonban a szükséges 
erőforrások mennyisége korlátozott.=>a pop.1 idő után kezdi készleteit kimeríteni=>nő a halálozási ráta.Ekkor már 
korlátozott növekedésről beszélünk.(tk.57.o.,54.ábra)

A populációk kölcsönhatásai:
Az élőhelyen a populációra v. a közösségre ténylegesen ható tényezők összességét ökológiai környezetnek nevezzük.
A fény,a hőmérséklet,a levegő, a víz ,a talaj fizikai v. kémiai hatásai az abiotikus tényezők.
A populációk egyedei között és más fajhoz tartozó pop.egyedei közt is különböző kapcsolatok alakulhatnak ki.Ezek a kapcs. befolyásolják a pop.életét,változásait,ezért a pop.k (élő)biotikus környezeti tényezőit jelentik.
A befolyásoló tényezőket az egyedek különböző mértékben viselik el.Ez a tűrőképesség.Az élőlények öröklődő és fajra jellemző tulajdonsága.A minimum és a maximum közötti intervallum a tűrés.Az optimumtartományt az egyedek leggyakoribb előfordulása jelzi.
Vannak olyan fajok,amelyek a környezeti tényezőkértékeienk megváltozását tág határok között is elviselik.=>tágtűrésűek
pl.vándorpatkány
Más fajok viszont csak kismértékű ingadozást viselnek el.=>szűktűrésűekpl.korallok 
Azokat a fajokat,amelyek sok környezeti tényező szempontjából szűktűrésűek,s ezért csak speciális környezetben tudnak megélni=>specialistáknak nevezzük.Vannak olyan élőlények is,melyekcsak 1 ökológiai tényezőre nézve szűktűrésűek=>indikátorokA generalisták sok szempontból nézve tágtűrésűek
Bergman-szabály:az egy rokonsági csoportba tartozó fajok testmérete a sarkok felé haladva egyre nagyobb.
Allen-szabály:az emlősállatok 1 rokonsági körbe tartozó egyedei esetében a sarkok felé csökken a kiálló testrészek mérete.
Gloger-szabály:a hőm. és állatok színe közti összefüggés alapján a sarkok felé haladva az állatok színezete egyre világosabb.
Kölcsönhatások a populáción belül:
Ez általában a létért (ásv.sók ,víz,nőstény ,fény) való küzdelmet jelentik.A 2 egyed közötti kapcs. lehet pozitív,negatív,semleges.Pozitív ha az egyed javára válik,negatív ha az egyed kárára válik.A kölcsönh.az egyes populációkra nézve lehetnek előnyösek,hátrányosak,közömbösek.
Ha a 2 pop.közötti kapcs.mind2 fél számára előnyös(+,+),akkor együttélésről,szimbiózisról beszélünk,mutualista kapcsolat.
pl:mikorrhiza:állandó együttélési kapcs.számos kalaposgomba csak csak bizonyos fák gyökérzetével képes termőtest fejlesztésére.A gombafonalak a fák javát szolgálják,mivel valósággal megnövelik a gyökérzetét és segítik a vízfelvételt.A gombafonalak viszont  kész szerves anyagot vesznek fel a fák gyökerein keresztül.V.:pillangósvirágzatúak együttélése a nitrogénkötő baktériumokkal,papucsállatka és fotoszintetizáló zöldalgák együttélése.
Az együttélés sajátos fajtája a szimfília.Az egyik fél a másik fél testnedvét fogyasztja..(pl.hangya-rovar)
Ha 2 pop.közötti kapcs. az egyik fél számára előnyös,a másik fél számára közömbös(+,0),akkor kommenzalizmusról=asztalközösségről beszélünk.
pl.:gólyafészekben megtelepedő verebek v.a cápákat kísérő kalauzhalak,jól záródó lombkoronájú bükkös és árnyékkedvelő növények asztalközössége
Ha  a 2 pop.közötti kapcs.az egyik fél számára +,a másiknak -,akkor zsákmányszerzésről(predációról) beszélünk.Az egyik pop.tagja elfogyasztja a másik pop.tagját.
+,-:parazitizmus=élősködés pl.peronoszpóra,amely hifafonalaival behatol a szőlőlevelek asszimiláló alapszövetébe és a kész szerves anyagot veszi el onnan,pl.kullancsok,tetvek.Az egyik(élősködő) populáció a másik(gazdaszervezet) populáció egyedeiből táplálkozik v. azok testében szaporodik.
+,-:félparazitizmus:vicsorgó és aranakafajok,melyek behatolnak a gazdaszervezet háncsrészébe és már nem is fotoszintetizálnak.
Állatparaziták:szúnyog,bögöly,kullancs=>külső élősködő
                      rühatka,tolltetvek,bolhák=>együttélnek a gazdaszervezettel
                      májmétely,bélgiliszta,galandférgek=>belső élősködők,a szervezet bélcsatornájában,keringési rendszerében,izomzatában,húgyvezetékben telepednek meg.
A pop.között olyan kapcs-ra is találunk példát,amelyeknél az egyik fél hátrányosan befolyásolja a másik élettevékenységét,számára ez azonban semmilyen előnnyel sem jár.(-,0)=>antibiózis=ammenzalizmus
Különböző miroorganizmus pop.k között alakul ki.pl.ecsetpenészfajok
Alleopátia:magasabb rendű növényeknél alakul ki,kémiai alapokon nyugszik.Az egyik növény produktuma(gyölér,szár,levél anyaga,illóolaj)gátlólag hat a másik növény egyedfejlődésére.
Előfordul az is,h. nincs kapcsolat a populációk között.=>neutralizmus(0,0)
Versengés=kompetíció(-,-)fényért,vízért,táplálékért.Táplálék,hő,fény,térigény szerint felosztják egymás között a lehetőségeket a az élőlények,mind1ik egy meghatározott pozíciót-ökostátust- foglal el.Egy cönózisban nem élhet együtt két vagy több olyan pop.,melyeknek ökológiai igényeik teljesen megegyeznekEz a kompetitív kizárás elve.(Gauze-elv)
Mindig a legrátermetebbek maradnak csak életben,s ez a fajok fejlődését szolgálja.
Ökológiai niche:a pop. környezetében található forrásoknak az a része,amit a pop.egyedei ténylegesen kihasználhatnak.
Élettani niche:az élőlény környezetében található források azon része,melyet az egyed ténylegesen igényel.
Agresszió 
A társas kapcsolatokon belül az önző viselkedés azon formáit, amelyekben az egy fajhoz tartozó egyedek valamely értékes erőforrás ( pl: táplálék, nőstény, alvóhely ) megszerzése v. birtoklása érdekében társaikat fizikailag bántalmazzák, v. azzal fenyegetik, agressziónak nevezzük. A legtöbb fajban a küzdelem ritualizálódott, vagyis elrettentő pózokban megnyilvánuló fenyegetéssé módosult.A ritualizáció során az eredeti reakció egyes elemei felnagyítódhatnak,a mozgás kimerevedésével az állat színpadias pozitúrát vesz fel.Az így jelzéssé váló mozdulat hatását anatómiai változások is erősítik, szignalizációról beszélünk.A gímszarvasbikák párviadala bőgési csata.A legősibb forma a nyílt agresszió, mely tényleges verekedést jelent.A territoriális agesszió célja az erőforrást tartalmazó terület kizárólagos birtoklása. A szexuális agresszió a párzási aktus kikényszerítését jelenti.A szülői agresszió a kölykök fegyelmezéséből áll. Az elválasztási agresszió : a szülő már megszakítaná a gondoskodást az újabb generáció érdekében, viszont a kölyök még továbbra is igényelné azt. A csoporton belül az erőforrásokhoz jutás sorrendjéért, a szociális rangsor előnyös pozíciójáért is folytat versengést.A csoportok közöti agresszió gyakran közös területvédelemben nyilvánul meg. A csoporttagok sajátos szerepköröket tölthetnek be.
Territórium
A territórium az egyed(ek) által a többiekkel szemben védett és kizárólagosan használt terület.A territóriumok csoportosítása történhet a védett erőforrás szerint, ismerünk táplálkozó, ivó, búvó, alvó, valamint párzást, fészkelést, ivadéknevelést biztosító területeket.
A jelölés kommunikáció, így a használt átviteli csatornának megfelelően szag, hang és optikai jelzéseket, valamint ezek kombinációit különíthetjük el. A jelzések fajspecifikusak, de tartalmazhatnak az egyedre vonatkozó információt is.
Kommunikóció az állatvilágban
A kommunikáció általában információátadás, amelynek során a jeladó egyed specifikusan megváltoztatja a vevő egyed viselkedését. Annak alapján, hogy melyik érzékszervre hatnak a jelek, beszélünk optikai, akusztikus, kémiai, tapintási és elektromos kommunikációról. A fajon belüli társas kapcsolatokban szereplő kommunikációs jelzéseknél az ellentétes jelentést ellenkező mozdulatok teszik egyértelművé: a domináns kutya farkát és fejét magasra emeli, míg az alárendelt állat leereszti. Ez a darwini antitézis elve. Az állati kommunikáció csúcsteljesítménye a méhek táncnyelve.




5.2 Életközösségek
(élőhelytípusok)


Klímazonális társulás:elsődlegesen a hőmérsékleti és csapadékviszonyok miatt,az éghajlati viszonyoknak megfelelően kialakuló életközösség.
Intrazonális társulás:az éghajlat mellett egyéb tényezők (pl. talaj, vízellátottság, domborzat) is befolyásolják az életközösség kialakulását.
Telepített társulás:az ember által létrehozott életközösség.
Extrazonális társulás:a zónán kívüli állományok,melyek helyi éghajlati (mikroklimatikus) viszonyok mellett alakulnak ki.
Azonális társulás:előfordulása nem köthető szorosan a zóna éghajlatához(makroklimatikus viszonyok),mert megjelenésüket elsősorban a helyi vízi feltételek határozzák meg

Intrazonális társulások Mo-on:

A klimazonális társulások mellett intrazonális társulások is létrejöttek Mo-on.Az ökológiai tényezőktől függően fás és fátlan társulások alakultak ki.
A homoki területek.
Nagyobb homoki területek a Duna-Tisza közén,Nyírségben találhatók,valamint a Somogyban és a Kisalföldön.
A homok olyan laza,üledékes kőzet,amelyet víz hordott össze.Egységei a milliméteres homokszemek.Megkülönböztetünk durva és finomszemcsés homokot.A homok nem képes megkötni a vizet,átfut rajta a víz.
A homoki társulásokat az alapkőzet sajátosságai alakították ki.A lágyszárú növényeik jellegzetessége a mélyre hatoló,sokszor karószerű gyökér,a földön fekvő szár és a kis párologtató felület.
A futóhomok mozgó felszínének megkötésében fontos szerepet játszik az évelő magyarcsenkesz,az árvalányhaj,ezüstperje==>Nyílt homokpusztagyep
A==> Zárt homokpusztagyepen jellemző a kunkorgó,pusztai árvalányhaj,több csűdfaj,és a homoki nőszirom.
A homokpusztagyepek a nagyobb kiterjedésű mechanikai sérülések(járműközlekedés) v. a tápanyagfeldúsulás hatására könnyen leromlanak.A taposott helyeken megjelenik a királydinnye és az átoktüske.
==> Ligetes nyílt állomány==> a homok klimaxtársulása a Zárt homoki tölgyes  Jellemző alkotói a gyöngyvirág,enyves zsálya,ligeti perje és páfrányok.
A szikes területek.
A szikes területek a víz és a talaj együttes hatására alakulnak ki.A sók -különösen a nátrium sók-a nagy nyári melegben bekövetkező erős vízpárolgás miatt fölfelé mozognak,és a talajfelszínen v. annak közelében halmozódnak föl.Kialakul a sziksó,mely elsősorban nátrium-karbonát,szóda.A szikes területek talaja lúgos kémhatása lúgos kémhatású.A fizikai tulajdonságai kedvezőtlenné válnak.
A szikes területek társulásait a magas sótartalom és a talajszerkezet sajátossága miatt csak félsivatagi,szárazságtűrő növények alkotják.E növények jellemző tulajdonságai az erős,nagy nedvszívó képességű,karószerű gyökér,a talaj felszínén szétterülő hajtás és pozsgás alkat.
A szikeseknek 2 típusa alakulhat ki:A száraz szikeseket csak kora tavasszal borítja víz,míg a nedves szikesekre a hosszabb ideig tartó vízborítottság a jellemző.Talajaik az időszakos átnedvesedés után kiszáradnak és megrepedeznek.Közben az elpárolgó víz a felszínre hozza az ionokat és közben "kivirágzik" a szik.
Jellemzőek a Hortobágyon,a Kiskunságon és a Körös-vidéken.
A száraz szikesek szélsőséges élőhelye a vakszik. ,ahol a talaj felszíne a sók felhalmozódásától fehér színű lesz.A nedves szikesekre a szikfoknövényzet a jellemző.Növényeik:orvosi székfű(kamilla),sziki cickafark,réti ecsetpázsit,sziki boglárka,sziksófű.
A víz által befolyásolt intrazonális társulások.
A tavakban és a folyók csendesebb öbleinek mélyebb,nyílt vizeiben lebegő hínáros társulás jöhet létre.pl.békalencsefajok,vízidara,vízipáfrány
A sekélyebb vizekben gyökerező hínártársulás alakulhat ki.Az itt élő növények a víz aljzatában gyökereznek.pl.fehér tündérrózsa,hínáros békaszőlő,tüskéshínár,békaliliom.
A parthoz közelebb érve kialakul a nádas.Olyan növények alkotják,melyek 1-2 méteres sekély parti vízben gyökereznek,de fotoszintetizáló leveleikkel magasan a vízszint fölé emelkednek.Uralkodó növényei:nád,tavi káka,gyékény.
A nádasnak a part felől érkező fizikai és kémiai szennyezőanyagok kiszűrésében van óriási szerepe.
A partra kiérve sekélyvizű v. csak időszakosan vízzel borított területeket találunk.Itt alakulnak ki a magassásos társulások,melyek a vizet szegélyező nádasok és mocsárrétek v. a láprétek között képeznek átmenetet.Legjellegzetesebb fajaik a sások közül kerülnek ki: parti-,borzas-,mocsári- és bókolósás valamint a zsombéksás.A szukcesszió következő állomásánál kettéválik a fejlődési folyamat.A lefolyástalan,pangóvizes területeken láprét,a friss vízellátású ,üde talajú,nyáron kiszáradó területeken mocsárrét alakul ki.
A lápréteken az elpusztult növényzetből az oxigénszegény talajban tőzeg képződik.A kékperje mellett a muharsás,buglyos szegfű és a csermelyaszat is gyakran előfordul.A kiszáradó lápréteket a kaszálás tartja fenn tartósan.
A mocsárrétek talaja a növények számára sokkal előnyösebb,hiszen csak időszakos a vízborítottság és nyáron a területek kiszáradhatnak.A talajban nincs tőzegképződés,ezért nagyon könnyen továbbléphet a szukcesszió.Fennmaradásukat kaszálással esetleg legeltetéssel lehet biztosítani.Mindegyik társulás igen variábilis,vagyis igen gyakran keverednek egymással.Fontos szerepük vana takarmányozásban.
A víz által befolyásolt intrazonális társulások szukcessziós sorának következő típusa a bokorfüzes.Ez elsősorban az Alföld feltöltődő,elláposodó mocsarainak jellegzetes társulása.
A gyarapodó talaj lehetővé teszi az erdőtársulások megjelenését.A rendszeres vízellátottságú területeken alakulnak ki a láperdők.Jellemző fájuk az éger.Fontos jellemzőjük,h. mohaszintjük fejlett.
A ligeterdő időszakos vízborítottságú területeken,nagyobb folyók mentén és elsősorban ártereken alakul ki.Az árterek mélyebb fekvésű részein fűz-nyár ligeterdő(puhafa ligeterdő),míg a magasabb részeken a tölgy-kőris-szil ligeterdő (keményfás ligeterdő) a jellemző.
A fűz-nyár ligeterdők társulásalkotói a különböző fűzfajok mellett a fekete nyár,esetleg az éger.
A tölgy-kőris-szil ligeterdőt klimaxtársulásnak tekinthetjük.Jellemző faja a kocsányos tölgy,mely a magyar kőrissel és a vénic szillel keveredik.Gazdag a cserje és gyepszint.
A domborzat és az alapkőzet által befolyásolt intrazonális társulások.
Hegységeink lejtőin a kitettség (északi v.déli) és a csekély talajborítás miatt az alapkőzet fizikai-kémiai összetétele is módosítja az életközösségek összetételét.
Ahol a növényzet hézagosan borítja a felszínt,ott nyílt sziklagyepek alakulnak ki.(pinír társulások)
A vulkáni eredetű,szilikátos kőzeten pl.Balaton-felvidék és a Bükk egyes területein szilikát sziklagyepek alakulnak ki.Csak igénytelen fajok képesek itt megélni.A fűfélék mellett a vizet raktározó pozsgás növények a jellemzőek.
A mészköves területeken pl.Bükk és Aggteleki hg. mészkő sziklagyepek jelennek meg.Fajaik:nyúlfarkfüvek,kőtörőfüvek,kövirózsa.
Dolomit hegységeink pl. Budai hg.,Vértes,Keszthelyi hg. déli-délnyugati lejtőin a dolomit sziklagyepek fejlődnek.Jellemző faj:pilisi len,deres csenkesz,kövér daravirág és ködvirág.
A nyílt sziklagyepek fokozatos záródása után lejtősztyepprétek keletkeznek.Az alapkőzet közvetlen hatását a vastagabb,humuszban gazdagabb talajréteg itt már mérsékli.Elsősorban a keskeny levéllel rendelkező csemkesz-árvalányhaj-fajok a fő társulásalkotók.Kettős-tavaszi-őszi- virágzás a jellemző.
A középhg.-k száraz szikláinak mélyedéseiben felszaporodó humusz lehetővé teszi a fásszárú növények megjelenését is.Nyílt erdőtársulások,molyhos tölgyesek alakulhatnak ki.A sziklás hegygerinceken és -csúcsokon laza lombkoronájú hársas-kőrises,fás zárótársulás alakul ki.

Hegyi kaszálórét
Középhegységeinkben és dombvidékeinken az erdőirtások következtében jött létre ez a kaszálással fenntartott,kezelt gyeptársulás.A fűfélék közül a vörös- és juhcsenkesz,valamint a réti ecsetpázsit a jell.A nyár eleji virággazdagság képviselői a terebélyes harangvirág és az üstökös pacsirtafű.
Szurdokerdők
A szurdokerdők hegyvidékeink mély,hűvös nedves és párás,meredek falú völgyienek jelegzetes társulása.A gazdag lombkoronát a bükk, magyar kőris és a juhar alkotja.Számos havasi növényritkaságot pl.havasi iszalag,sárga ibolya,havasi ikravirág - őriznek.
Magaskórós társulások
A talajvízhez közeli felszíneken,a tápanyagban gazdag talajokon,a vizek és rétek közötti keskeny sávban,a patakok és csatornák üde talaján jellemzőek.Tagjai érzékenyek a kaszálásra és legeltetésre.
Gyomtársulások
Természetes közegben nem voltak versenyképesek,így kiszorultak a természetes életközösségükből.Számukra az emberi tevékenység nyit meg előnyös élettereket.E tápanyagigényes fajok gyors szaporodásuknak köszönhetően rövid idő alatt kihasználják a termőhely tápanyagkínálatát.Faji összetétele nagy diverzitást mutat.Megkülönböztetünk vetési és romtalaj-gyomnövényzetet.Vannak olyan növénytársulások,melyek mind2 csoportban megtalálhatóak. pl.libatopfélék,disznóparéjfajok és egyes fűfélék.
Romtalaj(rudeális talaj) növényei:táplálkozásukban nagyobb mennyiségű nitrogént igénylő,zavart élőhelyen jellemző fajok(pl.beléndek,csalán)
Telepített társulások
Az elpusztult természetes erdők helyére az ember nyár-,erdeifenyő és feketefenyőfajokat vagy kácokat telepített.Ez azonban csak rövid távon nyújt előnyt feldolgozható faanyag révén.Hosszútávon kifejezetten káros,hiszen az adott élőhely talaját megváltoztatják.A telepített erdők fáit szabályos alakzatokba ültetik.Életüket az ember szabályozza,élőviláguk szegényes.

Flóra
Valamely terület növényfajainak az összességét jelenti.A fajok jelenlegi elterjedési területe a földtörténeti múlt során alakult ki.Elsősorban a földrajzi és éghajlati tényezők határozzák meg.(geológiai és klimatikus tényezők)A Földet 6 flórabirodalomra osztják:
    - ausztráliai
    - fokföldi
    -antarktikus
    - óvilági trópusi 
    - újvilági trópusi
    - északi 
Fauna
Valamely terület állatfajainak összességét jelenti. 




5.3 Bioszféra

Ökológia (környezetbiológia): Az egyed feletti szerveződési szinteken tapasztalható jelenségekkel és azok okaival foglalkozó biológiai tudomány. 

Ökológiai környezet (környezeti tényezők): a populációt (közösséget) körülvevő környezet azon elemei, melyek a populációra tényleges hatást fejtenek ki. A környezeti tényezők így minden populáció vagy közösség esetében egyedileg értelmezendők. Lehetnek élettelen (antibiotikus) vagy élők (biotikus tényezők).

A GAIA-elmélet
    A földfelszín, a víz és a levegő közös tulajdonsága, hogy életfeltételeket biztosítanak, élőhelyül szolgálnak. A szárazon és vízben élő számos élőlény együttese egy magasabb rendszert, bioszférát alkotnak. Sokféle növény, állat, mikroorganizmus életközösséget, társulásokat alkotva él együtt. Segítik egymást és versengenek is: hosszabb távon is jól működő rendszert alkotnak. A földi bioszféra nagy, rendkívül bonyolult, összetett működésű rendszer. 
    Két kutató, J. E. Lovelock és L. Margulis, a szervezettségnek e szintjét úgy tekinti, mint egyetlen gigantikus – Föld méretű – szervezett élet megnyilvánulását. A Föld bioszféráját, légkörét, óceánjait és talaját magába foglaló komplex lényt Gaiának nevezték el. (Gaia a görög mitológiában a Föld istennője). 

Gaia: az a (kibernetikai) rendszert alkotó teljesség, amely igyekszik a legkedvezőbb fizikai és kémiai környezetet fenntartani az élet számára ezen a bolygón. 
    A Gaia önszabályozó tevékenységének – homeosztázisnak – a legnagyobb részét feltehetően a mikroorganizmusok végzik.
    A Gaia-elmélet elfogadása nélkül is belátható, hogy a földi ökoszisztémában érvényesülő dinamikus (biológiai) egyensúly fenntartása rendkívül fontos az élet szempontjából. 

Az emberi tevékenység következményei

    A természet javai rendkívül sokfélék. Egyesek közülük közvetlenül felhasználható anyagi (materiális) javak. A materiális javak maguk az élőlények, bizonyos részeik, illetve szervezetük bizonyos anyagai. Például az élelmiszerek, a gyógyhatású anyagok, élelmiszeripari-, gyógyszer- és textilipari alapanyagok, a biomassza-energia.
    Szolgáltatásnak nevezzük az élőlények és közösségeik által létrehozott állapotokat és folyamatokat, melyek nélkülözhetetlenek az emberi élethez. Ezek az állapotok és folyamatok lehetnek emberi beavatkozástól mentesek, de ember által irányítottak is. 
    Ma a fajok kihalásának elsődleges oka az élőhelyek átalakítása. Jelenleg a legfajgazdagabb trópusi élőhelyek pusztulnak gyors ütemben.
    Az ember jelentősen módosít a biodiverzitáson az elemek körforgásába történő beavatkozással. A műtrágyázás és más emberi tevékenységek nyomán megnőtt az életközösségek élőlényei számára elérhető nitrogén és foszfor mennyisége. 

Eutrofázió folyamata

Az eutrofizálódást a növényi tápanyagok, főleg a foszfátok és a különböző nitrogénionok (nitrit, nitrát, ammónium) túlzott megjelenése, felszaporodása indítja meg.
1.    A magas tápanyagkoncentráció a növényi plankton nagymérvű elszaporodásához (vízvirágzás) vezethet. Ez a vízfelszínt elborítja, és meggátolja, hogy a fény az alsóbb rétegeket is elérje. Ezáltal a mélyebb rétegekben csökken a növények növekedése és a biológiai diverzitás.
2.    Az elpusztult növényi planktont a baktériumok lebontják (remineralizálják). Ez a folyamat a vízben lévő oxigént használja fel. Így a mélyebb rétegekben nem marad elég oxigén az állatok légzésére. Emiatt elpusztulnak vagy elvándorolnak. 
3.    A vízben egyre szaporodik a szerves anyag mennyisége. Ennek következtében új fajok is megjelennek. Néhány faj ugyanakkor eltűnik.
4.    jelentős pusztulás és a szervesanyag felhalmozódás következtében lassan feltöltődik a meder (medence).

    Az emberi tevékenység – ipar, közlekedés, mezőgazdaság – nyomán számos további káros vegyi anyag kerül a környezetbe. Ezek változatos módon károsíthatják az élővilágot.
    Az emberi tevékenység, főleg a növekvő emberi mobilitás miatt fokozódik az elszigetelt térségek közötti fajcsere és az idegenhonos fajok térhódítása. Első ránézésre a befogadó társulás fajgazdagsága növekszik a behurcolt fajokkal. A valóságban azonban ezek közül jónéhány olyan mértékben elszaporodik, hogy ezzel befolyásolja esetleg kiszorítja az eredeti élővilágot.

A bioszféra jelene és jövője

    Az ipari forradalom, a technikai fejlődés – főleg az utolsó százötven évben – már nem csak az élőlényeket befolyásolta. Az ember a fejlődésre hivatkozva szabályos rablógazdálkodást folytat a természeti javakkal és a környezettel szemben. Mind több olajat, szenet, vasat, acélt, energiát és műszaki alkotást használunk fel. Megnőtt a termelés, ezzel együtt a fogyasztás is. Kialakult a fogyasztói társadalom.

Globalizáció: mindazok a társadalmi, gazdasági és környezeti jelenségek és folyamatok, melyeknek a hatása nem szűkíthető le országos, regionális vagy térségi szintre, hanem a Föld egészére kiterjed.

Az emberiség globális problémái

    Fajunk egyedszáma folyamatosan, sőt egyre gyorsabban gyarapszik. A népesség növekedése a 90-es évekre számos alapvető természeti erőforrás hiányához vezetett. Így például a termőföld és a víz egy főre jutó mennyisége számottevően csökkent. A népesség a Földön való eloszlásának egyenlőtlensége élelmezési gondokat eredményez. A túlnépesedés eredményeként jelentkező szegénység magával hordozza az analfabetizmust. 
    A gyors mezőgazdasági növekedés a műtrágya és a növényvédőszerek használatának ugrásszerű növekedését vonta maga után. A mezőgazdasági művelésbe fogott területek növekedése az erdőirtás, a szűzföldek megművelése, a mocsarak lecsapolása, a legelők feltöltése eredményeként visszahatott a természetes élővilágra.
    A világ vízfogyasztása meredeken nő a talajvíztartalékok pedig lassan kimerülnek.
    Ha a légkörben megnő az üvegházhatású gázok (szén-dioxid, metán, dinitrogén-oxid, halogénezett szénvegyületek, ózon) mennyisége, ez erősíti a hőelnyelést és felmelegíti az éghajlatot. A fosszilis tüzelőanyagok elégetése és az erdőirások is felmelegedést okozhatnak. A felmelegedéssel járó változások: a párolgás felgyorsulása, a folyók vízhozamának csökkenése, a nyári csapadék csökkenése a kontinentális területeken és a tengerszint megemelkedése. A felmelegedés az ökoszisztémák pusztulásához vezethet.
    A termelés és a fogyasztás igényeinek kielégítése folyamatosan növeli a melléktermékek és a hulladék mennyiségét. Szaporodnak a szennyezőanyag- és mérgezőanyag lerakó helyek.
Civilizációs hatások és ártalmak

    A hulladék a civilizáció „terméke”.
Hulladék: azok az anyagok és tárgyak, amelyek az ember mindennapi élete, munkája és gazdasági tevékenysége során keletkeznek, és a keletkezésük helyén (gyárak, üzemek, háztartás stb.) haszontalanná váltak. Tőlük a birtokosuk megválik, megválni szándékozik, vagy megválni köteles. A hulladék újrafelhasználásáról, újrahasznosításról gondoskodni kell. Magyarországon a 2000. évi XLIII. Törvény szabályozza a hulladékkezelést és a hulladék-kategóriákat.
    Az újrafelhasználás azt jelenti, hogy egy terméket ismét eredeti rendeltetésének megfelelően használnak fel. Pl. újratölthető üvegpalackok. A hulladéknak vagy valamely összetevőjének a termelésben vagy szolgáltatásban történő felhasználását újrahasznosításnak nevezzük. Ez a folyamat irányulhat a hulladékban lévő különböző (szerves és szervetlen) anyagok visszanyerésére, újrafeldolgozására vagy a hulladék anyagaiban rejlő energia felhasználására.
    Az egyes hulladékösszetevők külön-külön, anyagfajták szerint történő begyűjtését szelektív hulladékgyűjtésnek nevezzük.
    Az ártalmatlanítás az a folyamat, amely során a hulladékok a környezetet veszélyeztető, szennyező, károsító hatását megszüntetik.

A természet védelme nemzetközi szinten

A Ramsari Egyezmény
    Az UNESCO 1970-ben indított „Nemzetközi Bioszféra Program – Ember és Bioszféra” elnevezéssel kutatási programot a természeti környezet megóvásáért. Ennek keretében rezervátumokat jelöltek ki. A bioszféra rezervátum abban különbözik a többi védett területtől, hogy nem csak védelmi célokat szolgál. Célja a természetes és természeteshez közel álló ökológiai rendszerek, ezen belül a növény- és állatfajnak és azok génkészleteinek megőrzése.
    A Ramsari Egyezmény a vizes területek, valamint a vízi ökoszisztémák megőrzése érdekében globális szinten lép fel.

Természetvédelmi programok
    Az UNESCO (az ENSZ Nevelésügyi, Tudományos és Kulturális Szervezete) kezdeményezésére jött létre a világ kulturális és természeti örökségeinek megóvását célzó egyezmény. Célja, hogy elősegítse – a világörökség definiálásán keresztül – az emberiség kulturális és természeti örökségének védelmét.

A bioszféra jövője

    A földi élet, a bioszféra fennmaradásának és továbbfejlődésének, evolúciójának alapja a biológiai sokféleség. A vég nélküli önfenntartó folyamatban az élet minden formájára szükség van, a legkisebb egysejtűtől az emberszabású majmokig.
    Felelőtlen létünk végzetesen veszélyezteti a Föld élőlényeinek létét, és ezzel a saját életünket is. A becslések szerint 2050-re a ma élő fajok 25%-a kipusztulhat, ha nem történik jelentős intézkedés a védelmük érdekében.
    A szegénység felszámolása a fenntartható fejlődés legfontosabb célja. Elengedhetetlen a környezet állapotának javítása, az emberi egészség védelme.
    A mezőgazdasági termelés központi szereppel bír a fenntartható fejlődés szempontjából, mégis számos gazdálkodási technika veszélyezteti a hosszú távú fejlődést. 
Környezetünk védelme alapvető és elengedhetetlen.
    Megegyezés született az energiahordozókhoz való minél szélesebb hozzájutásról is. Fontos, hogy elsősorban a megújuló energiaforrások (például nap- és szélenergia) kihasználása kerüljön előtérbe.
    A Földünk fenntartható fejlődése nem csak társadalmi szinten jelent feladatokat. Minden embernek, minden egyénnek nagyobb a felelőssége. 
    Úgy kell cselekednünk, hogy biztosítsuk a Föld emberi és ökológiai közösségeinek hosszú távú fennmaradását és virágzását. Ne feledjük, tetteink szabadságát a következő nemzedékek szükségletei minősítik és hozzák meg.

Bioszféra fogalma: a Föld felszínének azon részét, amelyet az élőlények benépesítenek. Ezt az elnevezést Lamarck használta először. A bioszféra a Földet övező burok, amely a szilárd kéregnek (Litoszféra), vízburoknak (Hidroszféra) és a légkörnek (Atmoszféra) azon része, amelyben élet lehetséges.





Az ökológiai rendszerek
(ökoszisztémák)


    Az ökoszisztéma szó szerint ökológiai rendszert jelent. Bármely biológiai objektum, amely rendelkezik a rendszer- és ökológiai kritériumokkal, ökorendszernek tekinthető. A rendszer fő kritériumai, hogy komponensei egymással tényleges kapcsolatban legyenek és működőképes legyen.

Az ökoszisztémák csoportosítása
    Az ökoszisztéma méretét tekintve kicsi és nagy, szerkezete egyszerű és összetett lehet.
1.    Természetes ökoszisztéma: olyan teljes, stabil, önszabályozó (autoregulatív) életközösségek rendszermodellje, amelyek működésükhöz nem igényelnek külső beavatkozást (pl. nem telepített és nem művelt esőerdők. Lápok, mocsarak, tavak stb.). Arányuk napjainkban már kicsi és területük egyre szűkül.
2.    Félkultúr ökoszisztémák: azon életközösségek rendszermodellje, amelyek fennmaradásához, működéséhez az ember kismértékű beavatkozása szükséges (telepített erdők, legelők, parkerdők).
3.    Kultúr ökoszisztémák: csak az ember rendszeresen szabályozó tevékenysége mellett működőképes életközösségek (pl. mezőgazdasági kultúrák – búzatábla, gyümölcsös, stb.).

Az ökoszisztéma struktúraelemei
    Az ökoszisztémák igen bonyolult rendszerek, amelyek sok fizikai-, kémiai- és biológiai részrendszerek integrálódása révén működnek. E rendszerek az ökoszisztéma struktúra elemei. Az ökoszisztémák biotikus és antibiotikus komponensekből tevődnek össze. 

A bioszféra anyag- és energiaforgalma

A bioszféra anyagforgalma
    A bioszférában az anyag szüntelen körforgást végez. Az amyagáramlás során az egyes biogén elemek a szervetlen elemek alkotóiként az élettelen környezetből az élő szervezetek alkotóivá válnak, majd lebontás során visszakerülnek a szervetlen környezetbe. Így az élővilág újra és újra felhasználja a biocönózisokba egyszer már beépült, majd újra szabaddá váló molekulákat. Az anyagforgalom szoros kapcsolatban áll a geokémiai folyamatokkal, hiszen egyes elemek hosszú időre kikerülhetnek a szerves anyag körforgalmából. Ezért a bioszféra szerveződési szintjén helyesebb biokémiai körforgalomról beszélni. A biogeokémiai folyamatok egyik kisebb köre a biológiai ciklus az egyes biocönózisokban, egy nagyobb köre az egész bioszférában zajlik. A folyamatokban részt vevő elemek egymástól eltérő, sajátos lefutású ciklusok tagjaiként működnek közre.

A szén körforgalma

A termelő szervezetek számára a levegő szén-dioxid- és a víz szén-dioxid tartalma jelenti az elsődleges szénfelvételi lehetőségét. A fotoszintézis szén-dioxid megkötése és a szerves molekulába való beépítése a földi élet alapja. A beépített szerves anyagok egy részét a növények légzésük során lebontják, szén-dioxiddá és vízzé oxidálják, a felszabaduló energiát pedig hasznosítják. Így a beépített szén egy része a kilégzés során azonnal visszakerül a levegőbe. A fogyasztók légzési folyamatai is növelik a levegő szén-dioxid készletét. A szerves anyagok formájában elrakódó szén egy része végigvándorol a táplálkozási láncon, a lebontó szervezetek testanyagaiba épülve újra és újra visszakerülhet valamelyik táplálkozási szintre. A szén egy része hosszú időre kikerülhet a körforgalomból kőszén, kőolaj, földgáz vagy karbonátok formájában. A szén egy része a lebontó szervezetek eredményeképpen szén-dioxid formájában – a teljes folyamaton végigfutva – kerül vissza a talajból a légkörbe.

A nitrogén körforgalma

A nitrogén, mint a fehérjék és a nukleinsavak építőeleme, nélkülözhetetlen biogén elem. A termelő szervezetek a nitrogént a talajból rendszerint ammónium vagy nitrátionok formájában veszik fel.
A levegőből – amely a N2 fő készleteit tartalmazza – elektromos kisülések alkalmával kerül a talajba. A villámlások során ugyanis a nitrogén oxidálódik, a keletkező nitrogén-oxidok vízben jól oldódó nitrogén-dioxiddá alakulnak, majd a csapadékvízben oldódva, nitrátionok formájában a talajba kerülnek. A levegőből nitrogénnyerés másik módja a nitrogénkötő baktériumok, algák, stb. tevékenysége révén valósul meg. A növények fő nitrogénforrása az elpusztult szerves anyagok lebontásából származó nitrogénfelvétel, sók formájában. A rothasztó baktériumok és különböző mikroszkópikus gombák a lehullott leveleket, elhullott állatok tetemeit stb. lassú folyamatok során lebontják. Ennek eredményeképpen ammónia szabadul fel. Az ammónia vízben nagyon jól oldódik, ezért a talaj és a légnedvesség azonnal – ammóniumion keletkezése közben – oldja. A talaj nitrifikáló baktériumai az ammóniumot nitritté, majd nitráttá oxidálják. Anareob körülmények között a denitrifikáló baktériumok tevékenysége a nitrátot nitritté, majd végül nitrogénné redukálja vissza, ez a talaj nitrogénszintjének csökkenését eredményezheti.
    A talajok nitrogénforgalmát a humuszvegyületek is befolyásolják. A szervesanyag-lebontás során keletkező humuszvegyületek egyrészt nitrogénben gazdag oldalláncokat tartalmaznak, másrészt ammóniát kötnek meg. a természetes nitrogén-körforgalom egyensúlyát az emberi beavatkozás nemegyszer megbontja. Főleg az ipari létesítmények légszennyező hatásaként jelentős mennyiségű nitrózus gáz juthat a levegőbe, amely a csapadékvízben oldódva savas esőként jut vissza a földre. A lehulló salétromsav a növényeket károsítja, és a talajban felhalmozódva a nitrátszint nemkívánatos emelkedését eredményezi. Hasonlóan a felelőtlen műtrágyázás is meg növelheti a talajok nitrátszintjét.

A víz körforgalma
    A bioszférában a víz körforgalma nagyrészt az élőlényektől függetlenül zajlik. Az óceánok, a tengerek, a folyók és tavak vize a hőmérséklet hatására párolog. Az elpárolgó víz a magasabb légrétegekbe jutva lehűl, felhőket képez, majd csapadék formájában a földre visszahull. A talajra hulló víz egy része elszivárog, másik része elpárolog, és közvetlenül a levegőbe kerül. A felvett víz nagy részét a növények elpárologtatják, tehát a víz változás nélkül halad keresztül a növényeken.

A bioszféra és a biocönózisok energiaforgalma
    A bioszféra nyílt anyagi rendszer. Különböző energiaformák egymásba történő átalakulása során az átalakuló energia egy meghatározott hányada szükségszerűen hőenergiává alakul. A biocönózisok energiaátalakulási folyamatai energiaveszteséggel járnak, amelyeket folyamatosan pótolni kell. Az energia pótlása a bioszférában a Nap sugárzó energiája révén történik. 
    A rendszerbe belépő energia elsődleges megkötése – fixálása – a termelők segítségével valósul meg. a termelők színanyagai veszik át a fotonok energiáját és a sugárzó fényenergiából a növényi szövetekbe sokfelé felhasználható kémiai energia lesz. 
    Az elsődleges fogyasztóktól a másodlagos fogyasztókig, onnan a harmadlagos fogyasztókhoz kerül a kémiai energiát hordozó szerves vegyület. Az egyes szintekről a magasabb szintekre jutó energia egyre nagyobb hányadában vész el, mert részben az adott táplálkozási szintek élőlényei használják fel életfolyamataikhoz, részben pedig elkerülhetetlen a hőveszteség miatt. Emellett az energia egy jelentős hányada az elpusztult szervezetek szerves anyagainak lebontása révén távozik el a biocönózisból. 
    A folyamat során az anyagkörforgalom és az energiaáramlás egymástól elválaszthatatlan összefüggésben zajlik. Ameddig  azonban az anyagok egy jelentős hányada különböző körfolyamatok részeseiként újra és újra felhasználódik, az energia keresztülhalad a rendszeren. Mindig csak egy irányba áramlik, és állandó hőveszteség jellemzi, amely eltávozik a rendszerből. A biocönózisok anyagai energiában szegény állapotban a fotoszintézis folyamán energiával töltődnek. A rendszeren végighaladva állandó energiaveszteséggel tudnak csak szintről szintre továbbhaladni, végül újra energiaszegény állapotban visszajutnak a kiindulás szintjére, miközben a felvett energia a rendszerből eltávozott. 

A bioszféra és a biocönózisok produkciója
A bioszférában végbemenő szervesanyag-termelési folyamatokat közös néven biológiai produkciónak nevezzük. A termelő szervezetek biológiai produkciója az elsődleges (primer) produkció. A fogyasztó és a lebontó szervezetek szervesanyag-termelő folyamatai képezik a másodlagos (szekunder) produkciót.
    Egy adott területen , adott időpontban található élőlények összessége a biomassza. A biomassza értéke lehet közelítően állandó, és lehet változó is. Közelítően állandó azokban a biocönózisokban, amelyekre a dinamikus egyensúlyi állapot jellemző.  A rendszer szervesanyag-termelése és -vesztesége kiegyenlíti egymást. 
    A bioszférában a legnagyobb biomasszaértékkel a trópusi síkságok társulásaiból álló biomok rendelkeznek, a trópusi esőerdők. A sarkok felé, valamint a magasabb hegyeken felfelé haladva a biomasszaérték fokozatos csökkenése a jellemző.
    A bioszférában a biocönózisok produkciója különböző tényezők együttes hatásainak  eredményeképpen jön létre. Általában a megfelelő energiaforrás jelenléte (elegendő fény), kellő mennyiségű szervetlen agyag (szén dioxid, víz ásványi ionok) kell ahhoz, hogy megfelelő mennyiségű termelő szervezet alakuljon ki. 
    A táplálékpiramis biomasszapiramis is egyben. A piramisban a termelőktől kezdve a fogyasztók felé haladva a biomassza egyre kisebb, a szervesanyag-, illetva az energiaveszteség pedig egyre nagyobb lesz.




5.5 Környezet- és természetvédelem

Az ipari forradalom, a technikai fejlődés nemcsak az élőlényeket, hanem a környezetünket is befolyásolta. Az ember a fejlődésre hivatkozva szabályos rablógazdálkodást folytat a természeti javakkal és környezettel szemben. Mind több olajat, szenet, vasat,acélt,energiát és műszaki alkotást használunk föl. Megnőtt a termelés, ezzel együtt a fogyasztás is. Kialakult a fogyasztói társadalom.

    Globalizáció: mindazok a társadalmi, gazdasági és környezeti jelenségek és folyamatok, melyeknek a hatása nem szűkíthető le országos, regionális vagy térségi szintre, hanem a Föld egészére kiterjed.
Az emberiség globális problémái:
    Népességnövekedés (fajunk egyedszáma folyamatosan, sőt egyre gyorsulva nő, mely alapvető természeti erőforrás hiányához vezetett pl.: termőföld és vízmennyiség egyedszámra jutó hányadának csökkenése)

    A népesség Földön való eloszlásának egyenlőtlensége élelmezési gondokat eredményez.A túlnépesedés eredményeként jelentkező szegénység magával hozza az analfabetizmust.
    A gyors mwzőgazdasági növekedés maga után vonta a műtrágya és növényvédő szerek fokozott alkalmazását.
    A világ vízfogyasztása meredeken nő, a talajvíztartalékok azonban lassan kimerülnek.
Ha a légkörben megnő az üvegházhatású gázok (CO2, metán, dinitrogén-oxid, halogénezett szénvegyületek, ózon) mennyisége, ez erősíti a hőelnyelést és felmelegíti az éghajlatot. A fosszilis tüzelőanyagok elégetése és az erdőirtások is felmelegedést okozhatnak.

    Fosszilis tüzelőanyag: földtörténeti ókorból származó növényi és állati eredetű ásványi anyag (szén, olaj, gáz) elégetéséből nyert energia.

    Környezetszennyezés: a természet és a környezet egyensúlyát befolyásoló hatások összessége, okozhatják természeti katasztrófák, illetve az ember. Visszafordíthatatlan folyamatokat indít el.
    A környezetszennyezés a szennyezőforrás kibocsátásaiból indul ki. A kibocsátott anyag elterjed, majd behatol és szennyezi az adott környezetet.

A talajt károsító hatások
    A földkéreg legfelső, termékeny rétege, a talaj természeti erők és emberi tevékenység következtében is károsodhat. Kialakulhat erózió, amely a folyóvíz, a szél (defláció), illetve a jég pusztító munkája.
    A talaj tápanyag ellátottságát ronthatja a termesztett növények nem megfelelő elhelyezése, esetleges együttvetése, és a vetések egymást követő cseréjének hiánya. A rossz vízgazdálkodás és a túlzott gépesítés a talaj szerkezetét teheti tönkre.
    A talajszennyezésnek vagy talajszennyeződésnek azt a folyamatot nevezzük, amelynek során a talajba olyan szennyezőanyag kerül (pl. hulladék), vagy halmozódik fel (pl. kiválás), amely a minőségét rontja.
    A műtrágyák nem megfelelő alkalmazása talajszennyezést okoz. Túladagolásuk, helytelen arányuk a talaj és a talajvíz ionösszetételének és kémhatásának a megváltozását eredményezheti.
    A talaj kémiai szennyezését a növényvédő szerek (peszticidek) nem megfelelő használata okozhatja.: gyomirtószerek, rovar illetve gombairtók nemcsak a célélőlényeket irthatják, így felborulhat a tápláléklánc (táplálkozási piramis) szintjeinek aránya.

A vizeket károsító hatások:
    A víz biológiai szempontból és élettérként is nélkülözhetetlen az élőlények számára.
Vízminőség:a víz fizikai,kémiai és biológiai tulajdonságainak összessége.
    A mezőgazdasági műveléssel, az ipari tevékenységgel és a háztartásokból kikerülő anyagokkal jelentősen megváltozhatnak a víz kémiai jellemzői. A víz kémiai jellemzőit az oldott gázok (O2, CO2, H2S, NH3, CH4) a szervetlen só ionjai pl.: Na, K, Ca2, Mg2, a vas, a nitrogén és a foszfor számos ionja) és az oldott, folyékony, vagy szilárd formában jelenlévő szerves vegyületek alakítják ki. 
    A vizek biológiai tulajdonságát a benne lévő élőlények összessége adja.
    Vízszennyezésnek tekintünk minden olyan hatást, amely a víz minőségét negatív irányba változatja meg. A szennyvízben lehetnek mérgező (toxikus) a víz színét ízét szagát megváltoztató (organoleptikus) anyagok. 
    A vizeknek van egy természetes öntisztulási folyamata, mely egy bizonyos határig képes ellensúlyozni az ökológiai egyensúlyt megbontó hatásokat. Az öntisztulási folyamatot jelentősen befolyásolja az oldott O2 mennyisége. Ezt módosítja a víz hőmérséklete és a vízben található szerves anyag. Ha a baktériumok elszaporodnak egyre több O2 fogyasztanak. O2 hiány az élőlények fokozott pusztulását eredményezi. A mérgező anyagok pl.: fenol, fémionok vízbe kerülése is gátolja az öntisztuló képességet. A nagy hatású növényvédő szerek enzimgátló hatásúak. Az egyik legjelentősebb környezet károsítást a DDT okozta. (Diklór-difenil-triklór-etán). A vizet szennyező anyagfajták megoszlásában első helyen a kőolaj és származékai szerepelnek.
    A víz felszínén úszó olajszennyeződés elzárja a légköri O2 és a fény útját, rontja az ökológiai viszonyokat. A szintetikus mosószerek, főleg a háztartásokból, a kommunális szennyvizekből kerülnek az élő vizekbe. A vízfelszínt habbal vonhatják be, mely ugyanúgy meggátolja a gázok kicserélődését, mint az olajszennyeződés. Foszfát tartalmuk miatt jelentősen elősegítik az eutrofizáció folyamatát.

A légkört károsító hatások:
    A légszennyezés természetes forrása a víz, az élőlények, és a talaj lehet. Az innen kikerülő anyagok (CO2, vízgőzből visszamaradó sók, por, SO2, H2S, NH3, korom, pollen stb.). 
    Beszélhetünk mesterséges légszennyeződésről is. Ilyen emberi tevékenységek pl.: energiatermelés, fűtés, közlekedés (kipufogógázok, ólom, szénmonoxid, nitrogénoxidok) és a bányászat. Minden szennyezőanyag veszélyes globális problémákat okoz. Ilyen pl. CO2. Fontos szerepet tölt be a fotoszintézisben és a föld sugárzási mérlegének kialakításában. A rövid hullámhosszúságú sugarakat átengedi, de a felszínről visszavert nagyobb hullámhosszú hősugarakat jelentős mértékben elnyeri, így nem engedi távozni a hőt. Mind erősebben érvényesül az üvegházhatás, mely klímaváltozást, illetve földünk globális felmelegedését vonhatja maga után. Az elmúlt száz évben mintegy 0,6 °C fokkal nőt a légköri átlaghőmérséklet, így nőhet az extrém időjárási események száma és intenzitása is. Földünk magas légköri zónájában az O2 a napsugárzás UV sugarainak energiája következtében O2-ből ózonná (O3) alakul. Az ózon az UV sugarak energiájának nagy részét elnyeli, így megóvja az élőket a nagy energiájú, halálos sugárzási dózistól. Az ózonréteg fokozatosan vékonyodni kezdett. A földfelszín közelében viszont növekszik az ózon mennyisége, akadályozza az O2 felvételt, sérti a nyálkahártyát és roncsolja a klorofillt. A tüzelőanyagok elégetése következtében az erőművek nagy mennyiségű SO2 is szennyezik a levegőt, mely a vízzel a levegőben is reagál. Savas csapadékként hull le a földfelszínre és a vizekbe.
    Az urbanizáció (városiasodás) következménye a füstköd, vagy szmog. A szmog a légszennyezés egyik legszélsőségesebb formája. Akkor keletkezik, amikor a por, fűst, kéndioxid párával keverednek. A fotokémiai (Los Angeles tip.) szmog melegben, erős napsugárzás hatására jön létre. A téli (London tip.) szmog hűvösebb időben, kora reggel alakul ki. A szmog káros következménye lehet az asztma és tüdőödéma. 

Zaj és sugárszennyezés:
    Az emberiség kétféle hulladékot termel. Az anyagi természetű (pl. kommunális hulladék, szennyvíz) mellett az energiatermészetű hulladékok (pl. hőszennyezés, zaj) is jelentős károkat okozhatnak.
    A zaj zajforrásokból származik. Legjelentősebbek a közúti, légi, vasúti közlekedés, az ipar, valamint a szabadidős tevékenységek okozta zajok. A közlekedés okozta zajtermelésnek számos lehetséges módja van. Segíthet az útburkolat és vasúti sínek minőségének javítása, zajárnyékoló létesítmények, egyéb intézkedések pl. sebességkorlátozás, nehéz forgalom kitiltása, elkerülő utak építése.
    Az embert folyamatosan érik természetes és mesterséges sugárzások is. A kozmikus és földkérgi eredetű sugárzások lényeges veszélyt nem jelentenek.

Hulladékszennyezés:
    Hulladék:azok az anyagok és tárgyak, amelyek az ember mindennapi élete, munkája és gazdasági tevékenysége során keletkeznek és a keletkezésük helyén haszontalanná válnak. Tőlük birtokosuk megválik, megválni szándékozik, vagy megválni köteles. A hulladék újrafelhasznosításáról gondoskodni kell.
    Az újrafelhasználás azt jelenti, hogy egy terméket ismét eredeti rendeltetésének megfelelően használnak pl. újratölthető palackok.
    A hulladéknak vagy valamely összetevőjének a termelésben vagy szolgáltatásban történő felhasználását újrahasznosításnak nevezzük.
    Ez a folyamat irányulhat a hulladékban lévő különböző szerves és szervetlen anyagok visszanyerésére, újrafeldolgozására vagy a hulladék anyagaiban rejlő energia felhasználására.
    Az egyes hulladékösszetevők külön-külön, anyagfajták szerint történő csoportosítását és begyűjtését szelektív hulladékgyűjtésnek nevezzük. (FONTOS: megelőzés, elővigyázatosság, gyártói felelősség, megosztott felelősség, elérhető legjobb eljárás elve).

Az energiaforrásokat két nagy csoportba oszthatjuk:
    Megújuló (víz, szél, Nap, geotermikus energia, biomasszából származó energia)
    Nem megújuló (szén, földgáz, kőolaj)

Környezetvédelem:
    Környezetvédelem: az a tevékenység, viselkedésmód, amellyel a természetes és az ember által alakított és/vagy létrehozott környezetet az ember által okozott káros hatásokkal szemben megvédjük. A környezetvédelem elsődleges célja az ember egészségének és fennmaradásának biztosítása, a megfelelő életkörülmények kialakítása és védelme, illetve a környezet fejlesztése révén.
    Célja a környezeti ártalmak (zaj, hulladék, káros sugárzások, por) kiküszöbölése és a környezetszennyezés megszüntetése. 
    Feladata a természeti kincsekkel való ésszerű gazdálkodás. A környezetvédelem eszközei a jogszabályok, környezeti hatástanulmányok, tudományos kutatás és fejlesztés.
    Hazánk legfontosabb környezetvédelmi célkitűzéseit a Nemzetközi Környezetvédelmi Program határozza meg.

Természetvédelem:
    Célja a természet élő és élettelen értékeinek feltárása, szakszerű kezelése és megőrzése. Feladata az oltalmat igénylő természeti értékek körének meghatározása, a védelemre érdemes természeti értékek számbavétele és védetté nyilvánítása.
A világ első nemzeti parkja: Yellowstone
Magyarországon a debreceni Nagyerdő volt az első védett terület.

A védett területek típusai: 

    Nemzeti park: az ország jellegzetes, természeti adottságaiban lényegesen meg nem változtatott nagyobb kiterjedésű területe. Elsődleges rendeltetése a különleges jelentőségű, természetes növény-, és állattani, földtani, víztani, tájképi és kultúrtörténeti értékek védelme, a biológiai sokféleség és természeti rendszerek zavartalan működésének fenntartása.
    Tájvédelmi körzet: az ország jellegzetes természeti, tájképi adottságokban gazdag nagyobb, általában összefüggő területe, tájrészlete. Itt az ember és a természet kölcsönhatása esztétikai, kultúrális és természeti szempontból jól megkülönböztethető jelleget alakított ki. Elsődleges rendeltetése a tájképi és természeti értékek megőrzése.
    Természetvédelmi terület: az ország jellegzetes és különleges természeti értékekben gazdag, kisebb összefüggő területe. A védett láp, a szikes tó természetvédelmi területnek minősül.
    Természeti emlék(helyi jelentőségű védett területek): valamely különlegesen jelentős egyedi természeti érték, képződmény, illetve annak védelmét szolgáló terület. A védett forrás, víznyelő, kunhalom és földvár is ilyennek minősül.

Hortobágyi nemzeti park:
    Hazánk első és máig működő nemzeti parkja. A Hortobágy, Nagykunság, Tiszafüred, Kunhegyesi-sík és Karcag környékét foglalja magában. Jelentős részét mélyben sós és szikes talajok borítják. Jellemzőek a nagyobb szikes legelők, melynek jellegzetes faja a veresnadrág csenkesz. Ősi magyar állatfajták: szürke magyar marha, rackajuh, puli tenyésztési zajlik erre. Madárfajok: túzok, kékvércse, szalakóta, kócsagok, kanalas gém, üstökös gém, kárókatona, kuvik, rétisas. 

Kiskunsági nemzeti park: 
    A kiskunsági nemzeti parkot 1975-ben alapították. A Duna menti síkságot és a Homokhátságot öleli magába. A szikes legelők uralkodó növényfaja itt is a veresnadrág csenkesz illetve a lilavirágú sóvirág, orvosi székfű, bárányparéj és sziki őszirózsa.
    Állatvilág: fehér gólya ,túzok → túzokvédelmi program biztosítja, a vizes rétek lakója nagygoda, a kistermetű széki lile, székicsér, üregi nyúl.
    A legeltetés régi, magyar házi állatfajtákkal történik. Védett növény: törpe nőszirom, homoki legelői számos csűdfélét rejtenek.
    Vitézkosbor és légybangó különösen védettek.
    Hüllők:védett és ritka rézsikló, elevenszülő gyík, veszélyeztetett rákosi vipera.
    A Homokhátságot nyílt homokigyepek fedik laza csomókban elhelyezkedő homoki csenkesszel és a királydinnyével. Jelentős állománya az orgoványi és a bugaci területen alakult ki.

Bükki nemzeti park:
    Magyarország északkeleti részén terül el és az északi középhegységben elhelyezkedő Bükk-hegység tömbjét foglalja magában.
    A karbonátos, üledékes kőzetek karsztjelenségekben bővelkednek. A Bükk-hegység hazánk barlangokban leggazdagabb vidéke. A hírneves ősember-barlangok (Subalyuk, Szeleta-barlang, Istállóskői-barlang) kiemelkedő őskori leletek.
    Növények: sárga ibolya, északi sárkányfű, boldogasszony papucsa, pirosló hunyor.
A változatos növénytakaróhoz nagy fajgazdagságú állatvilág kötődik pl.: pannon gyík, alpesi gőte, petényi márna.
    Kultúrtörténeti értékeket közül a faszén és mészégetés emlékei, őskohó, a hámor védelme emelkedik ki.

Aggteleki nemzeti park:
    A felszín alatti természeti kincsek – Aggteleki-karszt, Szlovák-karszt barlangjai – 1995-ben felkerültek a Világ Természeti és Kultúrális Örökségének listájára. A Baradla-barlang hazánk és Európa legdíszesebb cseppkőbarlangja.
    A terület klimazonális erdős jellegű, gyertyános-, és cseres-tölgyesek tagolják. Növények: piros madársisak, vörösbarnás nőszőfű. Állatok: fekete harkály, tiszai ingola, foltos szalamandra → a nemzeti park címerállata.

Fertő-Hanság nemzeti park:
    A Fertő-tó és környéke nemcsak hazánk területén terül el, hanem egy része Ausztriához tartozik. Tájrésze a Fertő-táj és a Hanság. A Fertő-tó körüli terület a szikes rétek, puszták, nádasok világa.
Madárvilág: nagykócsag, vörös- és kanalasgém, bölömbika, nyári lúd, búbos vöcsök, barna rétihéja, barkós cinege.
    A tipikus sótűrő növényzetben bennszülött fajok is élnek pl. fertői mézpázsit, sziki sóballa, sziksófű, sziki üröm, sziki őszirózsa.
Növényvilág: fehér tündérrózsa, békaliliom, réti csík.

Duna-Dráva nemzeti park:
    A Dél-Dunántúl legnagyobb része dombsági táj, melyből a Mecsek és a Villányi-hegység szigetként emelkedik ki. A Gemenc ártéri szukcessziójának főbb stádiumait bokorfüzesek, fűz-nyár-ligetek, tölgykőris-szil ligeterdők jelzik. Különlegességük a fekete galagonya, nyári tőzike, ligeti szőlő. Állatvilágának kiemelkedő értékei a védett jégmadár, réti sas, fekete gólya, kerecsensólyom, nagykócsagok, kiskócsagok, kanalasgémek, vidra vadmacskafajok,gímszarvas állomány.
    A Somogy déli részén homokpuszta, egérlép, mocsárrét, cseres-tölgyes váltja egymást. A Dráva mentén értékes ligeterdők alakultak ki.
Duna-Ipoly nemzeti park:
    A Dunakanyart övező erdővel borított hegységeket és az Ipoly völgyének még viszonylag érintetlen szakaszát foglalja magába. A Pilisben több mint 200 barlang található, de a Visegrádi-hegységben és a Börzsönyben előfordul néhány.
    A Visegrádi andezit-hegységben a Holdvilág-árok, a Rám-szakadék, Thirring-szikla és a Vadálló kövek találhatók. Rendkívül összetett növényzetét az ártéri növénytársulásoktól a homokpuszta-gyepeken keresztül a közép- és magas hegységi vegetáció több típusáig gazdag változatosság jellemzi. Ritka növényei a magyarföldi husáng, kosborok, tárnicsok, réti iszalag és csikófark.
Állatvilág: bödöncsiga, rajzoscsiga, fóti boglárkalepke, uhu.

Körös-Maros nemzeti park:
    Nagy kiterjedésű szikes puszták, erdős puszta- és mocsármaradványok, kaszálók és ligeterdők is fennmaradtak. A növényfajok közül a bókoló zsálya, erdélyi hérics él.
Állatfajok:nagy szikibagoly lepkefaj, túzok

Balaton-felvidéki nemzeti park:
    A Balaton környezetében található vulkánkúpok (Badacsony, Szentgyörgyhegy), a dolomitos keszthelyi hegység, a mocsaras Kis-Balaton, és Tihanyi-félsziget. A Káli-medence területén kialakuló láprétek növénytani értékei: lisztes kankalin, gyapjúsás.
Csodás geológiai képződmények a Balaton-felvidék tanúhegyeinek bazaltorgonái és kőzsákjai.

Őrségi nemzeti park:
    Erdőkkel, ligetekkel tagolt táj Vas megye délnyugati sarkában található. A hajdani bükkerdők helyén szántók, rétek alakultak ki.

    A Ramsari-egyezmény a vizes területek, valamint a vízi ökoszisztémák megőrzése érdekében globális szinten lép fel. Az UNESCO (ENSZ nevelésügyi szervezete) kezdeményezésére jött létre a világ kultúrális és természeti örökségeinek megóvását célzó egyezmény → világörökségek.
    A környezetünk védelme alapvető és elengedhetetlen. A Földünk fenntartható fejlődése nemcsak társadalmi szinten jelent feladatokat. Minden egyénnek felelőssége. Úgy kell cselekednünk, hogy biztosítsuk a Föld emberi és ökológiai közösségeinek hosszútávú fennmaradását.




Molekuláris genetika

Molekuláris genetika: feltárja az öröklődés biokémiai és molekuláris alapjait.

Gén: egy fehérjét, tulajdonságot meghatározó DNS-szakasz (tágabb értelemben: hasznosuló RNS-t meghatározó DNS-szakasz).

Genetikai kód: az élőlények tulajdonságait, közelebbről azok megvalósulását lehetővé tevő fehérjék felépítését tartalmazó információk rendszere. Ezt a sejt DNS ill. egyes vírusok RNS molekulái képesek rögzíteni és továbbadni.

Allél: a gén olyan változata, mely mutáció következtében jön létre. Allélpár: homológ kromoszómák azonos génszakaszai. Vad allél: a populációban a gén legnagyobb gyakorisággal előforduló allélja. Letális allél: jelenlétével az egyed pusztulását okozó allél.

Kromoszóma: fehérjékkel összekapcsolódó DNS-molekula a sejtmagban. A kromoszómák sejtenkénti száma a fajra jellemző.

Rekombináció: a meiózis első szakaszában lezajló allélkicserélődés és a középszakaszban a kromoszómák véletlenszerű szétválasztása az utódsejt génállományának keveredését, rekombinációját biztosítja, amely fokozza a faj egyedeinek változékonyságát.

Kromatinfonál: a kromatin a kromoszóma anyaga, mely eukarióta sejtekben DNS és fehérje komplexéből áll. Láthatóvá lehet tenni festéssel, mely utal nevére is: színes anyag. A kromatint alkotó nukleinsav rendszerint kettős szálú DNS formájában van jelen. A kromatin szerveződésében szerepet játszó fehérjék a hisztonok. Ezek teszik lehetővé az eukarióta sejtekben 1.8 méter hosszúságú DNS molekula néhány mikrométerbe tömörítését; illetve hiszton fehérjéik metilációja és acetilációja révén képesek befolyásolni a génexpressziót (a génkifejeződést) is. Másrészt a kromatinnak a DNS megkettőződésében, a replikációban is szerepe van.

Homológ kromoszómák: azonos alakú, méretű, és adott helyen (lokusz) azonos géneket tartalmazó kromoszómák.


A sejtek, az élőlények működése, tulajdonságaik a fehérjék térszerkezetével függnek össze. A szemünk színét is az oda beépülő fehérje molekulák alakítják ki. A fehérjék célszerkezetét a molekulák aminosavsorrendje szabja meg.Az aminosavak sorrendjének kialakulását – közvetve – a viszonylag stabil DNS bázissorrendje határozza meg. Az örökítőanyag négyféle kapcsolatot úgy, hogy a nukleotidláncának sorrendjével megszabja a fehérjék elsődleges szerkezetét, vagyis az adott tulajdonságot.
A DNS információtartalma, azaz a bázissorrendje a nukleotidok bázispárosodási szabályának érvényesülésével kerül át a képződő RNS-molekulák irányításával, ill. működésével kerül sor a fehérje szintézisére (transzláció). Ez a centrális dogma.
Centrális dogma: az élő rendszerekben a genetikai információ áramlása egyirányú, a DNS
RNS        fehérje       tulajdonság folyamatban valósul meg.

DNS bioszintézise:
A sejt dezoxiribonukleinav-tartalma felelős az élőlény öröklődő tulajdonságainak meghatározásáért, de a molekulák biztosítják a másolatuknak az utódokba jutását is, lehetővé téve az átörökítést.
Ehhez a DNS-molekula elsődleges szerkezetében, a bázissorrendben tárolt információknak a sejt osztódása előtt meg kell kettőződnie.
Enzimek hatására a sejtmag kromatinja fellazul, a nukleoszómákról lecsavarodnak a DNS-szakaszok. A prokarióták DNS-e nem kapcsolódik fehérjékhez, vagyis nincsenek nukleoszómák. A másik eltérés, hogy amíg az eukariótákban egyszerre több ezer helyen, addig a prokariótákban csak egy helyen alakul ki a DNS megkettőződése. A folyamathoz szükséges energia egy része a DNS-nukleotidok ATP felhasználásával történő aktiválására fordítódik, azaz a nukleotidok trifoszfáttá alakulnak. A nukleoszómákról lekerült α-hélixet lecsavaró enzimek és hidrogén-kötéseket felszakító enzimek kinyitják, kialakul a replikációs villa. A bázispárosodás szabálya alapján az aktivált DNS-nukleotidok hidrogén-kötésekkel a szabad bázisokhoz kapcsolódnak, és egy DNS-polimeráz enzim végighaladva a láncon – miközben lehasítja a pirofoszfátokat – a felszabaduló energiával az egyik nukleotid foszforsavját a mellette lévő nukleotid dezoxiribózának 3’ szénatomja hidroxil-csoportjához kapcsolja. Kialakulnak az 5’-3’ foszfodiészter kötések. A létrejött új polinukleotid láncrészletet javító enzimek ellenőrzik, a hibásan beépült nukleotidokat a megfelelőkre cserélik ki. Az elkészült DNS szakaszok fehérjékre csavarodnak, kialakulnak a nukleoszómák. A folyamatsor újabb szakaszokkal folytatódik, megismételve a fenti lépéseket. A képződő mindkét DNS-molekula egyik polinukleotidlánca az eredeti molekulából származik, míg a vele komplementer lánc újonnan képződött.
A szintézis eredményeként két, bázissorrendjükben egymással és a kiindulási DNS-sel is megegyező utód-DNS jön létre. A két DNS nem válik el egymástól, hanem ezek alkotják a sejtosztódáskol kialakuló kromoszómát.
A DNS bioszintézise (szemikonzervatív replikáció):
Szükségesek: minta DNS, DNS-nukleotidok, energia (ATP), enzimek.
Helye: ahol van DNS (sejtmag, színtest, mitokondrium, prokariótákban a citoplazmában).
Lépései:
1. A nukleotidok aktiválása az ATP felhasználásával.
2. A DNS lecsavarása (a replikációs villa kialakulása).
3. Az aktivált nukleotidok beépülnek a bázispárosodás szabálya alapján.
4. A DNS-polimeráz – lehasítva a két foszforsavat – összekapcsolja a beépült nukleotidokat (5’→3’ irányban!).
5. A javító enzimek az esetleges hibákat megszüntetik.
6. Az utód DNS-ek felcsavarása
A folyamat a tejes DNS-en lejátszódik.

Ide:: tk.:11. 84.1 ábra

Ahoz, hogy a DNS-ben rögzített érvényre jusson a génnek ki kell fejlődnie. A génkifejeződés egy sor kémiai változást jelentő folyamat, melyet két nagy szakaszra bontunk. Az első szakaszban bázissorrendje alapján RNS-molekula képződik. A második szakaszban ezen RNS nukleotidsorrendje alapján a sejt aminosavak meghatározott sorrendben összekapcsolva fehérjéket szintetizál.

Az RNS bioszintézise (átírás – transzkripció):
a genetika anyag átírása DNS-ről RNS-re. 
Szükségesek: minta DNS, RNS-nukleotidok, energia (ATP), enzim (RNS-polimeráz). 
Helye: ahol van DNS
Lépései:
0. Nukleotidaktiválás ATP felhasználásával.
1. A gén kezdő helyének megkeresése (a DNS-nek csak egy szakasza másolódik!)
2. A DNS lecsavarása és szétnyitása az RNS-szintézis helyén.
3. Az aktivált nukleotidok beépülése a bázispárosodás szabálya alapján a DNS aktív (templát) szál szerint (egy adott génben mindig ugyanaz az aktív szál!).
4. A beépült nukleotidok összekapcsolódása az RNS-polimeráz segtségével.
5. Az RNS másolása addig, amíg az enzim a záró (termációs) jelhez ér.
6. A képződött RNS leválása a DNS-ről, és a DNS-molekula szerkezetének visszaállása (a DNS-szakasz többször is átíródhat!)
Ide: Tk.11. 76.1 ábra

A fehérjeszintézis(transzláció):
A fehérje szintézis az aminosavaknak az mRNS elsődleges szerkezete szerint sorrendben történő összekapcsolódása. A folyamat a riboszómák felületén zajlik le, ha két alegysége, a fehérje és a riboszóma összekapcsolódott (a kis alegység a hírvivő RNS-t köti meg, míg a nagy alegység az aminosavat szállító két tRNS-t rögzíti) Így válik lehetővé az RNS-ek megfelelő találkozása.
A tRNS közvetítő szerepet tölt be az mRNS és az aminosavak között. Jellegzetes bázishármasával az antikodonnal a bázispárosodás szabálya alapján képes az mRNS bázishármasához, a kodonhoz rögzülni, míg az antikodonnal ellentétes karjához a megfelelő aminosavakat kapcsolja az aminosav-aktiváló enzim ATP segítségével.
A folyamat lánckezdéssel indul, a riboszóma a mRNS első AUG, ún. lánckezdő kondonjának megfelelő antikodonú tRNS-t építi be. A mRNS bázissorrendje (az egymást követő kodonsor) szabja meg a beépülő aminosavakat. A riboszómán közel kerülő aminosavak amino- és karboxil-csoportjai között jön létre a peptidkötés. A szabad riboszóma lépésenként végighalad az mRN-en, miközben egyre növekszik a polpeptidlánc.
A folyamatot stopkodon zárja le. A riboszómáról lekerülő polipeptidlánc felveszi a megfelelő térszerkezetét.
Ide: Tk.11  79.1, 79.2, 79.3, 80.1 ábrák

Genetikai kód:
A hírvivő RNS bázisai a polipeptidlánc aminosav-sorrendje közötti információs kapcsolatot, a jelrendszer a genetikai (biológiai) kodonszótártartalmazza.
A genetikai kód adja meg, hogy egy-egy mRNS kodon (triplet=bázishármas) melyik aminosav fehérjébe épülését határozza meg. Az RNS négy bázisa egyenként egyértelműen csak négy aminosavat képes meghatározni. Legalább három bázis együttese ad annyi jelet (4^3=64) különböző jel), amivel 20 aminosav beépülését egyértelműen megszabhatja az RNS. A három stopkodonhoz nem tartozik tRNS, az AUG kodonhoz pedig két különböző tRNS beépülése is lehetséges. A riboszóma első kötő helyére csak a lánckezdő tRNS képes bekapcsolódni, míg a második kötőhelyre a láncközi metionint szállító tRNS kapcsolódhat.
A genetikai szótár egyértelmű, hiszen egy kodon mindig ugyanazt az aminosavat határozza meg. Ugyanakkor degenerált is, mert egy aminosavat több, akár 6 kodon is meghatározhat. A degeneráltságnak egyik következménye, hogy egy gén bázissorrendjének megváltozása nem minden esetben vezet a fehérje aminosavsorrendjének megváltozásához is.
Az mRNS csak akkor képes egyértelműen megszabni a polpeptidlánc aminosavsorrendjét, ha kód leolvasása kihagyásmentes (vesszőmentes). A riboszómára bekapcsolódó két tRNS elhelyezkedése biztosítja, hogy minden bázis beletartozzon egy kodonba, nnem maradhat ki egy sem. Egyúttal a kód leolvasása átfedésmentes is, hiszen a riboszóma azt is megakadályozza, hogy egy bázis egyszerre két kodonba tartozzék. Mindkét esttől eltérés más aminosavsorrendű polipeptidláncokat, így eltérő tulajdonságok megjelenését eredményezné.
A genetikai kódszótár általános érvényű (univerzális) az élővilágban, a vírusoktól az emberi agysejtekig ez érvényesül a fehérjeszintézisben.
Ide tk11. 81.2 ábra

Mutáció:

A faj fenn maradásának a változó körülmények között a faj egyedeinek változatossága biztosítja. Az utódok tulajdonságainak megváltozásához a meglevő géneket átcsoportosító rekombináció mellet az új tulajdonságokat létrehozó mutációk is hozzájárulnak.
Mutáció: a DNS öröklődő, egyik nemzedékről a másikra való megváltozása.

A változás vagy a génekben vagy a kromoszómákon következik be. A génen belüli változás a gén- vagy pontmutáció, mely a DNS bioszintézise során jöhet létre.
Pontmutáció: a génen belül bekövetkezett molekuláris változás (a nukleotidsorrendben történik változás a DNS szintézise során).
A nukleotidok beépülése során felesleges monomerek épülhetnek be. Ezekkel szembe – helyesnek vélve jelenlétüket – a javító enzimek beépíthetik a komplementer párokat. Előfordulhat, hogy javításkor a minta-DNS „felesleges” nukleotidjait vágja ki, ha nem épül be mindegyik bázissal szembe nukleotid. Mindkét öröklődő változás (az első esetben több, a másodikban kevesebb bázispár alkotja a gént) megváltoztathatja a fehérje aminosavsorrendjét.

A sejtosztódáskor tömörödő örökítőanyag kromoszómákat alakít ki. Ezeknek a szerkezeti illetve számbeli változása a kromoszómamutáció. A kromoszómák kromatidái külömböző hatásokra eltörhetnek, majd a letört darabbal különböző változások következhetnek be.
Kromoszómamutáció: a kromoszómákon, kromoszómákkal bekövetkező – általában mikroszkóppal is megfigyelhető – változások.
Típusai: 
- Kromoszómatörések: kiesés (deléció), megfordulás (inverzió), kettőződés (duplikáció), áthelyeződés (transzlokáció);
- Kromoszómaszám-változás: egy kromoszómával bekövetkező változás (aneuploidia), kromoszómaszerelvény-sokszorozódás (poliploidia).

A letört darab általában enzimek hatására lebomlik, ami az adott gének elvesztését jelenti. A jelenséget kiesésnek hívjuk. Előfordulhat, hogy a letört kromatidadarab a letört helyre kapcsolódik vissza, de megfordulva. A megfordulás esetén a gének megmaradnak, de a sorrendjük, elhelyezkedésük megváltozik. A letört rész más kromoszómákhoz is kapcsolódhat. Ennek egyik lehetősége, hogy a kromoszóma homológ párjára kerül. Ekkor az utódsejtek, amelyekbe ezek a kromatidák kerülnek, duplán tartalmaznak bizonyos géneket Ezt nevezzük megkettőződésnek. Amennyiben nem homológ párra, hanem a kromoszómakészlet bármelyik másik kromoszómájára rögzül a letört kromatidadarab, áthelyeződés alakul ki. A mutációk e típusai nem változtatnak meg géneket, nem hoznak létre újakat. Megváltozik viszont a gének egymáshoz viszonyított helyzete, mennyisége, ami a tulajdonságok megváltozását eredményezi.
Mozaicizmus: egy többsejtű egyednek az a különleges állapota, amikor testének különböző sejtcsoportjai eltérő genotípusúak. Az eltérés általában e sejtekben bekövetkező gén- vagy kromoszómamutáción alapul.
A mutációk az utódsejtekben jelennek meg. Az egyedben kialakuló hibák közül azonban csak az ivarsejtekben vagy a spórák kialakulása során létrejövő mutációk jelentősek az evolúció szempontjából, hiszen ezek jelenhetnek meg az utód nemzedékben.
A testi sejtekben bekövetkező mutációk az egyedben okozhatnak eltéréseket. A zigótából kialakuló szedercsíra sejtjeiből az egyedfejlődés során egy-egy sejtvonal alakul ki. Amennyiben ezen sejtek közül valamelyikben a mitózis során mutáció következik be, az a belőle kialakuló utódsejtekben is megjelenik. Ezek örököltsége eltér a környező sejtekétől, ami gyakran megjelenésben is megfigyelhető. Egyes emberek szemének szivárványhártyája, haja nem egységes színű. Az eltérő foltok a mozaikosság eredményeként jönnek létre.

A sejtosztódás során előfordulhat, hogy meghibásodnak a kromoszómák mozgatását biztosító húzófonalak, vagy a kromoszómák a megfelelő helyen nem válnak el egymástól (non-diszjunkció). Ebben az esetben az utódsejtekben  a fajra jellemzőtől eltérő kromoszómaszám alakulhat ki. Ez érinthet egy kromoszómát, de egész kromoszómaszerelvényt is.
z egyik lehetőség, hogy csak egy kromoszómapárnál következik be hiba. Ekkor egy adott kromoszómából több vagy kevesebb lesz, ami az egyed tulajdonságait módosítja. Aneuploid sejt alakul ki. Ilyen hiba következményeként alakul ki a Down-kór, mely esetén az ember testi sejtjeiben a 21. kromoszómából kettő helyett három van, azaz a testi sejtekben 47 kromoszóma található. A rendellenesség elsősorban a 35 év feletti nők petesejtjeiben jelentkezik.
Aneuploid: a sejt kromoszómáinak száma több vagy kevesebb, mint a faj jellemző kromoszómaszáma.
A Klinefelter-szindróma (XXY) és a Turner- szindróma (X0) az ivari kromoszómák rendellenes száma miatt alakul ki. A hibák az ivarsejtek képzése során, a meiozis első osztódási folyamata középszakaszában alakulnak ki, ami a megtermékenyítés után a 46-tól eltérő kromoszómaszámot eredményez.

A sejt genetikai állománya úgy is megváltozhat, hogy a sejtciklus szintetikus szakaszában megduplázódott örökítőanyagot a sejtosztódás nem osztja ketté. A hiba a DNS-állomány megtöbbszöröződését okozhatja. Ez a kromoszómaszerelvény sokszorozódása a poliploidia jelensége.
Poliploidia: a sejtosztódás során bekövetkező hiba eredményeként a kromoszómaszerelvény (kromoszómaszám) sokszorozódás. Új faj kialakulását eredményezheti.
A poliploidia típusai:
- autoploidia: a sejtosztódás során nem vállnak el a kromoszómaszerelvények, a faj kromoszómaszerelvényéből található kettőnél több.
- alloploidia: az egyedek különböző eredetű kromoszómaszerelvényeket tartalmaznak, a két vagy több faj által létrehozott hibridek kromoszómaszáma a keresztezés előtt vagy után többszöröződik.
A ma termesztett hexaploid búza három különböző fajból származik, egyenként  hét-hét kromoszómából álló kromoszómaszerelvényt tartalmaz.
Először két diploid faj (az egy soros búza [A genom] és egy másik ős [B genom]) spontán hibridje keletkezett, s ennek kromoszómaszáma megkettőződött. A tetraploid [4n = 28, AABB genom] búza és egy vele rokon kecskebúza [D genom] keresztezéséből létrejött hibrid hexaploid utódokat hoz létre.
A növényeknél – különösen változékony környezetben élőknél – gyakori a poloploidia, de az állatoknál  a megsokszorozódott, többszörös kromoszómakészlet tartósan nem képes fennmaradni.

Mutagének:

A mutációk valamilyen hatásra a DNS szerkezetében bekövetkező változások. Ha az okokat nem ismerjük spontán mutációról beszélünk.
Spontán mutáció: az a mutáció, amely kiváltó tényezőit közvetlenül nem ismerjük.
A mutációk bekövetkezési esélyét a mutációs rátával jellemezük.
Mutációs ráta: az egy generáció alatt a génállományban vagy egy génben megfigyelhető mutációk gyakorisága.
A mutáció esélyét befolyásolhatja a gén vagy a génen belüli mutációs hely természete, a genetikai háttér, a fejlődési stádium és az érvényesülő indukáló hatás.

A mutációkat létrehozó anyagok, illetve hatások a mutagének. Ezek lehetnek kémiai anyagok vagy fizikai hatások.
Mutagén: a mutációt okozó kémiai anyagok vagy fizikai hatások.ű
Mutagének típusai:
- fizikai mutagének: az elektromágneses sugárzások (röntgen-, UV-), a részecskesugárzások (béta-, alfa-, neutronsugárzás); hatásuk alapján: az ionizáló sugarak (röntgen- és gamma-sugarak)- kromoszómatörések, gerjesztő hatás (UV)- génmutáció;
-kémiai mutagének: egyes kémiai anyagok (pl.: akridinfestékek, nitrogénmustárok, pörkanyagok) génmutációt okozhatnak a bázispár-helyettesítéssel vagy leolvasássikeret-elmozdítással (frame shift mutáció).

A mutációt okozó hatások elsősorban az osztódó, illetve az intenzív anyagcserét folytató sejtekre hatnak. Az embert élete során számtalan mutációt okozó tényező éri. Az atomfegyver-kísérletek hulladékai, a nukleáris erőművekből származó környezetszennyeződés, az ipari és az orvosi röntgenvizsgálatok, a színes televízió (ha túl közelről figyeljük), a radioaktív izotópok közelsége, a kvarclámpák UV-sugarai, a kozmikus sugarak stb. mind-mind veszélyforrás. De még a túlzottan megsütött kenyérhéj vagy a füstölt kolbász héjának fogyasztása sem veszélytelen.
Különleges veszélyt jelent a sok vegyipari termék: rovarirtók és növényvédő szerek, számos gyógyszer és kábítószer, kozmetikum, ételkonzerváló anyag, oldószer, festék, ragasztó, cigarettafüst stb.
Számos természetes anyag, köztük pl. több féle növényi alkaloid, ill. egyes gombák toxinjai is rendkívül mutagén, rákkeltő. Védelmünk érdekében ezért nagyon körültekintőnek, megfontoltnak kell lenünk.
Mutációk okozzák a modern kor emberének egyik leggyakoribb halálos megbetegedését, a rákot is. Az a folyamat, amely során egy normális sejt rákossá válik, onkogén transzformációnak nevezzük. A rákos sejtek általában gyorsabban osztódnak, mint az egészséges sejtek, és nem szokásos módon, hanem több rétegben rendeződnek el. Arákos sejtek leválhatnak az eredeti helyükről, és a test bármely részébe elkerülhetnek. A rák kiváltójaként több tényezőt feltételeznek a tudósok. Rákkeltő (karcinogén) hatásúak lehetnek a mutagének, melyek a testi sejtekben alakíthatnak ki mutációkat. Rákot okozhatnak vírusok is, melyek megváltoztathatják a gazdasejt DNS-ét, így okozva gyors osztódást, daganatot.
A mutagénekkel kísérleti körülmények között is létrehozhatunk hibákat a sejt örökítőanyagában, ez az indukált (mesterséges) mutáció. Az új tulajdonságok kialakítása érdekében az ember igyekszik változást kialakítani az élőlényben. Nagyon kevés olyan módszer van azonban, amellyel célzottan, csak egy-egy génben vagy kromoszóma adott pontján idézhetünk elő mutációkat. A kísérletek során sok előnytelen, a célok szempontjából nem megfelelő változás keletkezik.


A génműködés szabályozása:

Az élőlény vagy az egyed számára fontos, hogy a gének működtetése – azaz  az mRNS- és arról a fehérjeképződés – ne véletlenszerűen, hanem szabályozottan  (szövettípusonként, eltérő hatékonysággal) valósuljon meg. A génműködés-szabályozás alapelveinek megismerése a közönséges bélbaktérium (E. coli) vizsgálatával történt.
A bélbaktériumot olyan táptalajon nevelve, melybe glükózt adtunk tápanyagként, megfigyelhetjük a baktériumok jellegzetes szaporodási ütemét (1. kísérlet). Amennyiben áttesszük tejcukor (laktóz) tartalmú táptalajra, a szaporodás leáll (2. kísérlet).
Rövid idő után azonban megfigyeltjük, hogy a baktériumok újra szaporodnak, és a szaporodási ütemük megegyezik a glükóz tartalmú táptalajon tapasztaltakkal. Összehasonlítva a glükóz ill. a laktóz tartalmú táptalajon nevelt baktériumok kémiai összetételét, 3 olyan enzimet, új fehérjét találtak a 2. kisérlet baktériumaiban, a melyek az 1. kisérket baktériumainál hiányoztak. Ezek a fehérjék a laktóz sejtbe való bejutását és a hidrolizálását végzik. 
Enzimindukció: a környezet hatására új enzimek szintézisének megindulása.
A kísérlet alapján Jacob és Monod fogalmazta meg az RNS-szintézis szabályozásának ún. operonmodelljét. Az operon a regulátorgénből, az indító és operátor régióból, valamint a struktúrgénekből áll.

Régió: olyan DNS-szakasz mely nem határoz meg fehérjét.

A regulátorgén génről képződő mRNS meghatároz egy fehérjét, a represszorfehérjét (gátlófehérjét), amelynek olyan a térszerkezete, hogy megfelelő körülmények között az operátor régióhoz kapcsolódik.
Az operátor régió az RNS-polimerázt megkötő indító régió és a fehérjéket meghatározó struktúrgének között helyezkedik el, ami azt eredményezi, hogy a represszor fehérje bekötődése megakadályozza az RNS-polimeráz DNS-hez kötődését és azon való végighaladását, vagyis a struktúrgének nem termelnek RNS-eket, így fehérje sem képződik.
Amennyiben megjelenik a tejcukor a környezetben, onnan a sejtbe jutva hozzákapcsolódik a gátlófehérjékhez, amelyeknek  a bekapcsolódó molekula hatására – megváltozik a térszerkezete, így lekerül az operátor régióról. Az RNS-polimeráz bekapcsolódhat az indító régióhoz, és megkezdheti a struktúrgének átírását mRNS-sé. A szabályozás lényege, hogy a laktóz mennyiségének gyarapodásával a gátló hatás csökken. Ha elfogy a laktóz visszakapcsolódik az operátor régióhoz, és megakadályozza a gének további működését.
A tejcukor operon előbbiekben leírt szabályozásának lényege, hogy ha nincs tejcukor, akkor a gátló fehérje megakadályozza, hogy a tejcukor lebontásához szükséges enzimek – feleslegesen – termelődjenek. Számos operonban – köztük a tejcukor operonban is – másfajta szabályozó molekulák jelenléte azt biztosítja, hogy az RNS-polimeráz még hatékonyabban működik. Ilyen szerepet tölt be apl. a cAMP. Fehérjéhez (CAP) kötődve képes az indító régióhoz kapcsolódni, meggörbíti a DNS-molekulák, amelynek eredményeként az RNS-polimeráz jobban kötődik, így gyorsabbá válik az RNS-szintézis.
Ide:tk.11. 77.1

Az eukarióta génműködés szabályozása:
Az eukariótákban az RNS-képzés a citoplazmában lezajló fehérjeszintézistől elkülönítve, elsősorban a sejtmagban zajlik le. A térben és időben való elválasztás miatt a génkifejeződés sokkal összetettebb.
A génátírása hasonló a fentebb megismert folyamathoz, de a képződő RNS a sejtmagban enzimek és a ribozimek hatására átalakul, újraszerkesztődik. Az átíráskor képződött RNS polinukleotidláncából darabok (intronok) vágódnak ki, a molekula végére pedig jellegzetes polinukleotidok kapcsolódnak. Az így kialakult mRNS gyakran csak tizede az eredeti RNS-nek. Az újraszerkesztődés különböző formákban mehet végbe, ami növelheti az eukarióta sejt fehérjéinek számát.

Intron: az RNS és a DNS olyan része, amely nem vesz részt a fehérje meghatározásában.
Exon: az RNS és a DNS olyan része, amely részt vesz a fehérjék meghatározásában.

Az eukarióta sejtek örökítőanyaga a sejtekben képződő fehérjékhez képest – összehasonlítva a prokarióta sejtek DNS/fehérje arányával – aránytalanul nagyobb mennyiségű. Ez több tényező együttes hatásának köszönhető. Az egyik éppen az újraszerkesztő mechanizmus, de a sok ismétlődő szekvencia is sok nagymértékű DNS- mennyiségnövekedést okozott az evolúció során.




6.2 Mendeli genetika

1. A genetika alaptörvényei

    Az élőlények olyanok, mintha meg lennének tervezve. A tulajdonságaik lényegében a bennük végbemenő anyagcsere folyamatok programvezérelt biokémiai reakcióira vezethetők vissza. Főleg e reakciók katalizátoraira, az enzimfehérjékre, valamint az ugyancsak fehérje természetű különböző szerkezeti és szabályozó anyagokra. A fehérjék szerkezete elsősorban az őket felépítő aminosavak sorrendjétől függ. Ezt pedig a DNS molekula irányítja, információs csatornáin keresztül a fehérjeszintézis folyamatában. A különböző szerkezetű fehérjék aminosav sorrendjére vonatkozó információkat a DNS molekula különböző szakaszai tárolják. Végső soron tehát a DNS molekula ezen szakaszai felelősek közvetve, a fehérjék szintézisén keresztül, az egyedek tulajdonságaiért. A DNS molekulában tárolt információk egyik nemzedékről a másikra a szaporodás folyamatában öröklődnek. Az örökítő anyag tehát a DNS, és benne azon egységek, amelyek meghatározzák egy-egy tulajdonság természetét, vagyis a gének. Valójában tehát nem a tulajdonságok öröklődnek, hanem azok a gének, amelyek meghatározzák őket. Az egyedeknek a gének működése következtében kialakult külső megjelenését, megfigyelhető tulajdonságainak összességét fenotípusnak nevezzük. A mögötte található genetikai háttér, vagyis az egyed össze génje alkotja az egyed genotípusát.
    A sejtek DNS állománya sejtosztódáskor kromoszómákba tömörül. Az egymásnak megfelelő, homológ kromoszómák a diploid sejtekben kromoszóma párokat alkotnak. Ezekben minden génből kettő található, amelyek az apai és az anyai eredetű kromoszóma ugyanazon helyén helyezkednek el. A természetben egy adott génnek különböző változatai lehetnek, ezeket a génváltozatokat közös néven alléloknak nevezzük. Természetes populációkban egy-egy gén alléljainak száma 1-20, ritka esetben néhány száz között változik. Az illető populációban a leggyakrabban előforduló allélt vad típusnak nevezik. A haploid sejtekben minden génnek csak egyik vagy másik allélja, a diploid sejtekben pedig két allélja lehet jelen. Ha a diploid sejtekben a homológ kromoszómák egy adott gén helyét egyforma allél tölti be, akkor homozigóta, ha különböző a két allél, akkor heterozigóta az egyed az adott génre nézve. Bármennyi is az allélok száma, egyetlen egyedbe csak két példány kerülhet. Ha figyelembe vesszük, hogy a gének száma például egy gerinces faj esetében több tízezer is lehet, és ezek számtalan allélja fordulhat elő az illető faj populációiban, akkor nyilvánvaló, hogy a természetben két egészen egyforma génkészlettel rendelkező egyed előfordulási valószínűsége rendkívül csekély. Így lényegében minden egyed teljesen egyéni génkészlettel rendelkezik. A genotípusnak ez az óriási változatossága hozza létre az egy fajhoz tartozó egyedek külső megjelenésében megfigyelhető fenotípusos változatosságot. 
    A genetika alaptörvényeinek megismeréséhez Mendel vizsgálataiból választottunk ki néhányat. A kerti borsó egyik jellegzetes öröklődő tulajdonsága a borsómagvak sima vagy ráncos felszíne. Induljunk ki e tulajdonságokra nézve homozigóta szülőkből. Az allélok jelölésére általában különböző betűket használunk. Ebben az esetben a sima tulajdonságokkal rendelkező allélpár jele: AA, míg a ráncos tulajdonságú anyai allélpár jele aa. Természetesen az anyai vagy az apai haploid ivarsejtekben csak egyetlen A vagy a allél található. A latin parentes szó szülőket jelent. Ezért gyakran jelölik gyakran P betűvel a genetikai táblázatokban a szülői nemzedéket. Hasonlóan az utódokra vonatkozó filiale szóból ered az első vagy a második utódnemzedék F1, illetve F2 jelölése. A két homozigóta szülő ivarsejtjeinek keresztezése után az F1 nemzedék mindegyik tagja hibrid lesz, vagyis mind az apai, mind az anyai tulajdonságot hordozó allél megtalálható bennük. Az F1 nemzedék tagjai tehát genotípusukra nézve Aa allélpárral rendelkező heterozigóták, míg fenotípusukra egységesen a sima felszínű borsómag a jellemző. A hibridek genotípusában meglévő két szülői tulajdonság közül csak az egyik jelentkezik a fenotípusban, ez az uralkodó, vagy más néven domináns jelleg, szemben a másik, rejtve maradó, lappangó recesszív tulajdonsággal. Ezeket a jelenségeket Mendel az uniformitás törvényében foglalta össze, amely azt fejezi ki, hogy a homozigóta szülői formák keresztezéséből származó első hibrid nemzedék valamennyi egyede mind genotípusát, mind fenotípusát tekintve azonos. 
    Mendel tovább folytatta a keresztezéseket, most már a hibrid nemzedék tagjai között. Nyilvánvalóan a heterozigóta egyedekre is vonatkozik, hogy az allélpárokból csak egyetlen allél – ez bármelyik szülőtől származhat – található haploid ivarsejtjeikben. Az F2 nemzedékben a heterozigóta hibridek utódainak háromnegyed részére megint a domináns tulajdonság volt jellemző, de egy negyed részénél megjelent az eredeti homozigóta szülői tulajdonságok közül a recesszív jelleg. Az F1 nemzedék egyöntetűsége után tehát az F2 nemzedékben a fenotípusos jelleg újra szétválva, kétfelé hasadva az eredeti szülői tulajdonságoknak megfelelően jelentkezik mind a sima, mind a ráncos borsómag. A fenotípus 3:1 arányú megjelenése azonban nem tükrözi a háttérben lévő genotípus arányait. A domináns forma kétféle genotípusa miatt ugyanis az utódok 25%-a homozigóta domináns, 50%-a heterozigóta domináns, míg a maradék 25% genotípusa homozigóta recesszív. Mendel számos más tulajdonságpárral is elvégezte vizsgálatait, és mindig ugyanerre az eredményre jutott. Ezek alapján fogalmazta meg a hasadás törvényét, amelyben azt foglalta össze, hogy a szülői tulajdonságok nem olvadnak össze az F1 nemzedék heterozigóta egyedeiben, hanem változás nélkül újra megjelennek az F2 nemzedékben.
    Mendel vizsgálataival a különböző tulajdonságok öröklődésének egymáshoz való viszonyát is tisztázta. Eddig csak egy-egy tulajdonság allélpárjait vizsgálta, ezután olyan keresztezéseket is végzett, ahol a szülők két tulajdonságban is különböztek egymástól. Az egyik ilyen kísérletében a sima és a ráncos tulajdonságpár mellett a borsómagvak sziklevelének sárga és zöld tulajdonságpárját is vizsgálta. A vizsgálathoz felhasznált homozigóta szülők közül a domináns apa sima AA és sárga BB tulajdonságokkal rendelkezett. A recesszív anya allélpárjaira a ráncos aa és a zöld bb volt a jellemző. Mint az várható volt, az F1 nemzedék mindegyik tagja egyforma lett. A hibrideket egymással keresztezve az F2 nemzedékben kilenc különböző genotípus és négy különböző fenotípus jelent meg. A genotípusokat megvizsgálva az tapasztalható, hogy mindkét tulajdonság arányai külön-külön pontosan megfelelnek az egy allélpár öröklődésénél tapasztaltakkal. Ha a genetikai táblázatot egy keresztvonallal négy csoportra osztjuk, mindegyik típuson belül a fenotípus 3:1 arányú megoszlását is tapasztalhatjuk. Ha azonban az összes fenotípus 9:3:3:1 arányban létrejött változatait együttesen vizsgáljuk, akkor azt találjuk, hogy két olyan tulajdonságpár is egymás mellé került az utódokban, amelyek az eredeti szülői kromoszómákban együtt nem találhatók meg.
    A ráncos–sárga és sima–zöld tulajdonságpárok Mendelt arra a következtetésre juttatta, hogy a két tulajdonság négy ivarsejtbe kerülő allélja egymástól teljesen függetlenül és véletlenszerűen kombinálódhat, esetenként teljesen új kombinációkat hozva létre. Számos hasonló vizsgálatának eredményét foglalta össze a független öröklődés törvényében, amely lényegében azt mondja ki, hogy az egyes tulajdonságpárok függetlenül öröklődésekor, az F2 nemzedékben az eredeti szülői formáktól eltérő kombinációk is megjelennek. Természetesen ez csakis olyan keresztezésekre vonatkozik, amelyekben a szülői jellegek egynél több tulajdonságpárban különböznek egymástól. Mendel további kutatásai során három különböző tulajdonságpár öröklődésének a vizsgálatát is elvégezte, és ott 27 különböző genotípust kapott. A függetlenül kombinálódó allélpárok esetén az F2 nemzedékben egy tulajdonságpár 3, két tulajdonságpár 9, három tulajdonságpár 27, míg n tulajdonságpár 3n genotípust eredményezhet. 

    Mendel munkásságát követően a 20. század elején elvégzett kísérletekből világossá vált a genetikai alaptörvények általános érvénye. Kezdetben a mendeli kísérleteket végezték el, majd egyre szélesebb körben terjedtek el a különböző állatokkal végzett vizsgálatok. A domináns–recesszív öröklés állatokra vonatkozó egyik példája a feketetarka és a vöröstarka szőrzetű szarvasmarhák keresztezése. Ebben a borsókeresztezésekhez hasonlóan egy génes öröklődést mutattak ki. A heterozigóták domináns allélja a feketetarka, a recesszív allél a vöröstarka színezetnek megfelelő gén volt. Az F1 nemzedék az uniformitás törvényének megfelelően csak heterozigóta genotípusú és feketetarka fenotípusú egyedekből állt. Az F2 nemzedékben az allélpárok hasadása után 3:1 arányban jelentek meg a domináns feketetarka és a recesszív vöröstarka egyedek.
    Az ember számos tulajdonságának és néhány betegségtünetének is a domináns–recesszív öröklődésben találták meg az okát. Jól ismert betegség például az albinizmus, amelynek következtében a bőr, a haj és a szem festéktartalma majdnem teljesen hiányzik, vagyis kórosan színhiányos az illető egyed. Családfák vizsgálatakor kimutatták, hogy az ember albinizmusa recesszív tulajdonság, az albínó egyedek aa homozigóták. Átlag 25-30 ezer gyerek közül születik egy albínó. Az emberek túlnyomó többsége tehát a pigmentáltság szempontjából homozigóta domináns AA, és csak kevés a heterozigóta domináns Aa allélpárral rendelkező egyed. A pigmentáltság szempontjából egy homozigóta domináns és egy recesszív albínó házasságából született gyerekek normálisan pigmentáltak. Az albínó jellegre a heterozigóták házasságából már 25%-os az albínó utód létrejöttének valószínűsége, míg a heterozigóta és albínó párnál ez 50%-os valószínűségű. Természetesen két recesszív albínó szülő mindegyik gyermeke albínó lesz.
    Egyes esetekben a domináns allél fenotípusos kifejeződése gyengébb a heterozigótákban, mint a homozigótákban. A nem teljes értékű domináns allél jelenléte az öröklésmenetben a két fenotípus köztes formáját, intermedier öröklésmenetet idéz elő. A hazai kertekben is jól ismert dísznövény a csodatölcsérfélékhez tartozó estike. Különböző színű fajaiban a virág színének öröklődéséért egy allélpár a felelős. Ha homozigóta növények piros és fehér virágú egyedeit keresztezik egymással, az F1 nemzedékben egyforma fenotípusú és genotípusú utódok jelennek meg. Az eddigiektől eltérően azonban azzal a különbséggel, hogy a heterozigóta hibridekben a domináns fenotípus gyengébben jelentkezik, így az utódok piros helyett egységesen rózsaszínűek lesznek. Két ilyen hibridet keresztezve egymással, az F2 nemzedék tagjai 1:2:1 arányban hasadnak domináns, illetve recesszív fenotípusokra, amiből a két heterozigóta a nem teljes értékű domináns fenotípusú rózsaszín lesz.
    A domináns–recesszív öröklődésnek egy jellegzetes változata a kodominancia jelensége. Egyik legjobban ismert példája az emberi AB0-vércsoportrendszer öröklődése. Az AB0-vércsoportok létrejöttének genetikai hátterét összesen három allél határozza meg, ezek közül kettő, az A és B domináns a 0 alléllal szemben. Mivel közismert, hogy egy diploid szervezetben azonos génhelyre csak két allél kerülhet, így ezek viszonya határozza meg az utódokban kialakuló vércsoportot. Az A-, és B-vércsoport genotípusaiban domináns allélok találhatók. Az A-vércsoportot a homozigóta AA és a heterozigóta A0 allélpár, a B-vércsoportot a BB, illetve a B0 allélpár hozza létre. A 0-vércsoport hátterében pedig a homozigóta 00 alélpár áll. Az A allél és a B allél egyformán dominánsak a 0 alléllal szemben. Együttes előfordulásukkor az AB allélpárban a két allél kodomináns, vagyis mindkettő hatása egyaránt érvényesül, tehát az utódban keletkező vércsoport AB típusú lesz.
    Vannak olyan esetek, amikor egyetlen tulajdonság kialakításában egynél több allélpár vesz részt. Ezek valójában nem a géneken, hanem a gének által előállított fehérjéken keresztül hatnak egymásra. Ez utóbbiak ugyanis a sejtek anyagcsere-folyamataiban esetenként kölcsönhatásba léphetnek egymással, és ilyenkor a fenotípus hasadásviszonyai módosulnak anélkül, hogy a genetikai alaptörvények lényegét alapvetően megszegnék. Így öröklődik például a tarajforma különböző házityúkfajták keresztezésekor. A házityúkok tartajformáját két allélpár határozza meg. Rózsatarajú és borsótarajú házityúkot keresztezve az F1 hibridnemzedékben egy új fenotípus, a diótaraj jelenik meg. Ez a fenotípus csak akkor fejlődik ki, ha az R és a B, a két domináns allél egyszerre van jelen egy adott egyedben. A diótarajú hibrideket egymással keresztezve az F2 nemzedékben, a fenotípusok a mendeli törvényeknek megfelelően 9:3:3:1 arányban oszlottak meg. Mégis egészen más ez az eredmény, mert az egyik szülői tulajdonságra sem hasonlító, két teljesen új fenotípus, a kétszeresen domináns diótaraj és a kétszeresen recesszív egyszerű taraj jelent meg az utódok között. Az új fenotípusok a kétféle gén által előállított fehérjék kölcsönhatásainak eredményeként alakulnak ki az egyedfejlődés során.
    Előfordul olyan öröklésmenet is, amikor egynél több tulajdonság kialakítását egyetlen allélpár végzi. Ilyen például a kerti borsó egyik génje, amelyik mind a virág, mind a maghéj színét meghatározza. Ez tulajdonképpen azt jelenti, hogy az adott gén egy olyan anyagnak az előállítását szabályozza, amely a virágban és a maghéjban is előfordul. A virágban bordó, a maghéjban ahol másféle színanyagokkal is keveredik, szürkésbarna színt hoz létre. Ennek a típusú öröklődésnek jóval bonyolultabb esete a serlósejtes vérszegénység. A hemoglobin előállításáért felelős allélpár megváltozása kihat a hemoglobin térszerkezetére. Ez egy sor jellegzetes fenotípusváltozást idéz elő. Így például a vörösvértestek alakja sarló alakú lesz, amelyek rendszeresen összecsapódva vérrögöket képeznek. A szervezet folyamatosan eltávolítja ezeket a rögöket, amivel saját magát teszi vérszegénnyé. Ugyanakkor az erekben csoportosuló vérrögök akadályozzák a test különböző részeiben a normális vérkeringést. A rendellenes vörösvértestek oxigénszállító képessége is jóval gyengébb, mint a normálisaké. Ezek következtében a homozigóta recesszív egyedek csak rövid ideig élnek. Ezekben az esetekben tehát egy adott gén által kódolt fehérje közvetve befolyásol különböző anyagcsere-folyamatokat, amelyek tovább hatnak az egyes szervek működésére. Így egyetlen gén allélpárjának hatására többféle fenotípusos következménnyel járhat.

2. Az ivar öröklődése

    Vannak olyan tulajdonságok, amelyeket nem egy, hanem több gén együttes hatása alakít ki. Van azonban olyan tulajdonság, ilyen az ivar, melynek kialakításában egy egész kromoszóma szerepel. Az ivar kialakításáért felelős kromoszómát ivari kromoszómának nevezzük. A diploid sejtekben két darab kromoszóma van. A két ivari kromoszóma lehet teljesen egyforma, de lehet különböző is. Az ember esetében az ivari kromoszómák jelölésére az X és az Y betűket használják. A nők sejtjeiben mindkét ivari kromoszóma egyforma, mindkettő X (genotípus: XX), míg a férfiak esetében a sejtek ivari kromoszómája teljesen különböző, az egyik teljesen megegyezik a nők sejtjeiben lévő X kromoszómával, míg a másik ettől eltérő Y (genotípus: XY).
    Ivarsejtképzéskor a női ivarsejtek egy darab X és 22 darab nem ivari kromoszómát tartalmaznak. A hímivarsejtek a 22 darab nem ivari kromoszóma mellett vagy X, vagy Y ivari kromoszómát tartalmaznak. Ha az X kromoszómát tartalmazó petesejtet X kromoszómájú hímivarsejt termékenyít meg, akkor a zigóta genotípusa XX lesz, azaz női ivar fog kialakulni. Ha Y kromoszómát tartalmaz a hímivarsejt, akkor megtermékenyítéskor a zigóta genotípusa XY lesz, azaz hímivarú lesz az egyed. Tekintettel arra, hogy a hímivarsejtek képződésekor az X és Y kromoszómákat tartalmazó sejtek teljesen azonos mennyiségben képződnek, és a megtermékenyítésben való részvételük valószínűségében sincs különbség, a hím- és női ivarú egyedek aránya pontosan 1:1, azaz a férfiak és a nők száma azonos. Az ivarmeghatározásnak ez a formája működik a legtöbb váltivarú állatnál is.
    Az X és Y kromoszómákkal történő mechanizmuson kívül más módon is történik ivarmeghatározás. Madarak, halak és lepkék körében gyakori, hogy nem a hím egyedek tartalmaznak kétféle ivari kromoszómát, hanem a nőstények. Ezeket a kromoszómákat Z és W kromoszómáknak nevezzük, megkülönböztetésül az X és Y kromoszómáktól. A nőstény genotípusa ZW, míg a hím ZZ. Az X – Y és Z – W mechanizmuson kívül ivarmeghatározás történik kromoszómaszám-különbséggel is. Ekkor a hímek és nőstények ivari kromoszómáinak száma eltér egymástól, pl. nőstény genotípusa XX a hím pedig XO. 
    Előfordul, hogy a kromoszomális ivarmeghatározásban rendellenességek tapasztalhatók. Ezekben az esetekben az ivarsejtek képződésekor a meiózisban az ivari kromoszómák nem válnak el egymástól, így előfordulhat, hogy egy ivarsejtbe például két X kromoszóma kerül, míg a másikba egy sem. Megtermékenyítéskor így a legkülönbözőbb genotípusok is előfordulhatnak, így például XXX (szupernő) , XXY (szuperférfi) , XO, YO, melyek közül nem mindegyik életképes. Az életképes kombinációk is vagy sterilek, vagy pedig mindkét nemre jellemző bélyegek jelennek meg. 
    Az ivari kromoszómák nemcsak az ivar meghatározásában vesznek részt, hanem hozzájuk számos tulajdonság is kapcsolódik. Az ivari kromoszómákhoz kapcsolt tulajdonságok így az ivarral kapcsoltak. Az Y kromoszómához kapcsolt tulajdonságok természetesen csak a hímivarú egyedekben jelennek meg, míg az X kromoszómákhoz kapcsolt jellegek mind a hím, mind a női ivarú egyedekben megjelenhetnek. Mivel az X és Y kromoszóma egymással nem homológok, így a hím egyedekben az X kromoszómákhoz kapcsolt recesszív tulajdonságok is mind megjelennek. Ezzel ellentétben a női ivarú egyedekben az X kromoszómákhoz kapcsolt recesszív tulajdonságok csak akkor jelennek meg, ha homozigóta formában fordulnak elő.
    Ugyancsak nemhez kötött az emberi vérzékenység vagy más néven a hemofília betegségének az öröklődése is. E betegségben elsősorban a fiúk szenvednek. Mivel vérük levegőn nem alvad meg, viszonylag kis sebeik is nagy vérveszteséggel járnak. A hemofíliás fiúk szülei egészséges fenotípusúak, de a betegséget okozó recesszív gént az anya hordozza az ivari kromoszómájához kötötten, és adja tovább a fiú utódokba. Ha egy hemofíliás fiú eléri a felnőtt kort és házasságot köt egy hemofíliát nem hordozó nővel, akkor fiaik nem lesznek vérzékenyek, mivel az X kromoszómáikat anyjuktól öröklik. A lányok viszont apjuk X kromoszómáját kapva, egészséges fenotípussal a betegség hordozóivá válnak. 

3. A kapcsolt öröklődés és a rekombináció

    A nemhez kötött öröklődés volt az első bizonyíték arra, hogy minden génnek meghatározott helye van a kromoszómákon. Mivel az eukarióták egyedeinek a kromoszómáin becslés szerint is több tízezer gén található, ezért nem valószínű, hogy az összes gén hasadása egymástól független legyen. Morgan muslicákkal végzett vizsgálatai során számos, együttesen öröklődő tulajdonságot figyelt meg. Az egyik ilyen tulajdonság a szárnyak és a potroh alakja volt. A vad típusú egyedeket az ép szárny S és a normális méretű potroh P jellemezte, amelyek egyben domináns tulajdonságok is. Néhány recesszív tulajdonságot mutató egyedre a csökevényes szárny s és a keskeny potroh p volt a jellemző. A vad típusú, domináns egyedeket keresztezték a recesszív tulajdonságokat mutató egyedekkel, majd megvizsgálták az F1 nemzedék tagjait. A várakozásnak megfelelően a domináns tulajdonságok jellemezték az utódokat. A további keresztezés után, a két tulajdonság független öröklődésének megfelelően, az F2 nemzedékben 9:3:3:1 arányban négy különböző fenotípus volt várható. A kísérlet után azonban 3:1 arányban jelentek meg az eredeti szülői tulajdonságok, vagyis 75%-ban ép szárnyú és normális potrohú egyedek és 25%-ban csökevényes szárnyú és keskeny potrohú utódok. Ez csak úgy lehetséges, ha a két-két allél egymással összekapcsolva, együttesen kerül át az utódokba. Ez viszont feltételezi, hogy a kromoszómán is egymással összefüggésben lévő, kapcsolt génekről van szó. Számos később elvégzett vizsgálat is igazolta Morgan tapasztalatait arra vonatkozóan, hogy bizonyos együtt öröklődő tulajdonságok a kromoszómák olyan meghatározott szakaszaival hozhatók kapcsolatba, amelyek közeli szomszédságban vannak egymással. Így az élőlényekben függetlenül öröklődő tulajdonságok mellett, bizonyos tulajdonságok együttes öröklődése is tapasztalható, amelyekért a kapcsolt gének a felelősek. 
    Morgan muslicákkal végzett genetikai kísérleteit számos más élőlénnyel is megismételték, illetve megvizsgálták. Így például felfedezték, hogy egyes kukoricafajtákban a kukoricamagok színét és zsugorodottságát, ráncosságát meghatározó gének egymás közelében helyezkednek el a kukorica egyik kromoszómáján, és kapcsoltan öröklődnek. Két homozigóta szülőt kiválasztva, keresztezték egymással a domináns színes D és a sima E magvú kukoricákat a fakó színű d és a ráncos e magvú kukoricákkal. Az F1 nemzedékben minden kukoricamag heterozigóta hibrid lett, és a domináns fenotípust mutatta. A keletkezett heterozigóta hibrideket ezután visszakeresztezték a homozigóta recesszív szülői tulajdonságú egyedekkel. A visszakeresztezésből a kapcsolt öröklődésnek megfelelően a két eredeti szülői tulajdonság 50-50 százalékos megjelenését várták. A kapott értékek nagyjából meg is közelítették a várt eloszlást, de mellette nagyon kis mennyiségben, 2-2 százalékban, új kombinációk is megjelentek. A kutatások során rájöttek, hogy ennek alapvető oka a meiózisban keresendő. A meiózisos sejtosztódás során a szorosan egymásra fekvő homológ kromoszómák egy-egy kromatidájukkal átkereszteződve, bizonyos szakaszaikat kicserélik egymással. Ennek következtében a kromoszómapár adott szakaszán génkicserélődés, vagy más néven rekombináció jön létre. A rekombináció során a kapcsolt gének megváltoztatják elrendeződésüket, amelynek eredménye a genotípuson kívül a fenotípusban is jelentkezik. A vizsgált kukoricafajta konkrét esetében ez azt jelenti, hogy az eredeti szülői tulajdonságú egyedek túlnyomó többsége mellett 2-2 százalékban a színes–ráncos és a fakó–sima rekombináns utódok is megjelennek.
    A rekombináció a meiózis egyik általános jellegzetessége. Előzménye az apai és az anyai eredetű kromoszómák párba állása, amelyek ezután szoros összekapcsolódással négy kromatidából álló egységet képeznek. A négy kromatida közül kettő áthajolva egymáson, különböző helyeken átkereszteződési pontokat hozhatnak létre. Hosszabb kromoszómák esetében akár több átkereszteződési pont is létrejöhet. Az átkereszteződésben a kicserélődő szakaszok enzimek hatására leválnak az eredeti kromatidáról, majd egyesülnek a kicserélődésben részt vevő másik kromatidával. Ezzel egy kromoszómára kerülhet az apai és az anyai információ, és így az ivarsejtekbe teljesen új génkombinációt tartalmazó rekombináns kromoszómák kerülhetnek. Emellett a meiózisban az apai és anyai eredetű kromoszómák is keverednek, és véletlenszerű eloszlásban kerülnek az első osztódás során keletkező sejtmagvakba. Lényegében tehát a rekombináció, valamint a kromoszóák véletlenszerű eloszlása az oka annak, hogy az utódokban a szülői gének rendkívül nagy számú kombinációja jelenhet meg.
    Az élőlények genetikai változékonyságának egyik alapja a rekombináció jelensége. Rekombináns utódok mind a független, mind a kapcsolt öröklődés során létrejöhetnek. Mendel a vizsgálataihoz felhasznált borsók jellegéből hét olyan tulajdonságot választott ki, amelyek mindegyike más-más kromoszómapáron helyezkedik el. A független öröklődés során a különböző tulajdonságok alléljai egymástól függetlenül és teljesen véletlenszerűen kombinálódva osztódnak el az ivarsejtekben. Az eredmény két szülői és két rekombináns utód lesz. Morgan vizsgálatai pedig arra világítottak rá, hogy ha azonos kromoszómákon találhatók az illatő tulajdonság génjei, akkor általában kapcsoltan öröklődnek az apai, illetve anyai információk. Kivéve ha a kapcsolt géneket tartalmazó kromoszómák között rekombináció lép fel. Ezt azonban az is befolyásolja, hogy egymáshoz képest hol helyezkednek el a kapcsolt tulajdonságok génjei. Ha ezek közel vannak egymáshoz, akkor csak nagyon ritkán fordul elő közöttük a rekombináció. Viszont minél távolabb vannak egymástól a kapcsolt gének, annál gyakoribbá válik a rekombinánsok megjelenése az utódokban.

Családfaelemzés
    Ha a részletes családfaelemzés alapján valószínűsíthető az örökletes forma, első lépésként a beteg családtag(ok) genetikai vizsgálatát érdemes elvégezni, amennyiben ez megoldható. Így egyrészt mutáció kimutatása esetén már célzottan lehet szűrni a nem beteg hozzátartozókat, másrészt az emlőrákban szenvedő beteg számára sem haszontalan a genetikai vizsgálat. A pozitív teszteredmény a családtagokat még időben sarkallja a megelőzési lehetőségek igénybevételére, a beteg számára pedig olyan intézkedéseket tehet lehetővé és szükségessé, amelyek újabb tumorok (pl. az ellenoldali emlőben, petefészekben) korai felfedezésére vagy kialakulásuk megakadályozására irányulnak. A beteg családtag negatív teszteredménye fölöslegessé teszi a többiek szűrését, viszont a betegnél talált mutáció hiánya egy hozzátartozóban (negatív teszteredmény ) az illető számára megnyugtató, még akkor is, ha számára továbbra is fennáll az átlagnépességre jellemző 10%-os emlőrák-, illetve 1%-os petefészekrák-kockázat. Ha nem lehetséges beteg rokont megvizsgálni, és így kerül sor az egészséges hozzátartozó genetikai tesztelésére, az ez esetben kapott negatív eredmény nagyobb részben (mintegy 70%) azt jelenti, hogy az illető a családi hajlamot okozó mutációt nem örökölte (jó hír), kisebb valószínűséggel azonban jelentheti azt is, hogy a teszt által ki nem mutatható örökletes génhibáról van szó. 




6.3 Populációgenetika és evolúciós folyamatok


A populáció genetika célja a populációk genetikai összetételének vizsgálata, valamint a genetikai összetételt változtató mechanizmusok tanulmányozása. A genetika olyan tudományága, mely a genetika szabályszerűségeit a populáción belül vizsgálja. A populációgenetika kulcsszerepet kap az evolúció genetikában. Elemi evolúciós lépésnek ugyanis egy populáció genetikai összetételének megváltozását tekintjük. Gyakorlati szempontból fontos a populációgenetika, fontos szerepet játszik pl. a humángenetikában (öröklődő rendellenességek előfordulása). De a természetvédelemben (a genetikai diverzitás megőrzésében) is jelentős szerepe van.

Ideális és reális populáció:

A fajok átalakulását, a biológiai evolúciót eredményező tényezők feltárására egy modellt hoztak létre. Ez az ideális populáció, mely azonban a természetben nem fordul elő. Hipotézisünk igazolásához e modellből zárjuk ki a génállományt befolyásoló – általunk feltételezett – tényezőket. A populációt alkossa nagyon sok egyed, melyek életbenmaradási esélyei azonosak. Ezzel megszüntetjük a genetikai sodródás hatását. Érvényesüljön a szabad kombinálódás lehetősége, vagyis az egyedek bármelyik ellentétes neművel szaporodhassanak. A populációban ne következhessen be mutáció. Legyen elszigetelt, vándorlásra ne nyíljon lehetőség. Nem változhat a környezet sem, hiszen akkor a szelekció hatása érvényesülne.
Vizsgáljunk csak egy gént, annak is csak két (A és a) alléljét. Egyúttal legyenek az egyedek diploidok. A gén testi kromoszómán helyezkedjenek, és az ivararány a populációban legyen 1:1.
Egy populáció genetikai összetételét a populációban előforduló allélek és genotípusok gyakoriságával írhatjuk le
Az ideális populációban a szabad kombináció következtében a két nemben azonos valószínűségű a domináns, ill. a recesszív allél előfordulása. Ezért a petesejtek és a hímivarsejtek genetikai tartalma is az allélgyakoriságnak lesz megfelelő. A megtermékenyítés eredményeként kialakul az utódgeneráció. Megvizsgálva a genetikai tartalmukat kiderül, hogy az allél gyakoriság ugyanolyan maradt, mint a szülői generációban.
Tehát, ha a természetben az allélgyakoriság megváltozik, azt azok a tényezők eredményezhetik, melyeket az ideális populáció modelljéből kizártunk. Ilyen pl. a mutáció, a genetikai sodródás, az egyedvándorlás, a nem egyforma szaporodási esély és a környezet hatása, a szelekció.
Azok a természetes közösségek, melyekben több nemzedéken át nem változik az allélgyakoriság, genetikai egyensúlyban vannak. Ezekben az alléleloszlást módosító tényezők kiegyenlítik egymást, pl.. a mutáció létrehoz ugyan újabb allélokat, de ezeket a szelekció kipusztítja.

Godfrey Harold Hardy angol matematikus, és Wilhelm Weinberg német orvos és statisztikus 1908-ban egymástól függetlenül állapította meg a róluk elnevezett összefüggést, ez a populációgenetika alptörvénye.
Hardy-Weinberg-szabály: ideális populációban az allélek és az első generációt követően a genotípusok relatív gyakorisága nemzedékről nemzedékre állandó.
A genotípusok gyakorisága: p2, 2pq, q2; ahol a p2a homozigóta domináns egyedek relatív gyakorisága, 2pq a heterozigóta egyedek relatív gyakorisága, a q2 pedig a homozigóta recesszív egyedek relatív gyakorisága.
Az adott generációra igaz: p2+2pq+q2=1
Minden populációban az egyes  allélek relatív gyakoriságának összege: 1. Két allél esetén: p+q=1, ahol p a domináns (egyik) allél relatív gyakorisága, q a recesszív (másik) allél relatív gyakrisága.

Ideális populáció a valóságban nem létezik, hiszen számos tényező megváltoztathatja a természetes populáció az allél összetételét.

Az élőrendszer génállománya mutációval megváltozhat. A mutáció egy egyedben jelentkezik. Ha ez a változás nem kerül át az utódba, akkor az egyed pusztulásával el is tűnik. → Csak az ivarsejtekben bekövetkező változás öröklődik.
A bekövetkező mutációk megváltoztathatják a populáció allélösszetételét, és növelhetik a változatosságot. Tehát a mutáció egyedek szintjén valósul meg. Evolúciós hatása csak populációk szintjén értelmezhető.

Az egyedek pusztulásával is megváltozhat a populáció allélösszetétele. A pusztulás bekövetkezhet öregedés miatt vagy a genotipustól függetlenül a véletlen következtében, de okozhatja a környezet is. Mivel a környezet erőforrásai végesek, a különböző tulajdonságú egyedek között versengés van, folyik a „létért való küzdelem”. Ennek következtében a hátrányos tulajdonságú egyedek egy része elpusztul. Ez a folyamat a természetes szelekció, mely a változások egyik leghatékonyabb előidézője.
Természetes szelekció: kiválogatódás; a populációban a rátermettek fennmaradása és elszaporodása a kevésbé életképesek rovására.
Az adott élőlény rátermettsége egy-egy öröklött sajátosságával is összefüggésbe hozható. Ezek egyaránt lehetne minőségi és mennyiségi jellegek.

Vannak olyan - letális – allélek, melyek az egyed ivaréretségét előtti pusztulását eredményezik. Az ilyen domináns allélek lehetetlenné teszik, hogy az egyedek génjei a következő nemzedékbe átkerüljenek. Ekkor beszélünk teljes szelekcióról. A recesszív allélek heterozigóta formában fennmaradhatnak, csak a homozigóta recesszív egyedek halnak ki a populációból, ilyen esetben sok nemzetéken keresztül megmaradhat a hátrányos allél.
Heterozigóta fölénynek nevezzük azt a jelenséget, amikor a heterozigóták rátermettsége nagyobb, mint a homozigótáké. Ilyen pl. a sarlósejtes vérszegénység allélja a makláriával fertőzött területeken. A heterozigóta egyedeket kevésbé támadja meg a malária kórokozója, a homozigóta domináns, egészséges egyedek a malária miatt szelektálódnak, a homozigóta recesszív egyedek pedig a vérszegénység miatt pusztulnak el, így a heterozigóta egyedek kerülnek fölénybe.
A természetben legritkább esetben a teljes szelekció fordul elő. Az allélek hatásával szembeni hátrányos helyzet általában mérsékel. Az adott káros allélt tartalmazó egyedek általában képesek utódot létrehozni, legfeljebb a többihez képest szaporodási hátrányban van. Ez a részleges szelekció.

A természetes szelekció egyes jellegek eloszlására gyakorolt hatása alapján több típust különíthetünk el. Stabilizáló szelekcióról akkor beszélünk, ha a szelekciós hatások az adott mennyiségi jelleg szélső értékeivel rendelkezőket pusztítja el. Ennek következtében a populáció allélgyakorisága közel állandó marad, a csoport átlagos „tulajdonsága” nem változik meg. Ezzel a populációk állandóságát biztosítja, és a szelekció leggyakoribb formája. Ha a szelekció az átlagos tulajdonságokkal szemben hat, szétválasztó, ha pedig csak az egyik szélsőértékkel rendelkező egyedeket érinti, irányító szelekció következik be. A szétválasztó szelekció tartós hatására több csoport alakul ki. A populáció genetikai változatosságát növelheti, így akár fajképződéshez is vezethet.
Stabilizáló szelekció: a populációban az átlagértékeket hordozó egyedek elszaporodása a szélsőértékeket mutatókkal szemben.
Szétválasztó szelekció: a populációban az átlagértékű egyedek visszaszorulása miatt a szélsőértékűek elszaporodása és elkülönülése.
Irányító szelekció: az egyik szélsőértéket felmutató egyedek elszaporodása.
Ide. Tk. 12. 128.2 ábra

Az irányító szelekció a populáció változásnak irányába hat. A háziállatok háziasítása, és a növénynemesítés során az ember ilyen szelekciót végzett. E folyamat a mesterséges szelekció, hiszen az ember avatkozik be a természetfolyamataiba, és ezáltal sokszor felgyorsítja a változásokat. Számos jelleg a szelekció tekintetében semleges, vagyis a szelekció a gyakoriságra nincs hatással.
Mesterséges szelekció: az ember tudatos tevékenysége, mely során a kedvező tulajdonságú egyedeke