Biologijos konspektas 11 klasei

Galite rasti antrą konspekto dalį 12-ai klasei čia. Šiame konspekte I-oje dalyje (Ląstelė - gyvybės pagrindas) bus:

1. Įvadas į ląstelės biologiją:
   • Biologijos mokslo raida, sritys ir tyrimo metodai.
   • Ląstelės teorija ir jos reikšmė.
   • Gyvybės hierarchijos lygmenys.
   • Prokariotų ir eukariotų ląstelių palyginimas.
2. Ląstelės sandara ir funkcijos:
   • Augalinės, gyvūninės ir grybieno ląstelių sandaros ypatumai.
   • Ląstelės organoidai ir jų funkcijos.
   • Ląstelės membranos sandara ir funkcijos: pernaša per membraną.
3. Medžiagų apykaita ląstelėje:
   • Medžiagų apykaitos principai.
   • Fermentai ir jų veikimas.
   • Fotosintezė: procesas, reikšmė, veiksniai.
   • Kvėpavimas ląstelėje: procesas, reikšmė.
   • Chemosintezė.
4. Ląstelės dalijimasis:
   • Ląstelės ciklas.
   • Mitozė: procesas, reikšmė.
   • Mejozė: procesas, reikšmė.

II-oje dalyje, Genetika ir evoliucija, rasite informaciją apie:

5. Paveldimumas ir kintamumas:
   • Paveldimumo sąvoka, Mendelio dėsniai.
   • Sąveikos tarp genų.
   • Su lytimi susijęs paveldėjimas.
   • Mutacijos ir modifikacijos, jų reikšmė evoliucijai.
6. Molekulinė genetika:
   • Nukleorūgštys: DNR ir RNR sandara, replikacija, transkripcija, transliacija.
   • Genų raiška.
   • Genų inžinerija ir biotechnologijos.
7. Evoliucijos mechanizmai:
   • Evoliucijos teorijos raida.
   • Gamtinė atranka, jos formos.
   • Populiacijos genetika.
   • Rūšies samprata, rūšių susidarymas.

Pastaba: Toliau pateikiami skyriai (8-15) apima temas, kurios dažnai priskiriamos 12 klasės kursui (Organizmų sandara ir funkcijos). Pagal pateiktą struktūrą, jos įtrauktos čia.

8. Ląstelės ciklas ir jo etapai
9. Augaliniai audiniai
10. Gyvūniniai (žmogaus) audiniai
11. Oda
12. Virškinimo sistema
13. Medžiagų pernešimas ir šalinimas (Kvėpavimas, Kraujotaka, Limfinė sistema, Imuninė sistema, Šalinimo sistema, Homeostazė)
14. Judėjimas
15. Dauginimasis ir individualus vystymasis

Skatiname mąstyti kritiškai, spręsti problemas ir esant galimybei taikyti žinias praktikoje.

1. Įvadas į ląstelės biologiją

1.1. Biologijos mokslo raida, sritys ir tyrimo metodai

Biologija – tai gyvybės mokslas. Ji tiria gyvuosius organizmus, jų sandarą, veikimą, sąveiką tarpusavyje ir su aplinka. Šiuolaikinė biologija apima daugybę sričių:

• Molekulinė biologija - tiria gyvybės procesus molekuliniu lygmeniu, nagrinėja DNR, RNR, baltymų struktūrą ir funkcijas.
• Ląstelės biologija - tiria ląstelės sandarą, veikimą ir sąveiką su kitomis ląstelėmis.
• Genetika - tiria paveldimumą ir kintamumą.
• Evoliucijos biologija - tiria gyvybės evoliucijos procesą.
• Ekologija - tiria organizmų sąveiką su aplinka.
• Zoologija - tiria gyvūnus.
• Botanika - tiria augalus.
• Mikrobiologija - tiria mikroorganizmus.

Biologai naudoja įvairius tyrimo metodus:

• Stebėjimas - tiesioginis gamtos reiškinių stebėjimas.
• Eksperimentas - tyrimo objekto sąlygų kontroliavimas ir kintamųjų įtakos stebėjimas.
• Modeliavimas - realių sistemų imitavimas kompiuteriais ar kitais metodais.
• Mikroskopija - objektų tyrimas mikroskopais.
• Biocheminiai metodai - cheminių medžiagų tyrimas organizmuose.
• Genetiniai metodai - genų tyrimas.

Trumpa biologijos mokslo istorijos apžvalga: Nuo senovės graikų filosofų, tokių kaip Aristotelis, pirmųjų bandymų klasifikuoti gyvąją gamtą, per Renesanso anatomų (A. Vezalijus) darbus, mikroskopo išradimą (A. van Leeuwenhoek) ir ląstelės atradimą (R. Hooke), iki K. Linėjaus sukurtos sistematikos pagrindų, Č. Darvino evoliucijos teorijos, G. Mendelio paveldimumo dėsnių atradimo ir XX a. molekulinės biologijos revoliucijos (J. Watson, F. Crick DNR struktūros atradimas) – biologija nuolat vystėsi, atverdama vis gilesnį supratimą apie gyvybę.

🎥 Video: [Biologijos mokslo istorija ir sritys (EN)](https://www.youtube.com/watch?v=7QQPyM nepriklausomai nuo kito geno (pavyzdžiui, žirnių sėklų spalva ir forma).

Pastaba: Savarankiškam darbui rekomenduojama paieškoti ir spręsti genetikos uždavinius, taikant Mendelio dėsnius. 🔗 Genetikos uždaviniai online paieška

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Mendelio dėsnių iliustracijos 🎥 Video: Mendelio dėsniai (EN)

5.2. Sąveikos tarp genų

Genai gali sąveikauti tarpusavyje, įtakojant fenotipą.

Pagrindinės genų sąveikos rūšys:

• Dominavimas: Vienas alelis (pvz., A) užgožia kito alelio (pvz., a) pasireiškimą. Heterozigota (Aa) turi dominantinį fenotipą.
• Nevisiškas dominavimas: Heterozigotos (Aa) fenotipas yra tarpinis tarp homozigotų (AA ir aa) fenotipų (pvz., raudonos ir baltos gėlės kryžminimas duoda rožines).
• Kodominavimas: Abu aleliai pasireiškia vienodai heterozigotoje (Aa), neslopindami vienas kito (pvz., AB kraujo grupė).
• Epistazė: Vienas genas slopina kito, nealelinio geno, pasireiškimą (pvz., albinizmo genas gali slopinti plaukų spalvos geną).
• Pleotropija: Vienas genas lemia kelis skirtingus požymius (pvz., pjautuvinės anemijos genas lemia ne tik kraujo ląstelių formą, bet ir atsparumą maliarijai bei kitus simptomus).

5.3. Su lytimi susijęs paveldėjimas

Kai kurie požymiai paveldimi su lytimi, nes juos lemiantys genai yra lytinėse chromosomose (dažniausiai X chromosomoje).

Pavyzdžiai:

• Daltonizmas (spalvinis aklumas): Recesyvinis požymis, lemiamas geno X chromosomoje. Vyrai (XY) turi tik vieną X chromosomą, todėl jei ją gauna su daltonizmo aleliu, požymis pasireiškia. Moterys (XX) turi turėti du recesyvinius alelius, kad būtų daltonikės.
• Hemofilija: Kraujo krešėjimo sutrikimas, taip pat paveldimas kaip recesyvinis, su X chromosoma susijęs požymis.

Pastaba: Svarbu suprasti, kaip sprendžiami su lytimi susijusio paveldėjimo uždaviniai, braižant kryžminimo schemas ir žymint lytines chromosomas bei alelius. 🔗 Su lytimi susijęs paveldėjimas uždaviniai paieška

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Su lytimi susijusio paveldėjimo iliustracijos 🎥 Video: Su lytimi susijęs paveldėjimas (EN)

5.4. Mutacijos ir modifikacijos, jų reikšmė evoliucijai

Kintamumas – tai individų skirtumų atsiradimas.

Kintamumo rūšys:

• Paveldimas kintamumas (mutacijos): Staigūs, šuoliški genetinės medžiagos pokyčiai, perduodami palikuonims. Tai evoliucijos varomoji jėga.
  • Genų mutacijos: DNR nukleotidų sekos pokyčiai (taškinės mutacijos – vieno nukleotido pakeitimas, insercija – įterpimas, delecija – iškritimas).
  • Chromosomų mutacijos: Chromosomų skaičiaus ar sandaros pokyčiai (delecija – fragmento netekimas, duplikacija – fragmento padvigubėjimas, inversija – fragmento apsisukimas, translokacija – fragmento persikėlimas į kitą chromosomą; aneuploidija – chromosomų skaičiaus pakitimas, pvz., Dauno sindromas; poliploidija – viso chromosomų rinkinio padvigubėjimas, dažna augaluose).
• Nepaveldimas kintamumas (modifikacijos): Fenotipo pokyčiai, atsiradę dėl aplinkos veiksnių, palikuonims neperduodami. Modifikacijų ribas nulemia genotipas (reakcijos norma). Pavyzdžiui, saulėje įdegusi oda, geriau patręšto augalo didesnis derlius.

Mutacijų ir modifikacijų reikšmė evoliucijai:

• Genetinė įvairovė: Mutacijos yra pagrindinis naujų alelių ir genetinės įvairovės šaltinis populiacijose, be kurio evoliucija neįmanoma.
• Prisitaikymas prie aplinkos: Gamtinė atranka veikia fenotipus, kurie yra genotipo ir aplinkos sąveikos rezultatas. Naudingos mutacijos suteikia individams pranašumą kintančioje aplinkoje, didina jų prisitaikymą ir tikimybę išgyventi bei susilaukti palikuonių. Modifikacijos rodo organizmo gebėjimą prisitaikyti prie esamų sąlygų, bet tiesiogiai evoliucijos nelemia, nes nėra paveldimos.

Pavyzdys: Beržinio verpiko (Biston betularia) melanizmas. Pramonės rajonuose tamsi (melanistinė) forma tapo dominuojanti, nes geriau maskavosi ant suodžiais padengtų medžių kamienų, o šviesesnėse vietovėse dominavo šviesi forma. Tai gamtinės atrankos, veikiančios mutacijos sukeltą požymį, pavyzdys.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Mutacijų ir modifikacijų pavyzdžiai 🎥 Video: Mutacijos (EN), Kintamumas (LT)

6. Molekulinė genetika

6.1. Nukleorūgštys: DNR ir RNR sandara, replikacija, transkripcija, transliacija

Nukleorūgštys – tai polimerai, sudaryti iš monomerų – nukleotidų. Jos saugo ir perduoda genetinę informaciją.

Nukleotidą sudaro:

• Azoto bazė: Purinai – Adeninas (A), Guaninas (G); Pirimidinai – Citozinas (C), Timinas (T) (tik DNR), Uracilas (U) (tik RNR).
• Cukrus (pentozė): Deoksiribozė (DNR) arba Ribozė (RNR).
• Fosfato grupė (fosforo rūgšties liekana).

DNR (deoksiribonukleorūgštis) sandara:

• Dvi polinukleotidinės grandinės, susisukusios į dešiniojo sūkio dvigubą spiralę.
• Grandinės antiparalelinės (viena eina 5' -> 3' kryptimi, kita 3' -> 5').
• Grandinės laikosi kartu dėl vandenilinių ryšių tarp komplementarių bazių: A jungiasi su T (du ryšiai), G jungiasi su C (trys ryšiai).
• Funkcija: genetinės informacijos saugojimas ir perdavimas.

RNR (ribonukleorūgštis) sandara:

• Dažniausiai viena polinukleotidinė grandinė (gali sudaryti antrines struktūras).
• Vietoj Timino (T) yra Uracilas (U), kuris jungiasi su Adeninu (A).
• Cukrus – ribozė.
• Tipai: iRNR (informacinė, perneša genetinį kodą iš branduolio į ribosomas), tRNR (transportinė, perneša aminorūgštis į ribosomą baltymų sintezės metu), rRNR (ribosominė, įeina į ribosomų sudėtį).
• Funkcija: dalyvavimas genetinės informacijos realizavime (baltymų sintezėje).

DNR replikacija (DNR dvigubėjimas):

Procesas, kurio metu iš vienos DNR molekulės pasigaminamos dvi identiškos kopijos. Vyksta S interfazės stadijoje. Tai pusiau konservatyvus procesas: kiekviena nauja DNR molekulė sudaryta iš vienos senos ir vienos naujos grandinės.

Replikacijos etapai:

1. Iniciacija: DNR spiralė išvyniojama fermento helikazės, atsiskiria grandinės, susidaro replikacijos šakutė.
2. Elongacija: Fermentas DNR polimerazė sintetina naujas DNR grandines pagal komplementarumo principą, naudodama senąsias grandines kaip matricas. Sintezė vyksta 5' -> 3' kryptimi. Viena grandinė (pirmaujanti) sintetinama ištisai, kita (atsiliekanti) – fragmentais (Okazaki fragmentai).
3. Terminacija: Fragmentai sujungiami fermento ligazės. Susidaro dvi identiškos DNR molekulės.

DNR transkripcija (informacijos nurašymas):

Procesas, kurio metu DNR geno seka perrašoma į iRNR molekulę. Vyksta branduolyje (eukariotuose).

Transkripcijos etapai:

1. Iniciacija: Fermentas RNR polimerazė prisijungia prie DNR promotoriaus sekos, DNR spiralė toje vietoje išvyniojama.
2. Elongacija: RNR polimerazė slenka DNR grandine (matricine) ir sintetina iRNR molekulę pagal komplementarumo principą (A-U, T-A, G-C, C-G).
3. Terminacija: Pasiekus terminacijos seką, RNR polimerazė ir naujai susintetinta iRNR atsiskiria nuo DNR. Eukariotuose iRNR dar modifikuojama (procesingas: splaisingas – intronų iškirpimas, kepurės ir poli-A uodegos prijungimas).

Transliacija (baltymo sintezė):

Procesas, kurio metu iRNR nukleotidų seka (genetinis kodas) paverčiama aminorūgščių seka baltyme. Vyksta citoplazmoje, ribosomose.

Transliacijos etapai:

1. Iniciacija: iRNR prisijungia prie mažojo ribosomos subvieneto. Prie starto kodono (dažniausiai AUG) prisijungia pirmoji tRNR su atitinkama aminorūgštimi (metioninu). Prisijungia didysis ribosomos subvienetas.
2. Elongacija: Ribosoma slenka iRNR molekule po vieną kodoną (tripletą). Į ribosomos A vietą atkeliauja tRNR su antikodonu, komplementariu iRNR kodonui, ir atitinkama aminorūgštimi. Susidaro peptidinis ryšys tarp gretimų aminorūgščių (P ir A vietose). Ribosoma pasislenka, tRNR iš P vietos pasišalina, tRNR iš A vietos pereina į P vietą. Procesas kartojasi.
3. Terminacija: Ribosoma pasiekia stop kodoną (UAA, UAG, UGA) iRNR molekulėje. Prie jo prisijungia atpalaidavimo faktorius, polipeptidinė grandinė atsiskiria nuo ribosomos, ribosoma suskyla į subvienetus.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Transkripcijos ir transliacijos schema, DNR replikacijos schema 🎥 Animacija: Transkripcijos ir transliacijos animacija (EN), DNR replikacijos animacija (EN)

6.2. Genų raiška

Genų raiška (ekspresija) – tai procesas, kurio metu geno informacija (DNR seka) paverčiama funkcionaliu produktu (dažniausiai baltymu, kartais RNR). Tai apima transkripciją ir transliaciją. Genų raiška yra griežtai reguliuojama, kad ląstelės gamintų tik reikiamus baltymus reikiamu laiku ir kiekiu.

Genų raišką reguliuoja daugybė mechanizmų įvairiuose lygmenyse:

• Transkripcijos lygmuo (svarbiausias):
  • Transkripcijos faktoriai: Baltymai, kurie jungiasi prie specifinių DNR sekų (promotorių, stipriklių) ir skatina arba slopina RNR polimerazės prisijungimą ir transkripciją.
  • Operonai (prokariotuose): Genų grupė, reguliuojama bendrai (pvz., laktozės operonas).
  • Chromatino struktūros pokyčiai (eukariotuose): DNR susipynimas su histonais gali būti keičiamas (pvz., acetilinimas atpalaiduoja struktūrą, metilinimas dažnai slopina). Tai veikia DNR prieinamumą transkripcijos faktoriams.
• Potranskripcinis lygmuo: iRNR modifikavimas (splaisingas, redagavimas), iRNR stabilumo reguliavimas, transportavimas iš branduolio.
• Transliacijos lygmuo: Transliacijos iniciacijos, elongacijos greičio reguliavimas.
• Potransliacinis lygmuo: Baltymo modifikavimas (pvz., fosforilinimas), lankstymas, skaidymas, transportavimas į reikiamą vietą.
• RNR interferencija: Mažos RNR molekulės (miRNR, siRNR) gali jungtis prie iRNR ir blokuoti jos transliaciją arba skatinti jos skaidymą.

Genų raiškos reguliavimas yra būtinas:

• Ląstelių diferenciacijai: Skirtingų tipų ląstelės (pvz., raumenų, nervų) turi skirtingus baltymų rinkinius, nes jose reiškiasi skirtingi genai.
• Organizmų vystymuisi: Genų raiška tiksliai reguliuojama skirtingais vystymosi etapais.
• Prisitaikymui prie aplinkos: Ląstelės gali keisti genų raišką reaguodamos į aplinkos signalus (pvz., maisto medžiagų buvimą, stresą).

Pavyzdys: Žmogaus organizme yra apie 20 000 genų, tačiau kiekvienoje ląstelėje aktyviai reiškiasi tik dalis jų, priklausomai nuo ląstelės tipo ir funkcijos. Pavyzdžiui, insulino genas aktyvus tik kasos beta ląstelėse.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Genų raiškos reguliavimo schema (EN), Laktozės operono schema (EN) 🎥 Video: Genų raiška (EN), Operonai (EN)

6.3. Genų inžinerija ir biotechnologijos

Genų inžinerija – tai metodų visuma, leidžianti tikslingai keisti organizmo genetinę medžiagą (DNR), perkeliant genus iš vieno organizmo į kitą arba modifikuojant esamus genus.

Biotechnologija – tai technologijų, naudojančių gyvuosius organizmus, jų sistemas ar produktus, visuma žmogaus poreikiams tenkinti. Genų inžinerija yra viena iš biotechnologijos sričių.

Pagrindiniai genų inžinerijos metodai:

• DNR karpymas ir klijavimas: Naudojami fermentai:
  • Restrikcijos endonukleazės (restriktazės): Karpio DNR specifinėse atpažinimo vietose ("genų žirklės").
  • Ligazės: Sujungia DNR fragmentus ("genų klijai").
• Genų klonavimas: Norimo geno kopijų dauginimas, dažniausiai naudojant plazmidę (žiedinę DNR bakterijose) kaip vektorių ir bakterijas kaip "fabrikus" genui dauginti.
• Polimerazės grandininė reakcija (PGR): Metodas, leidžiantis greitai padauginti specifinį DNR fragmentą milijonus kartų mėgintuvėlyje.
• Transgenezė: Svetimo geno (transgeno) perkėlimas į organizmo genomą, sukuriant genetiškai modifikuotą organizmą (GMO).
• Genomo redagavimas (pvz., CRISPR-Cas9): Naujausios technologijos, leidžiančios labai tiksliai redaguoti DNR sekas – iškirpti, įterpti ar pakeisti genus.

Biotechnologijų taikymas:

• Medicina:
  • Vaistų gamyba (pvz., rekombinantinis insulinas diabetui gydyti, augimo hormonas, kraujo krešėjimo faktoriai, vakcinos).
  • Diagnostika (pvz., genetinės ligos, infekcijos nustatymas PGR metodu).
  • Genų terapija (bandymai gydyti genetines ligas keičiant ar papildant genus).
• Žemės ūkis:
  • Genetiškai modifikuotų augalų kūrimas (atsparesnių kenkėjams, ligoms, herbicidams, sausrai; pagerintos maistinės vertės).
  • Gyvulininkystė (produktyvesnių, atsparesnių ligoms veislių kūrimas).
• Maisto pramonė: Fermentų naudojimas (pvz., sūrių, duonos, alaus gamyboje), mielių ir bakterijų kultūrų naudojimas (jogurtas, kefyras).
• Aplinkos apsauga: Mikroorganizmų naudojimas teršalams skaidyti (bioremediacija), biokuro gamyba.
• Kriminalistika: DNR analizė asmens tapatybei nustatyti.

Pastaba: Genų inžinerijos ir biotechnologijų sritys sparčiai vystosi, rekomenduojama pasidomėti naujausiais pasiekimais ir taikymo pavyzdžiais bei etinėmis diskusijomis. 🔗 Genų inžinerija pavyzdžiai paieška

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Genų inžinerijos metodų iliustracijos (EN), PGR schema (EN), CRISPR-Cas9 schema (EN) 🎥 Video: Genų inžinerija (EN), Biotechnologijos (EN), PGR (EN), CRISPR (EN)

7. Evoliucijos mechanizmai

7.1. Evoliucijos teorijos raida

Evoliucija – tai laipsniškas, negrįžtamas gyvosios gamtos vystymasis laikui bėgant, kurio metu organizmai kinta ir atsiranda naujos rūšys.

Evoliucijos teorijos raida:

• Antika: Kai kurie filosofai (pvz., Anaksimandras) kėlė idėjas apie gyvybės kilmę iš vandens ir laipsnišką vystymąsi. Tačiau dominavo idėja apie rūšių nekintamumą (pvz., Aristotelis).
• XVIII a.: Pradėta abejoti rūšių nekintamumu, remiantis fosilijomis ir lyginamąja anatomija (pvz., G. Buffon).
• Žanas Batistas Lamarkas (1809): Sukūrė pirmąją nuoseklią evoliucijos teoriją. Pagrindinės idėjos:
  • Vidinė organizmų siekiamybė tobulėti.
  • Organų lavinimas arba nelavinimas: Dažnai naudojami organai vystosi, nenaudojami – nyksta.
  • Įgytų požymių paveldėjimas: Per gyvenimą įgyti požymiai perduodami palikuonims (vėliau ši idėja buvo paneigta).
• Čarlzas Darvinas (1859): Knygoje "Rūšių atsiradimas" paskelbė gamtinės atrankos teoriją. Pagrindinės idėjos (remiasi A. Wallace'o darbais taip pat):
  • Kintamumas: Organizmai populiacijoje skiriasi įvairiais požymiais.
  • Paveldimumas: Požymiai perduodami iš tėvų palikuonims.
  • Vislumas: Organizmai dauginasi geometrine progresija, palikuonių atsiranda daugiau nei gali išgyventi.
  • Kova dėl būvio: Dėl ribotų išteklių vyksta konkurencija tarp individų.
  • Gamtinė atranka: Geriausiai prie aplinkos prisitaikę individai (turintys palankiausius požymius) turi didesnę tikimybę išgyventi ir susilaukti daugiau palikuonių.
  • Rūšių atsiradimas: Ilgainiui dėl gamtinės atrankos poveikio populiacijos kaupia prisitaikymus ir gali atsirasti naujos rūšys.
• Šiuolaikinė evoliucijos sintezė (XX a. 30-40 m.): Sujungė Darvino gamtinės atrankos teoriją su Mendelio genetikos, populiacijų genetikos, paleontologijos ir kitų biologijos sričių duomenimis. Ji paaiškino kintamumo šaltinius (mutacijas, genų rekombinaciją) ir evoliucijos mechanizmus populiacijų lygmenyje.

7.2. Gamtinė atranka, jos formos

Gamtinė atranka – pagrindinis evoliucijos variklis; procesas, kurio metu dėl aplinkos poveikio išlieka ir susilaukia daugiau palikuonių tie individai, kurie turi tam tikromis sąlygomis palankesnius paveldimus požymius. Gamtinė atranka veikia fenotipus, bet lemia alelių dažnio pokyčius populiacijoje per kartas.

Būtinos sąlygos gamtinei atrankai vykti:

1. Kintamumas populiacijoje (skirtingi fenotipai).
2. Paveldimumas (požymiai turi būti genetiškai nulemti).
3. Skirtingas išgyvenamumas ir reprodukcinė sėkmė (kai kurie fenotipai palieka daugiau palikuonių nei kiti).

Gamtinės atrankos formos:

• Kryptinga atranka: Palankesni yra individai, turintys vieną kraštutinį požymio variantą. Vyksta, kai keičiasi aplinkos sąlygos arba populiacija migruoja į naują aplinką. Požymio vidurkis populiacijoje pasislenka viena kryptimi. (Pvz., beržinių verpikų tamsėjimas pramoniniuose rajonuose, bakterijų atsparumo antibiotikams vystymasis).
• Stabilizuojanti atranka: Palankesni yra individai, turintys vidutinę, tarpinę požymio išraišką. Veikia stabiliose aplinkos sąlygose. Pašalina kraštutinius variantus, palaiko požymio pastovumą. (Pvz., vidutinio svorio naujagimių didesnis išgyvenamumas, vidutinio dydžio kiaušinių dėtys paukščiuose).
• Išskiriančioji (disruptivinė) atranka: Palankesni yra individai, turintys abu kraštutinius požymio variantus, o vidutiniai variantai yra nepalankūs. Gali lemti populiacijos skilimą į dvi grupes ir naujų rūšių susidarymą. (Pvz., Afrikos kikilių rūšis, kurioje išliko paukščiai su labai mažais arba labai dideliais snapais, prisitaikę prie skirtingų sėklų, o vidutinio dydžio snapai buvo neefektyvūs).

Gamtinės atrankos pavyzdžiai:

• Žirafos kaklas: Ilgesnį kaklą turinčios žirafos galėjo pasiekti aukščiau esančius lapus (maisto šaltinį), todėl turėjo didesnę tikimybę išgyventi ir perduoti šį požymį palikuonims (kryptinga atranka).
• Antibiotikams atsparios bakterijos: Atsitiktinai atsiradusios mutacijos suteikia kai kurioms bakterijoms atsparumą antibiotikui. Naudojant antibiotiką, neatsparios bakterijos žūsta, o atsparios išgyvena, dauginasi ir tampa dominuojančios (kryptinga atranka).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Gamtinės atrankos formų iliustracijos 🎥 Video: Gamtinė atranka (EN), Gamtinės atrankos tipai (EN)

7.3. Populiacijos genetika

Populiacijos genetika – tai biologijos šaka, tirianti genų ir genotipų dažnių pasiskirstymą bei kitimą populiacijose laikui bėgant. Ji nagrinėja evoliucinius procesus genetiniu lygmeniu.

Pagrindinės sąvokos:

• Populiacija: Vienos rūšies individų grupė, gyvenanti tam tikroje teritorijoje, galinti laisvai kryžmintis ir turinti bendrą genų fondą. Populiacija yra mažiausias evoliucijos vienetas.
• Genų fondas (genofondas): Visų populiacijos individų alelių visuma tam tikru laiko momentu.
• Alelių dažnis: Tam tikro alelio (pvz., A arba a) santykinis dažnis populiacijos genų fonde.
• Genotipų dažnis: Tam tikro genotipo (pvz., AA, Aa, aa) santykinis dažnis populiacijoje.

Hardžio-Veinbergo dėsnis (pusiausvyra): Teigia, kad idealioje populiacijoje (labai didelė, nėra mutacijų, nėra genų srauto, kryžminimasis atsitiktinis, nėra atrankos) alelių ir genotipų dažniai iš kartos į kartą nekinta. Matematinė išraiška:

• p + q = 1 (kur p – dominuojančio alelio dažnis, q – recesyvinio alelio dažnis)
• p² + 2pq + q² = 1 (kur p² – AA genotipo dažnis, 2pq – Aa genotipo dažnis, q² – aa genotipo dažnis) Šis dėsnis yra teorinis modelis, parodantis, kad jei neveikia evoliuciniai veiksniai, evoliucija nevyksta. Realiose populiacijose šios sąlygos retai tenkinamos.

Veiksniai, keičiantys alelių dažnius populiacijose (evoliucijos veiksniai):

1. Mutacijos: Atsitiktiniai genetinės medžiagos pokyčiai, sukuriantys naujus alelius (žaliava evoliucijai).
2. Genų srautas (migracija): Individų ar jų gametų judėjimas tarp populiacijų, dėl kurio keičiasi alelių dažniai abiejose populiacijose. Mažina skirtumus tarp populiacijų.
3. Genų dreifas: Atsitiktinis alelių dažnių kitimas, ypač ryškus mažose populiacijose. Gali lemti retų alelių išnykimą arba įsitvirtinimą visiškai atsitiktinai, nepriklausomai nuo jų naudingumo.
   • Įkūrėjo efektas: Kai nedidelė grupė individų atsiskiria nuo pagrindinės populiacijos ir įkuria naują, jos genų fondas gali skirtis nuo pradinės populiacijos.
   • Butelio kaklelio efektas: Kai populiacijos dydis staiga smarkiai sumažėja (pvz., dėl stichinės nelaimės), išlikusių individų genų fondas gali nebeatspindėti pradinės populiacijos genetinės įvairovės.
4. Neatsitiktinis kryžminimasis: Jei individai renkasi partnerius pagal tam tikrus požymius (lytinė atranka) arba kryžminasi su giminaičiais (inbridingas), tai keičia genotipų, bet ne pačių alelių dažnius.
5. Gamtinė atranka: Svarbiausias veiksnys, lemiantis adaptyvią evoliuciją – alelių, suteikiančių pranašumą, dažnio didėjimą populiacijoje.

Populiacijos genetika padeda suprasti:

• Kaip vyksta evoliucija genetiniu lygmeniu.
• Kaip palaikoma genetinė įvairovė populiacijose.
• Genetinių ligų paplitimą ir paveldėjimą.
• Populiacijų prisitaikymą prie aplinkos pokyčių.

7.4. Rūšies samprata, rūšių susidarymas

Rūšis – pagrindinis taksonominis vienetas. Dažniausiai naudojama biologinė rūšies koncepcija: rūšis yra natūralių populiacijų grupė, kurios nariai gali kryžmintis tarpusavyje ir susilaukti gyvybingų, vaisingų palikuonių, tačiau yra reprodukciškai izoliuoti nuo kitų tokių grupių.

Reprodukcinė izoliacija – tai mechanizmai, neleidžiantys skirtingų rūšių individams kryžmintis arba susilaukti vaisingų palikuonių. Jie skirstomi į:

• Prezigotinė izoliacija (neleidžia susidaryti zigotai):
  • Buveinių (ekologinė) izoliacija: Rūšys gyvena skirtingose buveinėse toje pačioje teritorijoje.
  • Laiko (sezoninė) izoliacija: Rūšys dauginasi skirtingu metų laiku ar paros metu.
  • Elgsenos (etologinė) izoliacija: Skirtingi poravimosi ritualai.
  • Mechaninė izoliacija: Nesuderinami dauginimosi organai.
  • Gametų izoliacija: Lytinės ląstelės nesusilieja dėl biocheminių neatitikimų.
• Postzigotinė izoliacija (veikia po zigotos susidarymo):
  • Hibridų negyvybingumas: Hibridinė zigota nesivysto arba žūsta.
  • Hibridų nevaisingumas: Hibridai yra gyvybingi, bet nevaisingi (pvz., mulas – arklio ir asilo hibridas).
  • Hibridų palikuonių negyvybingumas ar nevaisingumas: Pirmos kartos hibridai vaisingi, bet jų palikuonys – ne.

Rūšių susidarymas (speciacija) – tai evoliucinis procesas, kurio metu iš vienos pradinės rūšies atsiranda dvi ar daugiau naujų rūšių. Būtina sąlyga – reprodukcinės izoliacijos atsiradimas tarp populiacijų.

Rūšių susidarymo būdai:

• Alopatrinis rūšių susidarymas (geografinis): Labiausiai paplitęs būdas. Naujos rūšys susidaro, kai pradinė populiacija padalijama geografine kliūtimi (pvz., kalnais, upe, ledynu, vandenynu). Atskirtos populiacijos kaupia genetinius skirtumus dėl mutacijų, genų dreifo ir skirtingos gamtinės atrankos. Ilgainiui tarp jų susiformuoja reprodukcinė izoliacija. Jei geografinė kliūtis išnyksta, jos nebegali kryžmintis. (Pvz., Darvino kikiliai Galapagų salose).
• Simpatrinis rūšių susidarymas: Naujos rūšys susidaro be geografinės izoliacijos, toje pačioje teritorijoje. Gali vykti dėl:
  • Poliploidijos: Chromosomų rinkinio padvigubėjimo (ypač dažna augaluose). Poliploidai iš karto tampa reprodukciškai izoliuoti nuo diploidinių tėvų.
  • Prisitaikymo prie skirtingų nišų: Kai populiacijos dalys specializuojasi naudotis skirtingais ištekliais ar gyventi skirtingose mikrobuveinėse toje pačioje teritorijoje (pvz., kai kurios vabzdžių rūšys, prisitaikiusios misti skirtingais augalais šeimininkais).
  • Lytinės atrankos: Kai patelės pradeda rinktis partnerius pagal naujus požymius, tai gali greitai lemti populiacijos pasidalijimą.

Rūšių susidarymo pavyzdžiai:

• Darvino kikiliai: Galapagų salose gyvenančios kelios kikilių rūšys išsivystė iš vienos protėvinės rūšies, patekusios į salas iš žemyno. Salų izoliacija (geografinė kliūtis) leido skirtingose salose gyvenančioms populiacijoms diverguoti ir prisitaikyti prie skirtingų maisto šaltinių (skirtingos snapo formos), kol susiformavo reprodukcinė izoliacija (alopatrinis susidarymas).
• Obuolinės musės (Rhagoletis pomonella): Šiaurės Amerikoje dalis musių populiacijos, anksčiau dėjusių kiaušinius ant gudobelių vaisių, prisitaikė dėti kiaušinius ant įvežtinių obelų. Dėl skirtingo vaisių nokimo laiko ir poravimosi ant skirtingų augalų šeimininkų tarp šių grupių pradėjo formuotis reprodukcinė izoliacija (simpatrinis susidarymas).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Rūšių susidarymo iliustracijos 🎥 Video: Rūšių susidarymas (EN)

---

8. Ląstelės ciklas ir jo etapai

8.1. Prokariotinių ląstelių dalijimasis

Prokariotai (bakterijos ir archėjos) dauginasi nelytiniu būdu – dvejetainiu dalijimusi (arba skilimu). Šis procesas yra palyginti paprastas ir greitas, leidžiantis populiacijoms sparčiai augti palankiomis sąlygomis:

1. DNR replikacija: Vienintelė žiedinė DNR molekulė, esanti citoplazmoje (nukleoide), pradeda replikuotis nuo specifinės pradžios vietos (ori). Replikacija vyksta abiem kryptimis.
2. Chromosomų atsiskyrimas: Kol DNR replikuojasi, ląstelė auga. Dvi susidariusios DNR kopijos prisitvirtina prie ląstelės membranos skirtingose vietose ir juda link priešingų ląstelės polių.
3. Citokinezė (ląstelės persidalijimas): Ląstelės membrana ir sienelė įlinksta vidun ties ląstelės centru, formuojasi pertvara. Galiausiai ląstelė visiškai persidalija į dvi genetiškai identiškas dukterines ląsteles.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Prokariotinės ląstelės dalijimosi schema 🎥 Video: Bakterijų dalijimasis pusiau (EN)

8.2. Eukariotinės ląstelės gyvenimo ciklas

Eukariotinės ląstelės gyvenimo ciklas yra sudėtingesnis, reguliuojamas ciklas, apimantis augimą, DNR replikaciją ir dalijimąsi. Jis skirstomas į dvi pagrindines fazes: interfazę ir M fazę (dalijimosi fazę).

• Interfazė: Tai ilgiausia ciklo dalis, kurios metu ląstelė auga, vykdo savo specifines funkcijas ir ruošiasi dalytis. Interfazė skirstoma į tris periodus:
  • G1 fazė (priešsintezės periodas): Ląstelė intensyviai auga, sintetina baltymus, RNR, organoidus. Chromosomos viengubos (sudarytos iš vienos chromatidės). Šioje fazėje yra kontrolinis taškas, tikrinantis, ar ląstelė pakankamai didelė ir ar sąlygos palankios dalijimuisi. Kai kurios ląstelės gali pereiti į G0 fazę (ramybės būseną), kurioje jos nesidalija (pvz., nervų ląstelės).
  • S fazė (sintezės periodas): Vyksta DNR replikacija. Kiekviena chromosoma padvigubėja, susidarydama iš dviejų identiškų seserinių chromatidžių, sujungtų centromeroje.
  • G2 fazė (posintezės periodas): Ląstelė toliau auga, sintetina baltymus, reikalingus mitozei (pvz., mikrovamzdelių baltymus), kaupia energiją. Yra antras kontrolinis taškas, tikrinantis, ar DNR replikacija įvyko teisingai ir ar ląstelė pasirengusi mitozei.
• M fazė (Mitozės fazė): Apima branduolio dalijimąsi (mitozę arba mejozę) ir citoplazmos dalijimąsi (citokinezę).
  • Mitozė: Somatinių (kūno) ląstelių branduolio dalijimasis, kurio metu iš vienos diploidinės (2n) ląstelės susidaro dvi genetiškai identiškos diploidinės dukterinės ląstelės. Skirstoma į profazę, metafazę, anafazę, telofazę.
  • Mejozė: Lytinių ląstelių (gametų) susidarymo būdas, kurio metu iš vienos diploidinės (2n) ląstelės susidaro keturios genetiškai skirtingos haploidinės (n) ląstelės. Susideda iš dviejų nuoseklių dalijimųsi (Mejozė I ir Mejozė II).
  • Citokinezė: Citoplazmos ir organoidų pasidalijimas tarp dukterinių ląstelių. Paprastai prasideda anafazės pabaigoje arba telofazėje.

Ląstelės ciklo reguliacija yra labai svarbi. Kontroliniai taškai užtikrina, kad ciklas vyktų tvarkingai ir klaidos nebūtų perduodamos. Ciklo reguliacijos sutrikimai gali lemti nekontroliuojamą ląstelių dalijimąsi ir vėžio vystymąsi.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Eukariotinės ląstelės ciklo schema 🎥 Video: Eukariotinės ląstelės ciklas (EN)

8.3. Eukariotinių ląstelių dalijimasis (Mitozė ir Citokinezė)

Eukariotinių somatinių ląstelių dalijimasis apima du pagrindinius procesus:

• Mitozė (Kariokinezė - branduolio dalijimasis): Užtikrina tikslų chromosomų pasiskirstymą tarp dviejų dukterinių branduolių. Procesas yra tolydus, bet skirstomas į 4 pagrindines fazes:

  1. Profazė:
     • Chromatinas kondensuojasi, chromosomos tampa matomos (kiekviena sudaryta iš 2 seserinių chromatidžių, sujungtų centromera).
     • Branduolėlis išnyksta.
     • Citoplazmoje formuojasi dalijimosi verpstė iš mikrovamzdelių, kuri prasideda nuo centrosomų (gyvūnų ląstelėse), judančių į priešingus ląstelės polius.
     • Branduolio apvalkalas suyra.
  2. Metafazė:
     • Chromosomos išsidėsto ląstelės ekvatoriaus plokštumoje (metafazinė plokštelė).
     • Kiekvienos chromosomos centromera per kinetochorą prisijungia prie dalijimosi verpstės siūlų, ateinančių iš abiejų polių. Šioje fazėje yra trečias kontrolinis taškas, tikrinantis, ar visos chromosomos teisingai prisitvirtinusios prie verpstės.
  3. Anafazė:
     • Centromeros dalijasi, seserinės chromatidės atsiskiria ir tampa savarankiškomis chromosomomis.
     • Dalijimosi verpstės siūlai traukia dukterines chromosomas į priešingus ląstelės polius.
  4. Telofazė:
     • Chromosomos pasiekia polius ir pradeda dekondensuotis (virsta chromatinu).
     • Aplink kiekvieną chromosomų rinkinį formuojasi naujas branduolio apvalkalas.
     • Atsiranda branduolėliai.
     • Dalijimosi verpstė išnyksta.

• Citokinezė (Citoplazmos dalijimasis): Prasideda vėlyvoje anafazėje arba telofazėje ir baigiasi M fazę. Skirtingai vyksta gyvūnų ir augalų ląstelėse:

  • Gyvūninėse ląstelėse: Ląstelės paviršiuje, ties ekvatoriumi, formuojasi dalijimosi sąsmauka. Aktino ir miozino gijų žiedas susitraukia, vis giliau įsmaugdamas ląstelę, kol ji pasidalija į dvi dukterines ląsteles.
  • Augalinėse ląstelėse: Dėl tvirtos ląstelės sienelės sąsmauka negali susidaryti. Ląstelės centre (ekvatoriaus plokštumoje) iš Goldžio aparato pūslelių pradeda formuotis ląstelės plokštelė. Pūslelėms susiliejant, plokštelė auga link ląstelės kraštų, kol susidaro nauja plazminė membrana ir sienelė, padalijanti ląstelę į dvi dalis.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Mitozės fazių schema, Citokinezės schema (gyvūnų ir augalų) 🎥 Video: Mitozė ir Citokinezė (EN)

9. Augaliniai audiniai

Audinys – tai panašios kilmės, sandaros ir funkcijų ląstelių bei tarpląstelinės medžiagos sistema.

Augalų audiniai skirstomi į dvi pagrindines grupes pagal ląstelių gebėjimą dalytis:

• Gaminamieji audiniai (Meristemos): Sudaryti iš smulkių, plonasienių, nediferencijuotų ląstelių su dideliais branduoliais ir tankia citoplazma, kurios aktyviai dalijasi mitozės būdu ir užtikrina augalo augimą.
  • Viršūninė meristema (apikalinė): Randama stiebų ir šaknų viršūnėse. Lemina augalo augimą į ilgį (pirminis augimas).
  • Šoninė meristema: Randama stiebuose ir šaknyse cilindro pavidalu. Lemina augalo storėjimą (antrinis augimas). Pavyzdžiai: brazdas (gamina medieną ir karnieną) ir felogenas (kamštinis brazdas, gamina kamštį).
  • Įterptinė meristema: Randama bamblių srityse (pvz., miglinių augalų), lemia greitą stiebo augimą į ilgį.
• Nuolatiniai audiniai: Sudaryti iš diferencijuotų (specializuotų) ląstelių, kurios paprastai nebesidalija ir atlieka specifines funkcijas. Skirstomi pagal funkcijas:
  • Dengiamieji audiniai (Dangalas): Dengia augalo paviršių, apsaugo nuo išdžiūvimo, mechaninių pažeidimų, mikroorganizmų, reguliuoja dujų ir vandens apykaitą.
    • Epidermis: Pirminis dengiamasis audinys, dengia jaunus lapus, stiebus, šaknis. Sudarytas iš vieno glaudžiai susiglaudusių ląstelių sluoksnio. Paviršiuje dažnai turi kutikulę (vaško sluoksnį). Epidermyje būna žiotelės (reguliuoja transpiraciją ir dujų apykaitą) ir plaukeliai (apsauginė, sekrecinė funkcija). Šaknies epidermis (rizodermis) turi šakniaplaukius vandeniui ir mineralinėms medžiagoms siurbti.
    • Kamštinis audinys (Periderma): Antrinis dengiamasis audinys, dengia senesnius sumedėjusius stiebus ir šaknis. Sudarytas iš negyvų, kamštine medžiaga (suberinu) persunktų ląstelių. Apsaugo nuo vandens garinimo, temperatūros svyravimų. Dujų apykaitai tarnauja lenticelės.
  • Pagrindiniai audiniai (Parenchima): Užpildo tarpus tarp kitų audinių, atlieka įvairias funkcijas.
    • Asimiliaciniai audiniai (Chlorenchima): Vykdo fotosintezę. Ląstelės turi daug chloroplastų. Lapuose skirstoma į:
      • Statinė (stulpelinė) parenchima: Viršutinėje lapo pusėje, sudaryta iš pailgų, statmenai paviršiui išsidėsčiusių ląstelių. Pagrindinė fotosintezės vieta.
      • Purioji parenchima: Apatinėje lapo pusėje, sudaryta iš netaisyklingos formos ląstelių su dideliais tarpląsteliais (oro tarpais), svarbiais dujų apykaitai.
    • Sandėliniai audiniai: Kaupia maisto atsargas (krakmolą, baltymus, riebalus, vandenį). Randami sėklose, vaisiuose, šakniagumbiuose, stiebagumbiuose, šerdies parenchimoje.
    • Vandeninis audinys: Kaupia vandenį (kaktusų, alavijų stiebuose ir lapuose).
    • Orinis audinys (Aerenchima): Turi labai didelius oro tarpus, aprūpina deguonimi pelkinių ir vandens augalų panirusias dalis, padeda plūduriuoti.
  • Ramstiniai audiniai (Mechaniniai): Suteikia augalui tvirtumo, atramos, elastingumo.
    • Kolenchima: Sudaryta iš gyvų, pailgų ląstelių su netolygiai sustorėjusiomis pirminėmis sienelėmis (ypač kampuose). Suteikia tvirtumo jauniems augantiems organams (lapkočiams, stiebams).
    • Sklerenchima: Sudaryta iš negyvų ląstelių su labai storomis, sumedėjusiomis (lignifikuotomis) antrinėmis sienelėmis. Suteikia tvirtumo ir standumo subrendusioms augalo dalims. Du tipai: skaidulos (ilgos, verpstės formos ląstelės, pvz., linų pluoštas) ir sklereidės (akmeninės ląstelės, įvairių formų, pvz., kriaušių vaisiuose, riešutų kevaluose).
  • Laidieji audiniai: Perneša medžiagas visame augale. Sudaro gyslas lapuose ir laidžiuosius indų kūlelius stiebuose bei šaknyse.
    • Mediena (Ksilema): Perneša vandenį ir jame ištirpusias mineralines medžiagas iš šaknų į lapus (kylanti srovė). Taip pat atlieka ramstinę funkciją. Sudaryta daugiausia iš negyvų ląstelių: tracheidžių (ilgos, siauros ląstelės su smailėjančiais galais; vanduo juda per poras sienelėse) ir vandens indų (trachėjų) (platesnės, trumpesnės ląstelės, sujungtos galais į ištisus vamzdelius su perforacijomis ar visiškai išnykusiais galais; efektyvesnis vandens transportas, būdinga gaubtasėkliams). Taip pat yra medienos parenchimos (medžiagų kaupimas) ir medienos skaidulų (ramstinė funkcija).
    • Karniena (Floema): Perneša organines medžiagas (fotosintezės produktus, daugiausia sacharozę) iš lapų (ar kitų gaminančių dalių) į kitas augalo dalis (šaknis, vaisius, augimo vietas) (žemyn arba aukštyn krintanti srovė). Sudaryta iš gyvų ląstelių: rėtinių indų elementų (pagrindinės transportuojančios ląstelės, neturi branduolio, ribosomų, vakuolės; galuose turi perforuotas plokšteles – rėčius) ir ląstelių lydovių (mažesnės ląstelės, glaudžiai susijusios su rėtiniais elementais, turi branduolį ir daug mitochondrijų, reguliuoja rėtinių elementų veiklą ir aprūpina juos energija). Taip pat yra karnienos parenchimos ir karnienos skaidulų.
  • Sekreciniai (Išskyrimo) audiniai: Gamina ir išskiria įvairias medžiagas.
    • Nektarinės: Išskiria nektarą vabzdžiams vilioti.
    • Pieniniai indai: Gamina pieniškas sultis (lateksą).
    • Sakyngyslės: Gamina sakus (spygliuočių).
    • Eterinių aliejų liaukutės: Gamina kvapiąsias medžiagas.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Augalinių audinių schema, Ksilemos ir Floemos sandara 🎥 Video: Augalų audiniai ir jų funkcijos (EN) 🔗 Interaktyvi užduotis: Augalinių audinių testas (EN)

10. Gyvūniniai (žmogaus) audiniai

Gyvūnų audiniai sudaryti iš specializuotų ląstelių ir tarpląstelinės medžiagos (matrikso). Pagal sandarą ir funkcijas skirstomi į keturias pagrindines grupes:

10.1. Epitelinis audinys (Epitelis)

Sudaro ištisinį ląstelių sluoksnį, dengiantį kūno paviršių (oda), išklojantį vidines ertmes (virškinimo traktas, kvėpavimo takai, kraujagyslės) ir organus, taip pat formuojantį liaukas. Ląstelės glaudžiai susiglaudusios, sujungtos tarpląstelinėmis jungtimis, tarpląstelinės medžiagos labai mažai. Po epiteliu visada yra jungiamojo audinio sluoksnis – pamatine membrana, prie kurios tvirtinasi epitelio ląstelės.

Epitelio funkcijos:

• Apsauginė: Apsaugo giliau esančius audinius nuo mechaninių pažeidimų, cheminių medžiagų, mikrobų, išdžiūvimo (pvz., odos epidermis).
• Absorbcijos (siurbimo): Įsiurbia medžiagas (pvz., plonosios žarnos epitelis).
• Sekrecijos (išskyrimo): Gamina ir išskiria medžiagas (pvz., gleives kvėpavimo takuose, fermentus žarnyne, hormonus liaukose).
• Jutimo: Turi jutimo receptorius (pvz., skonio svogūnėliai liežuvyje, uoslės epitelis nosyje).
• Filtravimo: Filtruoja medžiagas (pvz., inkstų kapiliarų epitelis).

Epitelio klasifikacija:

• Pagal ląstelių sluoksnių skaičių:

  • Vienasluoksnis epitelis: Vienas ląstelių sluoksnis. Tinka medžiagų pernašai (difuzija, filtracija, sekrecija, absorbcija).
    • Vienasluoksnis plokščiasis: Plonos, plokščios ląstelės (plaučių alveolės, kapiliarų sienelės, serozinės plėvės).
    • Vienasluoksnis kubinis: Kubo formos ląstelės (inkstų kanalėliai, smulkios liaukų ištekamieji latakai, kiaušidžių paviršius).
    • Vienasluoksnis stulpeliškasis: Aukštos, stulpo formos ląstelės, branduoliai dažniausiai pamatinėje dalyje. Gali turėti mikrogaurelius (didina paviršių absorbcijai, pvz., žarnyne) arba virpamąjį epitelį (blakstienėlės stumia gleives, pvz., kvėpavimo takuose).
    • Vienasluoksnis tariamai daugiasluoksnis (pseudostratifikuotas): Visos ląstelės liečiasi su pamatine membrana, bet branduoliai yra skirtingame aukštyje, todėl atrodo kaip daugiasluoksnis (pvz., trachėjos epitelis su blakstienėlėmis).
  • Daugiasluoksnis epitelis: Du ar daugiau ląstelių sluoksnių. Atlieka apsauginę funkciją vietose, patiriančiose mechaninį poveikį.
    • Daugiasluoksnis plokščiasis: Apatiniai sluoksniai kubiniai ar stulpeliški, dalijasi; paviršiniai – suplokštėję. Gali būti ragėjantis (paviršinės ląstelės žūsta ir prisipildo keratino, sudaro tvirtą, nepralaidų sluoksnį, pvz., odos epidermis) arba neragėjantis (paviršinės ląstelės gyvos, pvz., burnos ertmė, stemplė, makštis).
    • Daugiasluoksnis kubinis: Retas (prakaito, pieno liaukų latakai).
    • Daugiasluoksnis stulpeliškasis: Retas (vyro šlaplė, stambūs liaukų latakai).
    • Pereinamasis epitelis: Iškloja šlapimo takus (šlapimo pūslė, šlapimtakiai). Gali keisti formą – ištemptas tampa plonesnis, atsipalaidavęs – storesnis.

• Pagal funkciją:

  • Dengiamasis epitelis: Dengia paviršius.
  • Liaukinis epitelis: Sudaro liaukas, kurios gamina ir išskiria specifinius produktus (sekretą).
    • Egzokrininės liaukos: Turi ištekamuosius latakus, kuriais sekretas (pvz., prakaitas, seilės, virškinimo sultys) išskiriamas į kūno paviršių arba organo ertmę.
    • Endokrininės liaukos: Neturi ištekamųjų latakų, sekretą (hormonus) išskiria tiesiai į kraują ar limfą.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Epitelinio audinio tipų schema 🎥 Video: Epitelinis audinys ir jo funkcijos (EN)

10.2. Jungiamasis audinys

Labiausiai paplitęs ir įvairiausias audinių tipas. Jungia, palaiko, apsaugo kitus audinius ir organus, užpildo tarpus tarp jų. Būdinga tai, kad ląstelės išsidėsčiusios retokai, o tarp jų yra daug tarpląstelinės medžiagos (matrikso). Matriksą sudaro:

• Pagrindinė medžiaga: Amorfinė, gelio pavidalo masė, sudaryta iš vandens, baltymų (proteoglikanų) ir polisacharidų (glikozaminoglikanų, pvz., hialurono rūgšties). Užpildo tarpus tarp ląstelių ir skaidulų.
• Skaidulos: Gamina jungiamojo audinio ląstelės (fibroblastai). Suteikia audiniui tvirtumo ir elastingumo. Trys tipai:
  • Kolageninės skaidulos: Storiausios, tvirčiausios, atsparios tempimui, sudarytos iš kolageno baltymo (labiausiai paplitęs baltymas organizme).
  • Elastinės skaidulos: Plonesnės už kolagenines, labai elastingos, gali temptis ir grįžti į pradinę padėtį, sudarytos iš elastino baltymo.
  • Retikulinės skaidulos: Ploniausios, sudaro tinklą, atlieka atraminę funkciją minkštuose organuose (limfmazgiai, blužnis), sudarytos iš specialaus tipo kolageno.

Jungiamojo audinio ląstelės:

• Fibroblastai: Pagrindinės ląstelės, gamina skaidulas ir pagrindinę medžiagą.
• Fibrocitai: Neaktyvūs fibroblastai.
• Makrofagai: Fagocituoja (ryja) svetimkūnius, bakterijas, ląstelių liekanas; svarbūs imunitetui.
• Putliosios ląstelės (mastocitai): Gamina histaminą (plečia kraujagysles, sukelia uždegimą) ir hepariną (mažina kraujo krešėjimą).
• Plazmocitai: Gamina antikūnus.
• Adipocitai (riebalinės ląstelės): Kaupia riebalus.
• Leukocitai: Baltieji kraujo kūneliai, migruojantys iš kraujo į audinius.

Jungiamojo audinio tipai:

• Skaidulinis jungiamasis audinys:
  • Purusis (arestinis) jungiamasis audinys: Labiausiai paplitęs. Turi visų tipų ląstelių ir skaidulų, išsidėsčiusių netvarkingai. Minkštas, paslankus. Jungia odą su raumenimis, gaubia organus, kraujagysles, nervus, užpildo tarpus.
  • Glaudusis (tankusis) jungiamasis audinys: Vyrauja skaidulos, ląstelių mažiau.
    • Glaudusis taisyklingasis: Skaidulos (daugiausia kolageninės) išsidėsčiusios lygiagrečiai, tvarkingai. Labai atsparus tempimui viena kryptimi (sausgyslės – jungia raumenis su kaulais; raiščiai – jungia kaulus tarpusavyje).
    • Glaudusis netaisyklingasis: Kolageninės skaidulos išsidėsčiusios netvarkingai, įvairiomis kryptimis. Atsparus tempimui įvairiomis kryptimis (odos tikrasis sluoksnis – derma, organų kapsulės).
  • Elastinis audinys: Vyrauja elastinės skaidulos (stambių arterijų sienelės, balso stygos).
  • Retikulinis audinys: Vyrauja retikulinės skaidulos, sudarančios tinklą. Formuoja limfoidinių organų (limfmazgiai, blužnis), kaulų čiulpų karkasą.
  • Riebalinis audinys (adipozinis): Sudarytas iš adipocitų. Kaupia energijos atsargas, apsaugo organus nuo smūgių, sulaiko šilumą.
• Specialusis jungiamasis audinys:
  • Kremzlinis audinys (kremzlė): Tvirtas, bet lankstus. Ląstelės – chondrocitai – išsidėsčiusios grupelėmis specialiosiose ertmėse (lakūnose) tarpląstelinėje medžiagoje. Matriksas gausus proteoglikanų ir skaidulų. Neturi kraujagyslių ir nervų. Tipai: hialininė kremzlė (dažniausia, dengia sąnarinius paviršius, sudaro nosį, gerklas, trachėjos žiedus), elastinė kremzlė (turi daug elastinių skaidulų, labai lanksti, pvz., ausies kaušelis, antgerklis), skaidulinė kremzlė (turi daug kolageninių skaidulų, labai tvirta, atspari spaudimui, pvz., tarpslanksteliniai diskai, kelio meniskai).
  • Kaulinis audinys (kaulas): Kietas, tvirtas jungiamasis audinys, sudarantis skeletą. Ląstelės: osteoblastai (gamina kaulinį audinį), osteocitai (subrendusios kaulo ląstelės, palaikančios audinio gyvybingumą, išsidėsčiusios lakūnose), osteoklastai (ardo kaulinį audinį). Matriksas labai kietas dėl mineralinių druskų (kalcio fosfato) ir turi daug kolageninių skaidulų (suteikia lankstumo). Kaulas yra vaskuliarizuotas (turi kraujagyslių) ir inervuotas (turi nervų). Du tipai: tankusis (kompaktinis) kaulas (sudaro kaulų paviršių, labai tvirtas, sudarytas iš osteonų) ir akytasis (pureusis) kaulas (sudaro kaulų vidų, sudarytas iš kaulinių sijelių – trabekulių, tarp kurių yra kaulų čiulpai).
  • Kraujas: Skystas jungiamasis audinys. Ląstelės (kraujo kūneliai: eritrocitai, leukocitai, trombocitai) suspensuotos skystoje tarpląstelinėje medžiagoje – plazmoje. Atlieka transportinę, apsauginę, termoreguliacinę funkcijas. (Plačiau nagrinėjamas prie kraujotakos sistemos).
  • Limfa: Skystis, panašus į kraujo plazmą, cirkuliuojantis limfinėje sistemoje. Sudėtyje daug limfocitų. (Plačiau nagrinėjamas prie limfinės sistemos).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Jungiamojo audinio tipų schema, Kaulinio audinio sandara, Kremzlinio audinio tipai 🎥 Video: Jungiamasis audinys ir jo funkcijos (EN)

10.3. Raumeninis audinys

Sudarytas iš pailgų ląstelių (raumeninių skaidulų), kurios pasižymi jaudrumu (gebėjimu reaguoti į dirgiklį) ir kontraktilumu (gebėjimu susitraukti). Susitraukdamas audinys trumpėja ir storėja, sukeldamas judėjimą.

Raumeninio audinio funkcijos:

• Kūno ir jo dalių judėjimas (griaučių raumenys).
• Vidaus organų judėjimas (pvz., žarnyno peristaltika, širdies plakimas).
• Kūno padėties palaikymas.
• Šilumos gamyba (drebėjimas).

Raumeninio audinio tipai:

• Griaučių skersaruožis raumeninis audinys: Sudaro griaučių raumenis, kurie tvirtinasi prie kaulų. Ląstelės (skaidulos) – labai ilgos (iki keliolikos cm), cilindrinės, daugiabranduolės (branduoliai išsidėstę po ląstelės membrana – sarkolema). Citoplazmoje (sarkoplazmoje) yra daug miofibrilių, sudarytų iš aktino ir miozino gijų, kurios išsidėsčiusios tvarkingai ir sudaro būdingą skersinį ruožuotumą (tamsūs ir šviesūs diskai). Susitraukia greitai, stipriai, bet greitai pavargsta. Jų veiklą kontroliuoja valia (somatinė nervų sistema).
• Širdies skersaruožis raumeninis audinys: Sudaro širdies sienelę (miokardą). Ląstelės (kardiomiocitai) – trumpesnės nei griaučių raumenų, šakotos, vienabranduolės (branduolys centre). Tarpusavyje jungiasi specialiomis jungtimis – įterptiniais diskais, kurie užtikrina greitą jaudinimo plitimą ir sinchronišką ląstelių susitraukimą. Taip pat turi skersinį ruožuotumą. Susitraukia ritmingai, stipriai, nepavargsta. Veiklą reguliuoja nevalingai (autonominė nervų sistema ir vidinė širdies stimuliacijos sistema).
• Lygusis raumeninis audinys: Randamas vidaus organų (skrandžio, žarnyno, šlapimo pūslės, gimdos), kraujagyslių, kvėpavimo takų sienelėse. Ląstelės – verpstės formos, vienabranduolės (branduolys centre), trumpos. Miofibrilės išsidėsčiusios netvarkingai, todėl nėra skersinio ruožuotumo. Susitraukia lėtai, silpniau, bet ilgai nepavargsta. Veiklą reguliuoja nevalingai (autonominė nervų sistema, hormonai).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Raumeninio audinio tipų schema 🎥 Video: Raumeninis audinys ir jo funkcijos (EN)

10.4. Nervinis audinys

Sudaro nervų sistemą (galvos ir nugaros smegenis, nervus, nervinius mazgus). Pasižymi jaudrumu (gebėjimu priimti dirginimą) ir laidumu (gebėjimu perduoti nervinį impulsą).

Nervinį audinį sudaro dviejų tipų ląstelės:

• Neuronai (nervinės ląstelės): Pagrindinės nervų sistemos ląstelės, generuojančios ir perduodančios nervinius impulsus. Turi specifinę sandarą:
  • Kūnas (soma): Turi branduolį ir daugumą organoidų.
  • Ataugos:
    • Dendritai: Dažniausiai trumpos, šakotos ataugos, priimančios signalus iš kitų neuronų ir perduodančios juos link kūno.
    • Aksonas: Dažniausiai viena, ilga atauga, perduodanti nervinį impulsą iš kūno į kitus neuronus, raumenis ar liaukas. Gali būti padengtas mielino dangalu (riebalinga medžiaga, sudaranti izoliacinį sluoksnį ir pagreitinanti impulso sklidimą), kurį gamina neuroglijos ląstelės (Schwanno ląstelės periferinėje NS, oligodendrocitai centrinėje NS). Mielino dangalas turi tarpus – Ranvjė sąsmaukas. Aksono galas šakojasi į terminales su sinapsiniais sustorėjimais.
  • Sinapsė: Specializuota jungtis tarp neurono ataugos ir kitos ląstelės (neurono, raumens, liaukos), per kurią perduodamas signalas (dažniausiai chemiškai, neuromediatoriais).
• Neuroglija (glijos ląstelės): Pagalbinės nervinio audinio ląstelės. Jų yra daug daugiau nei neuronų. Atlieka įvairias funkcijas:
  • Atraminė: Palaiko neuronus.
  • Maitinimo: Tiekia neuronams maisto medžiagas.
  • Apsauginė: Fagocituoja svetimkūnius (mikroglija), sudaro mielino dangalą (Schwanno ląstelės, oligodendrocitai), dalyvauja hematoencefalinio barjero (kraujo-smegenų barjero) sudaryme (astrocitai).
  • Reguliacinė: Reguliuoja tarpląstelinės terpės sudėtį aplink neuronus.

Nervinio audinio funkcijos:

• Jutiminės informacijos priėmimas iš aplinkos ir vidaus.
• Informacijos apdorojimas ir integravimas.
• Atsako (komandų) perdavimas raumenims ir liaukoms.
• Aukštoji nervinė veikla (atmintis, mokymasis, mąstymas).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Nervinio audinio schema (neuronas ir glija), Neurono sandara 🎥 Video: Nervinis audinys ir jo funkcijos (EN)

11. Oda

Oda – didžiausias žmogaus organas, dengiantis kūno paviršių ir atliekantis daug gyvybiškai svarbių funkcijų. Tai sudėtingas organas, sudarytas iš kelių sluoksnių ir turintis įvairių darinių.

Odos funkcijos:

• Apsauginė:
  • Mechaninė apsauga: Nuo smūgių, trinties (dėl epidermio raginio sluoksnio, jungiamojo audinio dermos).
  • Cheminė apsauga: Nuo cheminių medžiagų (riebalinė plėvelė, raginis sluoksnis).
  • Apsauga nuo UV spindulių: Melanino pigmentas epidermyje sugeria dalį UV spindulių.
  • Apsauga nuo mikrobų: Neleidžia prasiskverbti mikroorganizmams (nepraeinamas raginis sluoksnis, rūgštinė odos pH, imuninės ląstelės).
  • Apsauga nuo išdžiūvimo: Raginis sluoksnis ir riebalinė plėvelė mažina vandens garavimą.
• Termoreguliacinė: Dalyvauja palaikant pastovią kūno temperatūrą:
  • Prakaitavimas: Prakaito liaukos išskiria prakaitą, kuris garuodamas vėsina kūną.
  • Kraujagyslių reakcija: Odos kraujagyslės gali išsiplėsti (atiduoda daugiau šilumos) arba susitraukti (sulaiko šilumą).
  • Pašiurpimas: Plaukus pakeliantys raumenukai susitraukia, "pašiaušdami" plaukus (žmogui mažai efektyvu).
• Jutimo: Odoje yra daugybė receptorių, reaguojančių į:
  • Prisilietimą ir spaudimą (Meissnerio, Pacini kūneliai, Merkelio diskai).
  • Temperatūrą (šalčio ir šilumos receptoriai).
  • Skausmą (laisvosios nervinės galūnėlės).
• Išskyrimo (ekskrecinė): Su prakaitu iš organizmo šalinama nedidelis kiekis vandens, druskų, šlapalo, amoniako.
• Vitamino D sintezė: Veikiant saulės UV spinduliams, odoje iš cholesterolio darinio sintetinamas vitaminas D, svarbus kalcio apykaitai.
• Absorbcinė: Oda gali sugerti kai kurias riebaluose tirpias medžiagas (pvz., tepalus).
• Imuninė: Odoje yra imuninių ląstelių (Langerhanso ląstelės epidermyje, makrofagai dermoje).

Odos sandara:

Oda sudaryta iš trijų pagrindinių sluoksnių:

1. Epidermis: Išorinis, ploniausias sluoksnis, sudarytas iš daugiasluoksnio plokščiojo ragėjančio epitelio. Neturi kraujagyslių, maitinamas iš dermos. Skirstomas į kelis posluoksnius:
   • Pamatinis sluoksnis: Giliausias, sudarytas iš vienos eilės besidalijančių ląstelių (keratinocitų). Tarp jų yra melanocitų – ląstelių, gaminančių pigmentą melaniną, kuris suteikia odai spalvą ir apsaugo nuo UV. Taip pat yra Merkelio ląstelių (jutimo) ir Langerhanso ląstelių (imuninių).
   • Dygliuotasis sluoksnis: Kelių eilių ląstelės, sujungtos desmosomomis (atrodo kaip dygliai).
   • Grūdėtasis sluoksnis: Ląstelės plokštėja, pradeda gaminti keratiną ir keratohialiną, branduoliai ir organoidai nyksta.
   • Skaidrusis sluoksnis: Tik storosios odos (delnų, padų) epidermyje. Plonas, skaidrus sluoksnis iš negyvų ląstelių.
   • Raginis sluoksnis: Paviršinis, storiausias sluoksnis, sudarytas iš keliolikos ar keliasdešimties eilių negyvų, suplokštėjusių, keratinu užpildytų ląstelių (suragėjusių žvynelių). Nuolat nusilupa. Užtikrina pagrindinę apsauginę funkciją.
2. Derma (Tikroji oda): Vidurinis, storesnis sluoksnis, sudarytas iš tankaus netaisyklingojo jungiamojo audinio. Turi daug kolageninių ir elastinių skaidulų, suteikiančių odai tvirtumo ir elastingumo. Gausiai vaskuliarizuota (turi kraujagyslių) ir inervuota (turi nervų ir receptorių). Skirstoma į du posluoksnius:
   • Spenelinis sluoksnis: Paviršinis, plonesnis, sudaro spenelius, įsiterpiančius į epidermį (didina sąlyčio plotą, formuoja pirštų atspaudus). Turi kapiliarų kilpas ir jutimo kūnelius (Meissnerio).
   • Tinklinis sluoksnis: Gilesnis, storesnis, sudarytas iš tankaus jungiamojo audinio su storais kolageno pluoštais. Jame yra plaukų folikulai, riebalinės ir prakaito liaukos, kraujagyslės, nervai, jutimo kūneliai (Pacini).
3. Poodis (Hipoderma): Giliausias sluoksnis, jungiantis odą su giliau esančiais audiniais (raumenimis, kaulais). Sudarytas iš puraus jungiamojo audinio ir riebalinio audinio. Riebalinis audinys kaupia energiją, veikia kaip termoizoliatorius ir amortizatorius. Poodyje yra stambesnių kraujagyslių ir nervų.

Odos dariniai:

• Plaukai: Raginiai dariniai, dengiantys beveik visą kūną (išskyrus delnus, padus, lūpas). Sudaryti iš keratino. Auga iš plauko folikulo dermoje. Prie folikulo prisitvirtinęs plauką pakeliantis raumuo ir atsiveria riebalinė liauka. Funkcijos: apsauga nuo šalčio, saulės, jutimas.
• Nagai: Kietos raginės plokštelės ant pirštų galų. Sudaryti iš keratino. Auga iš nago šaknies po odos raukšle. Funkcija: pirštų galų apsauga, padeda imti smulkius daiktus.
• Odos liaukos:
  • Riebalinės liaukos: Dažniausiai atsiveria į plauko folikulą. Išskiria riebalinį sekretą (sebumą), kuris sutepa plaukus ir odą, suteikia elastingumo, saugo nuo išdžiūvimo, turi antibakterinių savybių.
  • Prakaito liaukos: Vamzdelinės liaukos, išsidėsčiusios dermoje ar poodyje. Jų latakai atsiveria į odos paviršių (ekrininės) arba į plauko folikulą (apokrininės – pažastyse, kirkšnyse). Išskiria prakaitą (vanduo, druskos, šlapalas). Pagrindinė funkcija – termoreguliacija.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Odos sandaros schema 🎥 Video: Oda ir jos funkcijos (EN), Odos sluoksniai (EN)

11.1. Odos ligos ir pažeidimai

Oda, kaip išorinis barjeras, yra veikiama daugybės veiksnių ir gali patirti įvairių pažeidimų bei susirgimų.

Dažniausios odos ligos ir būklės:

• Aknė (paprastieji spuogai): Dažniausia paauglystėje pasitaikanti liga. Dėl hormonų poveikio padidėja riebalų gamyba, užsikemša riebalinių liaukų latakai, dauginasi bakterijos (Propionibacterium acnes), kyla uždegimas. Pasireiškia inkštirais (komedonais), papulėmis, pūlinukais.
• Dermatitas/Egzema: Odos uždegimas, kuriam būdingas paraudimas, niežulys, sausumas, pleiskanojimas, kartais pūslelės ar šlapiavimas. Gali būti kontaktinis (sukeltas sąlyčio su dirgikliu ar alergenu) arba atopinis (lėtinė, paveldima liga, susijusi su alergijomis).
• Psoriazė (žvynelinė): Lėtinė, neužkrečiama autoimuninė liga. Dėl per greito epidermio ląstelių dalijimosi susidaro aiškių ribų, raudonos, pleiskanojančios plokštelės, dažniausiai ant alkūnių, kelių, galvos plaukuotosios dalies.
• Grybelinės infekcijos (mikozės): Sukelia įvairūs grybeliai. Gali pažeisti odą (pvz., pėdų grybelis, dermatofitija), nagus (onichomikozė), plaukus. Pasireiškia niežuliu, paraudimu, pleiskanojimu, pūslelėmis.
• Bakterinės infekcijos: Pūlines odos ligas (piodermijas) dažniausiai sukelia stafilokokai ir streptokokai (pvz., impetiga, folikulitas, furunkulas).
• Virusinės infekcijos: Herpes simplex virusas sukelia pūslelinę, žmogaus papilomos virusas (ŽPV) – karpas, vėjaraupių virusas – vėjaraupius ir juostinę pūslelinę.
• Odos navikai: Gali būti gerybiniai (pvz., apgamai, seborėjinės keratozės) arba piktybiniai (odos vėžys).
  • Odos vėžys: Dažniausias vėžio tipas. Pagrindinis rizikos veiksnys – UV spinduliuotė. Trys pagrindiniai tipai: bazalinių ląstelių karcinoma (dažniausia, lėtai auganti, retai metastazuoja), plokščiųjų ląstelių karcinoma (gali metastazuoti), melanoma (rečiausia, bet agresyviausia, vystosi iš melanocitų, linkusi anksti metastazuoti). Svarbi ankstyva diagnostika (ABCD taisyklė apgamams vertinti).

Odos pažeidimai:

• Nudegimai: Sukelti karščio (terminiai), cheminių medžiagų (cheminiai), elektros srovės (elektriniai) ar spinduliuotės (pvz., saulės nudegimas). Skirstomi pagal gylį:
  • I laipsnio: Pažeistas tik epidermis (paraudimas, skausmas, patinimas).
  • II laipsnio: Pažeistas epidermis ir dalis dermos (pūslių susidarymas, stiprus skausmas).
  • III laipsnio: Pažeisti visi odos sluoksniai, kartais ir gilesni audiniai (oda balta, ruda ar juoda, nejautri). Reikalingas chirurginis gydymas.
• Nušalimai: Sukelti žemos temperatūros. Kraujagyslės susitraukia, audiniai negauna pakankamai deguonies. Pažeidimai taip pat skirstomi laipsniais, sunkiausiais atvejais gali įvykti audinių nekrozė (žūtis).
• Žaizdos: Odos vientisumo pažeidimas (įpjovimai, nubrozdinimai, durtinės žaizdos). Svarbu žaizdą išvalyti, dezinfekuoti, jei reikia – susiūti, apsaugoti tvarsčiu, kad būtų išvengta infekcijos.

Prevencija:

• Apsauga nuo saulės (vengti saulės piko metu, naudoti apsauginius kremus, drabužius).
• Tinkama odos higiena.
• Atsargumas dirbant su karštais, cheminiais ar aštriais daiktais.
• Sveika mityba ir pakankamas skysčių vartojimas.
• Reguliarus apgamų stebėjimas.

🔗 Daugiau informacijos: Odos ligos (Sveikas Žmogus), Nudegimai (Pirmoji pagalba)

12. Virškinimo sistema

Virškinimo sistema – tai organų sistema, atliekanti maisto paėmimą, mechaninį ir cheminį jo apdorojimą (virškinimą), maisto medžiagų įsiurbimą (absorbciją) į kraują ir limfą bei nesuvirškintų likučių pašalinimą (defekaciją).

Virškinimo sistemos funkcijos:

1. Motorinė (mechaninė): Maisto smulkinimas (kramtymas), maišymas (skrandyje, žarnyne), stūmimas virškinamuoju traktu (rijimas, peristaltika).
2. Sekrecinė: Virškinimo sulčių (seilių, skrandžio, kasos, žarnyno) ir tulžies gamyba bei išskyrimas. Šiose sultyse yra fermentų, rūgščių, gleivių, padedančių skaidyti maistą.
3. Virškinimo (cheminė): Sudėtingų maisto molekulių (baltymų, riebalų, angliavandenių) cheminis skaidymas iki paprastesnių, galinčių būti įsiurbtų. Vyksta veikiant fermentams.
4. Absorbcijos (įsiurbimo): Suskaidytų maisto medžiagų, vandens, mineralinių medžiagų, vitaminų įsiurbimas iš virškinamojo trakto į kraują ir limfą.
5. Ekskrecinė (šalinimo): Nesuvirškintų maisto likučių formavimas į išmatas ir jų pašalinimas iš organizmo.
6. Imuninė: Virškinamojo trakto gleivinėje yra limfoidinio audinio, kuris apsaugo nuo patogenų.

Virškinimo sistemos organai:

Virškinimo sistemą sudaro virškinamasis traktas (vamzdelis nuo burnos iki išangės) ir pridėtinės virškinimo liaukos.

• Virškinamasis traktas:

  • Burna: Pradinė dalis. Čia maistas mechaniškai smulkinamas dantimis, maišomas su seilėmis, formuojamas kąsnis. Liežuvis padeda maišyti maistą, jausti skonį, ryti. Seilėse yra fermento amilazės (ptialino), pradedančio skaidyti krakmolą.
  • Ryklė: Trumpas vamzdelis už burnos ertmės ir nosies ertmės. Tai bendra kvėpavimo ir virškinimo takų dalis. Rijimo metu antgerklis uždaro įėjimą į gerklas, kad maistas nepatektų į kvėpavimo takus.
  • Stemplė: Raumeninis vamzdelis (~25 cm ilgio), jungiantis ryklę su skrandžiu. Peristaltiniais judesiais (bangomis sklindančiais sienelių susitraukimais) stumia maisto kąsnį žemyn.
  • Skrandis: Praplatėjusi virškinamojo trakto dalis po diafragma. Veikia kaip maisto rezervuaras, jį maišo su skrandžio sultimis ir pradeda baltymų virškinimą. Skrandžio sienelės liaukos gamina skrandžio sultis, kuriose yra:
    • Druskos rūgštis (HCl): Sukuria labai rūgščią terpę (pH 1,5-3,5), denatūruoja baltymus, aktyvina pepsinogeną, naikina bakterijas.
    • Pepsinas (aktyvuotas iš pepsinogeno): Pagrindinis baltymus skaidantis fermentas skrandyje.
    • Gleivės: Apsaugo skrandžio sienelę nuo rūgšties ir pepsino poveikio.
    • Vidinis faktorius: Būtinas vitamino B12 įsiurbimui. Maistas skrandyje virsta rūgščia tyrele – chimusu.
  • Plonoji žarna: Ilgiausia virškinamojo trakto dalis (~6-7 m), susirangiusi pilvo ertmėje. Čia vyksta pagrindinis maisto medžiagų cheminis skaidymas ir įsiurbimas. Skirstoma į tris dalis:
    • Dvylikapirštė žarna: Pradinė, trumpiausia (~25 cm), C formos dalis. Į ją atsiveria kasos ir tulžies latakai. Čia neutralizuojamas rūgštus skrandžio chimusas, vyksta intensyvus virškinimas veikiant kasos, žarnyno sultims ir tulžiai.
    • Tuščioji žarna: Vidurinė dalis.
    • Klubinė žarna: Paskutinė dalis, atsiverianti į storąją žarną. Plonosios žarnos gleivinė labai raukšlėta, turi daugybę gaurelių ir mikrogaurelių, kurie labai padidina įsiurbimo paviršių.
  • Storoji žarna: Paskutinė virškinamojo trakto dalis (~1,5 m). Pagrindinė funkcija – vandens ir elektrolitų įsiurbimas iš nesuvirškintų likučių, išmatų formavimas ir kaupimas. Joje gyvena daug simbiotinių bakterijų (žarnyno mikroflora), kurios skaido nesuvirškintas medžiagas (pvz., celiuliozę), sintetina kai kuriuos vitaminus (K, B grupės). Skirstoma į:
    • Akloji žarna: Pradinė maišelio formos dalis su kirmėline atauga (apendiksu).
    • Gaubtinė žarna: Ilgiausia dalis, skirstoma į kylančiąją, skersinę, nusileidžiančiąją ir riestinę.
    • Tiesioji žarna: Paskutinė dalis, baigiasi išange.
  • Išangė (Anus): Anga, per kurią pašalinamos išmatos. Turi du raukus (sfinkterius) – vidinį (nevalingą) ir išorinį (valingą).

• Pridėtinės virškinimo liaukos:

  • Seilių liaukos: Trys poros stambių liaukų (paausinės, pažandinės, poliežuvinės) ir daug smulkių burnos gleivinėje. Gamina seiles.
  • Kepenys: Didžiausia liauka organizme, esanti po diafragma dešinėje pusėje. Atlieka daug funkcijų (medžiagų apykaita, detoksikacija, baltymų sintezė ir kt.). Virškinimui svarbi funkcija – tulžies gamyba. Tulžis kaupiama tulžies pūslėje ir išskiriama į dvylikapirštę žarną. Tulžis emulguoja riebalus (suskaido didelius riebalų lašus į mažesnius), taip padidindama paviršių, kurį gali veikti riebalus skaidantys fermentai (lipazės). Tulžis taip pat aktyvina lipazes, neutralizuoja rūgštis, skatina žarnyno peristaltiką.
  • Kasa: Liauka, esanti už skrandžio. Atlieka dvigubą funkciją: endokrininę (gamina hormonus insuliną ir gliukagoną, reguliuojančius cukraus kiekį kraujyje) ir egzokrininę (gamina kasos sultis, kurios išskiriamos į dvylikapirštę žarną). Kasos sultyse yra:
    • Bikarbonatų: Neutralizuoja rūgštų skrandžio chimusą.
    • Fermentų: Skaido visas pagrindines maisto medžiagas:
      • Amilazė: Skaido angliavandenius (krakmolą).
      • Lipazė: Skaido riebalus (trigliceridus).
      • Tripsinas ir chimotripsinas (aktyvuojami iš neaktyvių formų – tripsinogeno ir chimotripsinogeno): Skaido baltymus.
      • Nukleazės: Skaido nukleorūgštis (DNR ir RNR).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Virškinimo sistemos schema 🎥 Video: Žmogaus virškinimo sistema (EN)

12.1. Virškinimo procesas

Virškinimas – tai sudėtingas procesas, apimantis mechaninį maisto smulkinimą ir cheminį skaidymą veikiant fermentams.

Virškinimo etapai ir maisto medžiagų skaidymas:

• Burna:
  • Mechaninis apdorojimas: Kramtymas (dantys smulkina maistą, didina jo paviršių). Maišymas su seilėmis (liežuvis).
  • Cheminis apdorojimas: Seilių amilazė (ptialinas) pradeda skaidyti krakmolą į maltozę ir kitus smulkesnius polisacharidus (veikia neutralioje ar silpnai šarminėje terpėje).
• Ryklė ir stemplė: Maisto kąsnis nuryjamas (valingas ir nevalingas procesas) ir peristaltikos bangomis stumiamas į skrandį. Virškinimas čia nevyksta.
• Skrandis:
  • Mechaninis apdorojimas: Skrandžio sienelių raumenys susitraukinėdami maišo maistą su skrandžio sultimis, formuodami chimusą.
  • Cheminis apdorojimas:
    • Druskos rūgštis (HCl) denatūruoja baltymus (išvynioja jų struktūrą), aktyvina pepsinogeną į pepsiną.
    • Pepsinas pradeda skaidyti baltymus į stambesnius polipeptidus.
    • Seilių amilazė čia nustoja veikti dėl rūgščios terpės. Riebalų virškinimas nežymus (nebent emulsifikuoti riebalai, pvz., pieno). Maistas skrandyje išbūna 1-5 valandas.
• Plonoji žarna (Dvylikapirštė žarna): Čia vyksta intensyviausias virškinimas, nes į ją patenka kasos sultys, žarnyno sultys ir tulžis.
  • Neutralizacija: Kasos bikarbonatai neutralizuoja rūgštų chimusą, sukurdami silpnai šarminę terpę (pH ~8), optimalią daugumos fermentų veiklai.
  • Riebalų emulsifikacija: Tulžis emulguoja riebalus.
  • Cheminis skaidymas (veikiant kasos ir žarnyno fermentams):
    • Angliavandeniai: Kasos amilazė toliau skaido krakmolą; disacharidazės (maltazė, sacharazė, laktazė), esančios žarnyno gleivinės ląstelių membranoje, skaido disacharidus (maltozę, sacharozę, laktozę) į monosacharidus (gliukozę, fruktozę, galaktozę).
    • Baltymai: Tripsinas ir chimotripsinas (iš kasos) skaido baltymus ir polipeptidus į trumpesnius peptidus. Peptidazės (iš kasos ir žarnyno sulčių) skaido peptidus iki aminorūgščių.
    • Riebalai: Kasos lipazė (aktyvuota tulžies) skaido emulsifikuotus riebalus (trigliceridus) į glicerolio ir riebalų rūgščių molekules.
    • Nukleorūgštys: Kasos nukleazės skaido DNR ir RNR į nukleotidus. Nukleotidazės ir nukleozidazės (žarnyno sultyse) toliau skaido nukleotidus iki azoto bazių, pentozių ir fosfato.
• Plonoji žarna (Tuščioji ir klubinė žarna): Čia vyksta pagrindinis maisto medžiagų įsiurbimas:
  • Monosacharidai ir aminorūgštys aktyviosios pernašos būdu patenka į gaurelių kraujo kapiliarus ir su krauju keliauja į kepenis.
  • Glicerolis ir trumposios grandinės riebalų rūgštys gali patekti tiesiai į kraujo kapiliarus.
  • Ilgosios grandinės riebalų rūgštys ir monogliceridai žarnyno epitelio ląstelėse vėl susijungia į trigliceridus, kurie apsupami baltymais ir suformuoja chilomikronus. Chilomikronai patenka į gaurelių limfos kapiliarus (laktalus) ir su limfa keliauja į bendrą kraujotaką.
  • Vanduo, elektrolitai, vitaminai taip pat įsiurbiami plonojoje žarnoje.
• Storoji žarna:
  • Įsiurbiamas likęs vanduo ir elektrolitai.
  • Žarnyno bakterijos skaido nesuvirškintas medžiagas (pvz., celiuliozę, pektinus), gamina dujas, sintetina vitaminą K ir kai kuriuos B grupės vitaminus, kurie taip pat įsiurbiami.
  • Formuojamos išmatos iš nesuvirškintų likučių, vandens, bakterijų, nusilupusių epitelio ląstelių. Išmatos kaupiamos tiesiojoje žarnoje.
• Tiesioji žarna ir Išangė: Išmatų pašalinimas iš organizmo – defekacija (valingas ir nevalingas procesas).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Virškinimo proceso schema, Maisto medžiagų įsiurbimas plonojoje žarnoje 🎥 Video: Virškinimo procesas (EN)

12.2. Virškinamojo trakto ligos

Virškinimo sistema gali sirgti įvairiomis ligomis, kurias sukelia infekcijos, netinkama mityba, stresas, žalingi įpročiai, autoimuniniai procesai ar genetiniai veiksniai.

Dažniausios virškinamojo trakto ligos:

• Gastritas: Skrandžio gleivinės uždegimas. Gali būti ūmus arba lėtinis. Priežastys: Helicobacter pylori infekcija, nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo (NVNU), alkoholis, rūkymas, stresas. Simptomai: skausmas ar diskomfortas viršutinėje pilvo dalyje, pykinimas, vėmimas, pilnumo jausmas.
• Skrandžio ir dvylikapirštės žarnos opaligė: Atviros žaizdos (opos) skrandžio ar dvylikapirštės žarnos gleivinėje. Dažniausios priežastys: H. pylori infekcija, NVNU vartojimas. Simptomai: graužiantis ar deginantis skausmas viršutinėje pilvo dalyje (ypač nevalgius ar naktį), pykinimas, vėmimas, kartais kraujavimas (pasireiškiantis vėmimu krauju arba juodomis išmatomis).
• Gastroezofaginio refliukso liga (GERL): Būklė, kai skrandžio turinys reguliariai atpilamas atgal į stemplę, sukeldamas jos dirginimą ir uždegimą. Priežastis – apatinio stemplės rauko nepakankamumas. Simptomai: rėmuo (graužimo jausmas už krūtinkaulio), rūgšties atpylimas, skausmingas rijimas.
• Apsinuodijimas maistu: Liga, sukelta suvalgius maisto, užteršto bakterijomis (pvz., Salmonella, E. coli, Campylobacter), virusais (pvz., Norovirus) ar toksinais. Simptomai: pykinimas, vėmimas, viduriavimas, pilvo skausmai, karščiavimas. Paprastai praeina per kelias dienas, svarbu gerti daug skysčių.
• Vidurių užkietėjimas (konstipacija): Retas (<3 kartus per savaitę), pasunkėjęs tuštinimasis, kietos išmatos. Priežastys: mažai skaidulų maiste, mažas skysčių vartojimas, fizinio aktyvumo stoka, kai kurie vaistai, stresas.
• Viduriavimas (diarėja): Dažnas (>3 kartus per dieną), skystas tuštinimasis. Dažniausiai sukelia infekcijos, bet gali būti ir dėl maisto netoleravimo, vaistų, streso, lėtinių žarnyno ligų. Pavojingas dėl dehidratacijos.
• Dirgliosios žarnos sindromas (DŽS): Lėtinis funkcinis žarnyno sutrikimas, pasireiškiantis pilvo skausmu, pūtimu, pakitusiu tuštinimusi (viduriavimu, užkietėjimu ar jų kaita). Tiksli priežastis nežinoma, siejama su žarnyno motorikos, jautrumo sutrikimais, psichologiniais veiksniais.
• Uždegiminės žarnyno ligos (UŽL): Lėtinės autoimuninės ligos, sukeliančios žarnyno uždegimą. Dvi pagrindinės formos: Krono liga (gali pažeisti bet kurią virškinamojo trakto dalį) ir opinis kolitas (pažeidžia tik storąją žarną). Simptomai: viduriavimas (dažnai su krauju), pilvo skausmai, svorio kritimas, nuovargis.
• Kepenų ligos:
  • Hepatitas: Kepenų uždegimas, dažniausiai sukeltas virusų (A, B, C), alkoholio, vaistų.
  • Kepenų cirozė: Lėtinė liga, kurios metu normalų kepenų audinį pakeičia randinis audinys, sutrinka kepenų funkcija. Dažniausios priežastys: lėtinis alkoholizmas, lėtinis virusinis hepatitas B ar C.
  • Kepenų suriebėjimas: Riebalų kaupimasis kepenų ląstelėse. Gali būti alkoholio sukeltas arba nealkoholinis (susijęs su nutukimu, diabetu).
• Tulžies pūslės akmenligė: Akmenų susidarymas tulžies pūslėje iš sukietėjusios tulžies komponentų (cholesterolio, bilirubino). Gali sukelti stiprius skausmo priepuolius (tulžies dieglius), tulžies pūslės uždegimą (cholecistitą).
• Pankreatitas: Kasos uždegimas. Gali būti ūmus (dažniausiai dėl tulžies akmenų ar alkoholio) arba lėtinis. Pasireiškia stipriu pilvo skausmu, pykinimu, vėmimu.

Prevencija: Sveika, subalansuota mityba (daug skaidulų, vaisių, daržovių, mažiau riebaus, perdirbto maisto), pakankamas skysčių vartojimas, reguliarus fizinis aktyvumas, žalingų įpročių (rūkymo, alkoholio) atsisakymas, streso valdymas, gera higiena (rankų plovimas), saugus maisto ruošimas.

🔗 Daugiau informacijos: Virškinimo sistemos ligos (Sveikas Žmogus)

12.3. Vitaminų reikšmė ir sveikos mitybos pasirinkimas

Vitaminai – tai grupė įvairios cheminės sandaros organinių junginių, būtinų normaliai organizmo medžiagų apykaitai, augimui, vystymuisi ir gyvybinėms funkcijoms palaikyti. Patys vitaminai energijos neteikia, bet dauguma jų veikia kaip kofermentai (fermentų aktyvatoriai) arba jų pirmtakai, dalyvaujantys svarbiose biocheminėse reakcijose. Žmogaus organizmas daugumos vitaminų negamina arba gamina nepakankamai, todėl jų būtina gauti su maistu.

Vitaminų klasifikacija:

• Tirpūs vandenyje:
  • B grupės vitaminai (B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9, B12): Dalyvauja energijos gamyboje, nervų sistemos veikloje, kraujodaroje, baltymų, riebalų, angliavandenių apykaitoje. Randami grūduose, mėsoje, pieno produktuose, ankštiniuose, žaliosiose daržovėse. Perteklius lengvai pašalinamas su šlapimu, todėl reikia gauti nuolat.
  • Vitaminas C (askorbo rūgštis): Svarbus antioksidantas, reikalingas kolageno sintezei (svarbus odai, kraujagyslėms, kaulams), stiprina imunitetą, gerina geležies įsisavinimą. Randamas citrusiniuose vaisiuose, uogose (ypač erškėtuogėse, juoduosiuose serbentuose), paprikose, brokoliuose.
• Tirpūs riebaluose:
  • Vitaminas A (retinolis ir karotinoidai): Svarbus regėjimui (ypač prieblandoje), odos ir gleivinių sveikatai, augimui, imunitetui. Randamas kepenyse, kiaušinio trynyje, pieno produktuose (retinolis); morkose, moliūguose, špinatuose (beta karotinas – provitaminas A). Perteklius kaupiasi organizme, gali būti toksiškas.
  • Vitaminas D (kalciferolis): Reguliuoja kalcio ir fosforo apykaitą, svarbus kaulų ir dantų sveikatai, imunitetui. Pagrindinis šaltinis – sintezė odoje veikiant saulės UV spinduliams. Maiste randamas riebioje žuvyje, kiaušinio trynyje, praturtintuose pieno produktuose. Trūkumas sukelia rachitą vaikams, osteomaliaciją suaugusiems. Perteklius toksiškas.
  • Vitaminas E (tokoferolis): Svarbus antioksidantas, saugo ląstelių membranas nuo pažaidos, reikalingas raumenų, nervų sistemos veiklai. Randamas augaliniuose aliejuose, riešutuose, sėklose, žalialapėse daržovėse.
  • Vitaminas K (filochinonas, menachinonai): Būtinas kraujo krešėjimui (dalyvauja krešėjimo faktorių sintezėje), svarbus kaulų sveikatai. Randamas žaliosiose lapinėse daržovėse (špinatai, brokoliai), taip pat sintetinamas žarnyno bakterijų.

Vitaminų trūkumas (avitaminozė ar hipovitaminozė) sukelia įvairias ligas ir sutrikimus:

• Vitamino A trūkumas: Vištakumas (blogas matymas prieblandoje), odos sausumas, ragėjimas (kseroftalmija).
• Vitamino D trūkumas: Rachitas vaikams (kaulų minkštėjimas, deformacijos), osteomaliacija suaugusiems (kaulų skausmai, silpnumas).
• Vitamino C trūkumas: Skorbutas (dantenų kraujavimas, dantų kritimas, žaizdų gijimo sutrikimai, nuovargis).
• Vitamino B1 trūkumas: Beriberi (nervų sistemos, širdies pažeidimai).
• Vitamino B12 trūkumas: Piktybinė anemija, nervų sistemos pažeidimai.
• Vitamino K trūkumas: Kraujo krešėjimo sutrikimai.

Sveika mityba:

Sveika mityba – tai tokia mityba, kuri aprūpina organizmą visomis reikalingomis maisto medžiagomis (baltymais, riebalais, angliavandeniais, vitaminais, mineralinėmis medžiagomis) ir energija, palaiko optimalų kūno svorį ir mažina lėtinių ligų riziką.

Pagrindiniai sveikos mitybos principai (pagal PSO ir nacionalines rekomendacijas):

1. Įvairovė: Valgyti kuo įvairesnį maistą iš visų maisto grupių, kad organizmas gautų visas reikalingas medžiagas.
2. Saikingumas: Valgyti tiek, kiek reikia energijos poreikiams patenkinti, palaikyti normalų kūno svorį. Vengti persivalgymo.
3. Subalansuotumas: GAUTI maisto medžiagas tinkamu santykiu:
   • Angliavandeniai (pagrindinis energijos šaltinis): ~50-60% paros energijos. Rinktis kompleksinius angliavandenius (viso grūdo produktai, daržovės, ankštiniai), riboti pridėtinį cukrų.
   • Riebalai: ~25-30% paros energijos. Rinktis nesočiuosius riebalus (augaliniai aliejai, žuvis, riešutai, sėklos), riboti sočiuosius (gyvūniniai riebalai, kokosų, palmių aliejus) ir transriebalus (hidrinti riebalai perdirbtame maiste).
   • Baltymai: ~10-15% paros energijos. Svarbūs audinių statybai ir atsinaujinimui. Rinktis liesą mėsą, paukštieną, žuvį, kiaušinius, pieno produktus, ankštinius, riešutus.
4. Daug vaisių ir daržovių: Bent 400 g (5 porcijos) per dieną. Tai svarbus vitaminų, mineralų, skaidulinių medžiagų šaltinis.
5. Skaidulinės medžiagos: Svarbios normaliai žarnyno veiklai, padeda reguliuoti cukraus ir cholesterolio kiekį kraujyje. Gausu viso grūdo produktuose, daržovėse, vaisiuose, ankštiniuose, sėklose.
6. Riboti druskos vartojimą: <5 g per dieną. Perteklius didina kraujospūdį.
7. Riboti pridėtinio cukraus vartojimą: <10% (geriau <5%) paros energijos. Perteklius skatina nutukimą, dantų ėduonį, diabetą.
8. Gerti pakankamai vandens: Apie 1,5-2 litrus per dieną (priklauso nuo aktyvumo, aplinkos temperatūros).
9. Reguliarus maitinimasis: Valgyti reguliariai, panašiu laiku, nepraleisti valgymų (ypač pusryčių).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Sveikos mitybos piramidė/lėkštė 🎥 Video: Sveika mityba (LT)

13. Medžiagų pernešimas ir šalinimas

Šiame skyriuje nagrinėsime sistemas, kurios užtikrina būtinų medžiagų (deguonies, maisto medžiagų) patekimą į ląsteles ir nereikalingų medžiagų (anglies dioksido, apykaitos produktų) pašalinimą iš organizmo, taip pat vidinės terpės pastovumo palaikymą (homeostazę).

13.1. Kvėpavimas

Kvėpavimas – tai procesas, kurio metu organizmas gauna deguonį (O₂), būtiną ląsteliniam kvėpavimui (energijos gamybai), ir pašalina anglies dioksidą (CO₂), susidarantį kaip apykaitos produktas. Skiriamas išorinis kvėpavimas (dujų apykaita tarp organizmo ir aplinkos) ir vidinis kvėpavimas (dujų apykaita tarp kraujo ir audinių ląstelių) bei ląstelinis kvėpavimas (biocheminės reakcijos ląstelėse).

13.1.1. Kvėpavimo sistemos sandara

Žmogaus kvėpavimo sistemą sudaro kvėpavimo takai ir plaučiai.

• Kvėpavimo takai: Jais oras patenka į plaučius ir iš jų pašalinamas.
  • Nosies ertmė: Pradinė dalis. Oras čia sušildomas (gausiai kraujagyslių), sudrėkinamas (gleivinės sekretas) ir išvalomas (plaukeliai sulaiko dulkes, gleivės sulaiko mikrobus, turi baktericidinių medžiagų). Taip pat yra uoslės receptoriai.
  • Ryklė: Bendra kvėpavimo ir virškinimo takų dalis.
  • Gerklos: Trumpas vamzdelis, sudarytas iš kremzlių. Didžiausia – skydinė kremzlė ("Adomo obuolys"). Turi antgerklį, kuris rijimo metu uždaro įėjimą į gerklas. Gerklų viduje yra balso stygos – dvi elastingos klostės, kurios vibruodamos iškvepiamo oro srovėje sukelia garsą.
  • Trachėja (Gerklė): Vamzdelis (~10-12 cm ilgio) priešais stemplę, sudarytas iš kremzlinių pusžiedžių (neleidžia subliūkšti). Išklotas virpamuoju epiteliu, kurio blakstienėlės stumia gleives su dulkėmis ir mikrobais aukštyn link ryklės (mukociliarinis klirensas).
  • Bronchai: Trachėja šakojasi į du pagrindinius bronchus (kairįjį ir dešinįjį), kurie įeina į plaučius. Bronchai toliau šakojasi į vis smulkesnius bronchus ir galiausiai į bronchioles. Bronchų sienelėse taip pat yra kremzlių (mažėja šakojantis) ir lygiųjų raumenų.
• Plaučiai: Porinis, kempinės struktūros organas krūtinės ląstoje, abipus širdies. Dešinysis plautis sudarytas iš 3 skilčių, kairysis – iš 2 (dėl širdies). Plaučius dengia plona serozinė plėvė – krūtinplėvė (pleura). Ji sudaryta iš dviejų lapelių: vidinio (visceralinio), suaugusio su plaučių paviršiumi, ir išorinio (pasieninio), išklojančio krūtinės ląstos sieną. Tarp lapelių yra siauras pleuros tarpas, užpildytas nedideliu kiekiu skysčio, kuris sumažina trintį kvėpuojant ir palaiko neigiamą slėgį, pritraukiantį plaučius prie krūtinės sienos.
  • Alveolės: Mažytės oro pūslelės (~300-500 milijonų abiejuose plaučiuose), sudarančios plaučių audinį ir esančios bronchiolių gale. Tai pagrindinė dujų apykaitos vieta. Alveolių sienelė labai plona, sudaryta iš vieno sluoksnio plokščiojo epitelio, ir iš išorės apraizgyta tankiu kraujo kapiliarų tinklu. Bendras alveolių paviršius labai didelis (~70-100 m²), kas užtikrina efektyvią dujų apykaitą. Alveolių vidinis paviršius padengtas surfaktantu – medžiaga, mažinančia paviršiaus įtempimą ir neleidžiančia alveolėms subliūkšti iškvepiant.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Kvėpavimo sistemos schema, Alveolių sandara 🎥 Video: Žmogaus kvėpavimo sistema (EN)

13.1.2. Kvėpavimo mechanizmas (Plaučių ventiliacija)

Tai oro judėjimas į plaučius (įkvėpimas) ir iš jų (iškvėpimas), kurį sukelia krūtinės ląstos tūrio ir slėgio pokyčiai, valdomi kvėpavimo raumenų.

• Įkvėpimas (aktyvus procesas):
  1. Susitraukia pagrindiniai įkvėpimo raumenys: diafragma (nusileidžia žemyn, plokštėja) ir išoriniai tarpšonkauliniai raumenys (kelia šonkaulius aukštyn ir į šonus).
  2. Dėl to padidėja krūtinės ląstos tūris.
  3. Kartu tempiami ir plaučiai (dėl neigiamo slėgio pleuros tarpe).
  4. Padidėja plaučių tūris, o slėgis juose tampa mažesnis už atmosferos slėgį.
  5. Oras srūva į plaučius, kol slėgiai susilygina. (Giliai įkvepiant dalyvauja ir pagalbiniai raumenys – kaklo, krūtinės).
• Iškvėpimas (dažniausiai pasyvus procesas):
  1. Įkvėpimo raumenys (diafragma, išoriniai tarpšonkauliniai) atsipalaiduoja.
  2. Dėl elastingumo ir sunkio jėgos krūtinės ląsta grįžta į pradinę padėtį, jos tūris sumažėja.
  3. Plaučiai taip pat susispaudžia (dėl elastinių skaidulų).
  4. Sumažėja plaučių tūris, o slėgis juose tampa didesnis už atmosferos slėgį.
  5. Oras išstumiamas iš plaučių, kol slėgiai susilygina. (Forsuotai (aktyviai) iškvepiant susitraukia vidiniai tarpšonkauliniai ir pilvo raumenys).

Kvėpavimo dažnį ir gylį reguliuoja kvėpavimo centras pailgosiose smegenyse, reaguodamas į CO₂ koncentracijos pokyčius kraujyje.

🎥 Video: Kvėpavimo mechanizmas (EN)

13.1.3. Dujų apykaita

Dujų mainai tarp alveolių oro ir kraujo kapiliaruose bei tarp kraujo kapiliaruose ir audinių ląstelių vyksta difuzijos būdu dėl dalinių slėgių skirtumo. Dujos juda iš didesnio dalinio slėgio į mažesnį.

• Dujų apykaita plaučiuose (išorinis kvėpavimas):
  • Įkvepiamame alveolių ore O₂ dalinis slėgis yra aukštas, o atitekėjusiame veniniame kraujyje – žemas. Todėl O₂ difunduoja iš alveolių į kraują.
  • Veniniame kraujyje CO₂ dalinis slėgis yra aukštas, o alveolių ore – žemas. Todėl CO₂ difunduoja iš kraujo į alveoles ir yra pašalinamas iškvepiant. Kraujas, pratekėjęs pro plaučių kapiliarus, tampa arteriniu (prisotintu deguonies).
• Dujų apykaita audiniuose (vidinis kvėpavimas):
  • Atitekėjusiame arteriniame kraujyje O₂ dalinis slėgis yra aukštas, o audinių ląstelėse (kurios nuolat naudoja O₂ ląsteliniam kvėpavimui) – žemas. Todėl O₂ difunduoja iš kraujo į audinių skystį ir į ląsteles.
  • Audinių ląstelėse dėl ląstelinio kvėpavimo CO₂ dalinis slėgis yra aukštas, o kraujyje – žemas. Todėl CO₂ difunduoja iš ląstelių į audinių skystį ir į kraują. Kraujas, pratekėjęs pro audinių kapiliarus, tampa veniniu (praradusiu deguonies ir prisotintu anglies dioksido).

Deguonies ir anglies dioksido pernešimas kraujyje:

• Deguonis (O₂): Daugiausia (98,5%) pernešamas prisijungęs prie hemoglobino (Hb) eritrocituose, sudarydamas netvarų junginį – oksihemoglobiną (HbO₂). Nedidelė dalis (1,5%) ištirpsta kraujo plazmoje.
• Anglies dioksidas (CO₂): Pernešamas trimis būdais:
  • Ištirpęs plazmoje (~7%).
  • Prisijungęs prie hemoglobino (ne prie tos pačios vietos kaip O₂), sudarydamas **karbaminohemoglobiną (HbCO₂) ** (~23%).
  • Bikarbonato jonų (HCO₃⁻) pavidalu plazmoje (~70%). CO₂ audiniuose reaguoja su vandeniu eritrocituose (katalizuoja fermentas karboanhidrazė), sudarydamas anglies rūgštį (H₂CO₃), kuri disocijuoja į H⁺ ir HCO₃⁻. Bikarbonato jonai išeina į plazmą, o H⁺ lieka eritrocituose (prisijungia prie Hb). Plaučiuose reakcija vyksta atvirkščiai – HCO₃⁻ grįžta į eritrocitus, jungiasi su H⁺, susidaro H₂CO₃, kuri skyla į CO₂ ir H₂O, ir CO₂ difunduoja į alveoles.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Dujų apykaitos schema 🎥 Video: Dujų apykaita ir pernešimas (EN)

13.1.4. Kvėpavimo sistemos ligos

Kvėpavimo sistemą gali pažeisti infekcijos, alergenai, oro teršalai, rūkymas.

Dažniausios kvėpavimo sistemos ligos:

• Peršalimas (Ūmi virusinė respiratorinė infekcija - ŪVRI): Dažniausiai sukeliama rinovirusų. Pažeidžia viršutinius kvėpavimo takus (nosis, ryklė). Simptomai: sloga, gerklės skausmas, kosulys, nedidelis karščiavimas. Gydymas simptominis.
• Gripas: Sukelia gripo virusai (A, B, C). Pažeidžia kvėpavimo takus, bet sukelia ir bendrus simptomus. Simptomai: staigi pradžia, aukštas karščiavimas, šaltkrėtis, galvos ir raumenų skausmai, sausas kosulys, nuovargis. Gali sukelti komplikacijų (pvz., pneumoniją). Gydymas simptominis, antivirusiniai vaistai (anksti pradėjus), svarbi profilaktika – skiepai.
• Bronchitas: Bronchų gleivinės uždegimas. Gali būti ūmus (dažniausiai virusinis, po peršalimo) arba lėtinis (dažniausiai dėl rūkymo, oro taršos). Simptomai: kosulys (iš pradžių sausas, vėliau su skrepliais), kartais karščiavimas, krūtinės skausmas.
• Pneumonija (plaučių uždegimas): Plaučių audinio (alveolių) uždegimas, dažniausiai sukeltas bakterijų (pvz., Streptococcus pneumoniae), virusų, rečiau – grybelių. Alveolės prisipildo skysčio ir pūlių, sutrinka dujų apykaita. Simptomai: karščiavimas, šaltkrėtis, kosulys su skrepliais (kartais pūlingais ar kraujingais), krūtinės skausmas, dusulys. Gydoma antibiotikais (jei bakterinė), deguonimi.
• Astma: Lėtinė uždegiminė kvėpavimo takų liga, kuriai būdingas padidėjęs bronchų reaktyvumas į įvairius dirgiklius (alergenus, šaltą orą, fizinį krūvį, stresą). Pasireiškia pasikartojančiais dusulio priepuoliais, švokštimu, kosuliu, krūtinės spaudimu dėl bronchų spazmo, gleivinės paburkimo ir padidėjusios gleivių sekrecijos. Gydoma vaistais, plečiančiais bronchus, ir priešuždegiminiais vaistais.
• Lėtinė obstrukcinė plaučių liga (LOPL): Progresuojanti liga, kuriai būdingas nuolatinis kvėpavimo takų susiaurėjimas ir oro srovės ribojimas. Dažniausiai apima lėtinį bronchitą ir emfizemą (alveolių sienelių irimas). Pagrindinė priežastis – rūkymas. Simptomai: lėtinis kosulys, skrepliavimas, dusulys (ypač fizinio krūvio metu).
• Tuberkuliozė: Infekcinė liga, sukeliama Mycobacterium tuberculosis bakterijų. Dažniausiai pažeidžia plaučius, bet gali pažeisti ir kitus organus. Plinta oro lašeliniu būdu. Simptomai: ilgalaikis kosulys (kartais su krauju), karščiavimas, naktinis prakaitavimas, svorio kritimas. Gydoma ilgu antibiotikų kursu. Svarbi profilaktika (BCG vakcina, sergančiųjų išaiškinimas ir gydymas).
• Plaučių vėžys: Piktybinis navikas, išsivystantis plaučių audinyje. Pagrindinis rizikos veiksnys – rūkymas (aktyvus ir pasyvus). Kiti veiksniai: oro tarša, asbestas, radonas. Simptomai ankstyvose stadijose dažnai nepastebimi, vėliau – kosulys, skrepliavimas krauju, dusulys, krūtinės skausmas, svorio kritimas. Gydymas priklauso nuo stadijos (operacija, chemoterapija, radioterapija).

13.1.5. Rūkymo ir oro taršos poveikis kvėpavimo sistemai

• Rūkymas: Yra pagrindinis daugelio kvėpavimo sistemos ligų (lėtinio bronchito, LOPL, plaučių vėžio) rizikos veiksnys. Cigarečių dūmuose yra tūkstančiai cheminių medžiagų, įskaitant:
  • Nikotinas: Sukelia priklausomybę, veikia kraujagysles.
  • Dervos: Kancerogeninės medžiagos, nusėda kvėpavimo takuose, pažeidžia ląsteles.
  • Anglies monoksidas (CO): Jungiasi su hemoglobinu vietoj deguonies, mažina kraujo gebėjimą pernešti deguonį.
  • Dirginančios medžiagos: Pažeidžia virpamąjį epitelį, didina gleivių gamybą, sukelia lėtinį uždegimą.
• Oro tarša: Kietosios dalelės, azoto oksidai, sieros dioksidas, ozonas ir kiti teršalai dirgina kvėpavimo takus, gali sukelti ar pasunkinti astmą, bronchitą, LOPL, didina riziką susirgti plaučių vėžiu ir širdies ligomis. Ypač jautrūs vaikai, pagyvenę žmonės, sergantieji kvėpavimo ir širdies ligomis.

13.1.6. Gyvūnų kvėpavimas

Gyvūnų kvėpavimo būdai priklauso nuo jų dydžio, metabolizmo aktyvumo ir gyvenamosios aplinkos. Dujų apykaita visada vyksta per drėgną paviršių difuzijos būdu.

• Difuzija per kūno paviršių: Paprasčiausias būdas, būdingas mažiems, plokštiems ar kirmėliškiems vandens gyvūnams (pvz., pintys, duobagyviai, plokščiosios kirmėlės) ir kai kuriems sausumos gyvūnams, gyvenantiems drėgnoje aplinkoje (pvz., sliekai). Kūno paviršius turi būti drėgnas.
• Oda: Kai kurie stuburiniai, ypač varliagyviai, kvėpuoja per drėgną odą (odos kvėpavimas), kuri papildo plaučių kvėpavimą. Oda turi būti plona ir turėti daug kapiliarų.
• Trachėjos: Būdingos vabzdžiams ir kitiems sausumos nariuotakojams. Tai šakota oro pripildytų vamzdelių sistema, prasidedanti kvėptukais (angelėmis kūno šonuose) ir išsišakojanti iki pat audinių ląstelių. Oras tiesiogiai patenka į ląsteles, kraujas nedalyvauja dujų pernešime.
• Žiaunos: Specializuoti kvėpavimo organai vandens gyvūnams (žuvims, moliuskams, vėžiagyviams). Tai plonos, gausiai kraujagyslėmis aprūpintos išaugos, pro kurias filtruojamas vanduo. Dujų apykaita vyksta tarp vandens ir kraujo. Žuvų žiaunose veikia priešpriešinės srovės principas (vanduo ir kraujas teka priešingomis kryptimis), užtikrinantis labai efektyvią deguonies ekstrakciją iš vandens.
• Plaučiai: Maišo pavidalo vidaus organai, būdingi daugumai sausumos stuburinių (varliagyviams, ropliams, paukščiams, žinduoliams) ir kai kuriems bestuburiams (pvz., kai kurioms sraigėms). Oras į plaučius patenka per kvėpavimo takus. Plaučių struktūra skiriasi:
  • Varliagyviai: Paprasti maišeliai su nedideliu vidiniu paviršiumi; svarbus odos kvėpavimas.
  • Ropliai: Plaučiai sudėtingesni, su daugiau vidinių pertvarų.
  • Žinduoliai: Labai didelis vidinis paviršius dėl daugybės alveolių. Kvėpavimas vyksta keičiant krūtinės ląstos tūrį (diafragma, tarpšonkauliniai raumenys).
  • Paukščiai: Unikali ir labai efektyvi kvėpavimo sistema su oro maišais. Oras per plaučius teka viena kryptimi, dujų apykaita vyksta parabronchuose tiek įkvepiant, tiek iškvepiant. Nėra liekamojo oro tūrio.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Gyvūnų kvėpavimo organų schema 🎥 Video: Gyvūnų kvėpavimas (EN)

13.2. Kraujotakos sistema

Kraujotakos (širdies ir kraujagyslių) sistema – tai organų sistema, kuri transportuoja kraują po visą organizmą, aprūpindama ląsteles būtinomis medžiagomis ir pašalindama apykaitos produktus.

Kraujotakos sistemos funkcijos:

1. Transportinė:
   • Perneša deguonį iš plaučių į audinius.
   • Perneša anglies dioksidą iš audinių į plaučius.
   • Perneša maisto medžiagas (gliukozę, aminorūgštis, riebalų rūgštis, vitaminus, mineralus) iš virškinamojo trakto į ląsteles.
   • Perneša medžiagų apykaitos produktus (pvz., šlapalą) iš ląstelių į šalinimo organus (inkstus).
   • Perneša hormonus iš endokrininių liaukų į organus taikinius.
2. Apsauginė (Imuninė): Kraujyje yra leukocitų (baltųjų kraujo kūnelių) ir antikūnų, kurie kovoja su infekcijomis. Trombocitai ir krešėjimo faktoriai užtikrina kraujo krešėjimą, stabdydami kraujavimą.
3. Termoreguliacinė: Kraujas perneša šilumą po organizmą, dalyvauja palaikant pastovią kūno temperatūrą (keičiant kraujo pritekėjimą į odą).
4. Homeostazės palaikymas: Padeda palaikyti pastovią vidinę terpę (pH, osmosinį slėgį, skysčių balansą).

Kraujotakos sistemos organai:

• Širdis: Centrinis organas – raumeninis siurblys, varinėjantis kraują po kraujagysles.
• Kraujagyslės: Vamzdelių sistema, kuria teka kraujas. Trys pagrindiniai tipai:
  • Arterijos: Kraujagyslės, kuriomis kraujas teka iš širdies į organus. Paprastai neša arterinį (deguonies prisotintą) kraują (išskyrus plaučių arteriją). Turi storas, raumeningas, elastingas sieneles, kad atlaikytų aukštą slėgį. Šakojasi į vis smulkesnes arterioles.
  • Kapiliarai: Pačios smulkiausios kraujagyslės, sudarančios tankų tinklą audiniuose. Jų sienelė labai plona, sudaryta tik iš vieno endotelio ląstelių sluoksnio. Čia vyksta medžiagų (dujų, maisto medžiagų, apykaitos produktų) mainai tarp kraujo ir audinių ląstelių.
  • Venos: Kraujagyslės, kuriomis kraujas teka į širdį iš organų. Paprastai neša veninį (deguonies netekusį) kraują (išskyrus plaučių venas). Sienelės plonesnės ir mažiau elastingos nei arterijų, nes slėgis jose mažesnis. Dauguma venų (ypač galūnių) turi vožtuvus, kurie neleidžia kraujui tekėti atgal. Kapiliarai jungiasi į smulkias venules, kurios susilieja į stambesnes venas.

Kraujas: Skystas jungiamasis audinys, sudarytas iš:

• Plazmos: Skysta tarpląstelinė medžiaga (apie 55% kraujo tūrio). Sudaro vanduo (~90%), baltymai (albuminai, globulinai, fibrinogenas), gliukozė, riebalai, hormonai, vitaminai, mineralinės medžiagos, apykaitos produktai.
• Kraujo kūnelių (forminių elementų) (apie 45% kraujo tūrio):
  • Eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai): Gausiausi. Neturi branduolio (žinduolių), abipus įgaubto disko formos. Turi baltymą hemoglobiną, kuris perneša deguonį. Gyvena apie 120 dienų.
  • Leukocitai (baltieji kraujo kūneliai): Įvairių tipų (neutrofilai, limfocitai, monocitai, eozinofilai, bazofilai). Turi branduolį. Pagrindinė funkcija – organizmo apsauga nuo infekcijų (imunitetas). Gali migruoti iš kraujo į audinius.
  • Trombocitai (kraujo plokštelės): Mažos, netaisyklingos formos, bebranduolės ląstelių skeveldros. Dalyvauja kraujo krešėjime.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Kraujotakos sistemos schema, Kraujagyslių tipai, Kraujo sudėtis 🎥 Video: Žmogaus kraujotakos sistema (EN), Kraujo kūneliai (EN)

13.2.1. Širdies sandara ir veikimas

Žmogaus širdis – tuščiaviduris raumeninis organas, esantis krūtinės ląstoje, šiek tiek į kairę nuo vidurio linijos. Ji padalinta į keturias kameras.

Širdies sandara:

• Kameros:
  • Dešinysis prieširdis: Priima veninį kraują iš viso kūno per viršutinę ir apatinę tuščiąsias venas.
  • Dešinysis skilvelis: Priima veninį kraują iš dešiniojo prieširdžio ir varo jį į plaučių arteriją (į mažąjį kraujo apytakos ratą).
  • Kairysis prieširdis: Priima arterinį kraują iš plaučių per plaučių venas.
  • Kairysis skilvelis: Priima arterinį kraują iš kairiojo prieširdžio ir varo jį į aortą (į didįjį kraujo apytakos ratą). Kairiojo skilvelio sienelė yra storiausia, nes jam reikia sukurti didžiausią slėgį.
• Pertvaros:
  • Tarpprieširdinė pertvara: Atskiria dešinįjį ir kairįjį prieširdžius.
  • Tarpskilvelinė pertvara: Atskiria dešinįjį ir kairįjį skilvelius. Šios pertvaros neleidžia maišytis arteriniam ir veniniam kraujui.
• Vožtuvai: Užtikrina vienakryptę kraujo tėkmę, neleidžia kraujui tekėti atgal.
  • Atrioventrikuliniai (AV) vožtuvai (tarp prieširdžių ir skilvelių):
    • Triburis (trikampis) vožtuvas: Tarp dešiniojo prieširdžio ir skilvelio (sudarytas iš 3 burių).
    • Dviburis (mitralinis) vožtuvas: Tarp kairiojo prieširdžio ir skilvelio (sudarytas iš 2 burių). Šie vožtuvai atsidaro, kai prieširdžiai susitraukia, ir užsidaro, kai skilveliai susitraukia (kad kraujas negrįžtų į prieširdžius). Prie jų burių tvirtinasi sausgyslinės stygos, o šios – prie speninių raumenų skilvelių sienelėse, kurie neleidžia vožtuvams išsiversti į prieširdžius skilvelių susitraukimo metu.
  • Pusmėnuliniai vožtuvai (tarp skilvelių ir stambiųjų arterijų):
    • Plaučių arterijos vožtuvas: Tarp dešiniojo skilvelio ir plaučių arterijos.
    • Aortos vožtuvas: Tarp kairiojo skilvelio ir aortos. Šie vožtuvai atsidaro, kai skilveliai susitraukia, ir užsidaro, kai skilveliai atsipalaiduoja (kad kraujas negrįžtų į skilvelius iš arterijų).
• Širdies siena: Sudaryta iš trijų sluoksnių:
  • Endokardas: Vidinis sluoksnis, išklojantis širdies kameras ir sudarantis vožtuvus (plonas epitelis).
  • Miokardas: Vidurinis, storiausias sluoksnis, sudarytas iš širdies skersaruožio raumeninio audinio.
  • Epikardas: Išorinis sluoksnis (vidinis perikardo lapelis).
• Perikardas (Širdiplėvė): Maišas, gaubiantis širdį. Sudarytas iš dviejų lapelių (vidinio – epikardo ir išorinio), tarp kurių yra nedidelis kiekis skysčio, mažinančio trintį.

Širdies veikimas (Širdies ciklas):

Tai ritmiška širdies kamerų susitraukimų (sistolė) ir atsipalaidavimų (diastolė) kaita, trunkanti apie 0,8 sekundės (esant 75 k/min dažniui).

1. Prieširdžių sistolė (0,1 s): Abu prieširdžiai susitraukia, spaudimas juose padidėja, atrioventrikuliniai vožtuvai atsidaro, ir kraujas iš prieširdžių išstumiamas į atsipalaidavusius skilvelius. Pusmėnuliniai vožtuvai uždaryti.
2. Skilvelių sistolė (0,3 s): Abu skilveliai pradeda trauktis, spaudimas juose greitai didėja. Kai spaudimas skilveliuose viršija spaudimą prieširdžiuose, užsidaro atrioventrikuliniai vožtuvai (girdimas pirmasis širdies tonas). Kai spaudimas skilveliuose viršija spaudimą aortoje ir plaučių arterijoje, atsidaro pusmėnuliniai vožtuvai, ir kraujas išstumiamas į aortą (iš kairiojo skilvelio) ir plaučių arteriją (iš dešiniojo skilvelio). Prieširdžiai šiuo metu atsipalaidavę ir pildosi krauju iš venų.
3. Bendra diastolė (0,4 s): Visi keturi širdies skyriai atsipalaidavę. Kai spaudimas skilveliuose nukrenta žemiau nei spaudimas aortoje ir plaučių arterijoje, užsidaro pusmėnuliniai vožtuvai (girdimas antrasis širdies tonas). Kraujas iš venų teka į prieširdžius ir, atsidarius atrioventrikuliniams vožtuvams (kai spaudimas skilveliuose tampa mažesnis nei prieširdžiuose), pradeda pildyti ir skilvelius.

Širdies darbą reguliuoja autonominė nervų sistema (simpatinė didina dažnį ir jėgą, parasimpatinė mažina) ir hormonai (pvz., adrenalinas didina). Tačiau širdis turi ir vidinę laidžiąją sistemą, sudarytą iš specializuotų raumeninių ląstelių, kurios pačios generuoja ir perduoda elektrinius impulsus, sukeldamos ritmiškus susitraukimus (automatija). Pagrindinis vedlys – sinusinis mazgas dešiniajame prieširdyje.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Širdies sandaros schema, Širdies ciklo schema 🎥 Video: Širdies veikimas (EN), Širdies vožtuvai (EN)

13.2.2. Kraujo apytakos ratai

Žmogaus kraujotakos sistema yra uždara (kraujas teka tik kraujagyslėmis) ir turi du kraujo apytakos ratus:

• Mažasis (plaučių) kraujo apytakos ratas: Jo funkcija – prisotinti kraują deguonimi ir pašalinti anglies dioksidą plaučiuose.
  1. Prasideda dešiniajame skilvelyje, kuris susitraukdamas išstumia veninį kraują į plaučių kamieną (arteriją).
  2. Plaučių kamienas šakojasi į dvi plaučių arterijas (kairiąją ir dešiniąją), nešančias veninį kraują į atitinkamus plaučius.
  3. Plaučiuose arterijos šakojasi į arterioles ir kapiliarus, apraizgančius alveoles. Čia vyksta dujų apykaita: kraujas atiduoda CO₂ ir paima O₂.
  4. Prisotintas deguonies arterinis kraujas iš kapiliarų surenkamas į venules, kurios jungiasi į plaučių venas (paprastai po dvi iš kiekvieno plaučio).
  5. Keturios plaučių venos neša arterinį kraują į kairįjį prieširdį. (Trukmė ~4-5 sekundės).
• Didysis (sisteminis) kraujo apytakos ratas: Jo funkcija – aprūpinti visus kūno audinius ir organus deguonimi bei maisto medžiagomis ir paimti iš jų anglies dioksidą bei apykaitos produktus.
  1. Prasideda kairiajame skilvelyje, kuris susitraukdamas išstumia arterinį kraują į didžiausią organizmo arteriją – aortą.
  2. Aorta šakojasi į daugybę arterijų, kurios neša arterinį kraują į galvą, rankas, liemenį, vidaus organus, kojas.
  3. Arterijos šakojasi į arterioles ir kapiliarus, sudarančius tankų tinklą visuose audiniuose ir organuose. Čia vyksta medžiagų ir dujų mainai: kraujas atiduoda O₂, maisto medžiagas, hormonus ir paima CO₂, apykaitos produktus.
  4. Praradęs deguonies ir prisotintas CO₂ veninis kraujas iš kapiliarų surenkamas į venules, kurios jungiasi į venas.
  5. Visos kūno venos galiausiai susilieja į dvi stambias venas – viršutinę tuščiąją veną (surenka kraują iš viršutinės kūno dalies – galvos, rankų, krūtinės ląstos) ir apatinę tuščiąją veną (surenka kraują iš apatinės kūno dalies – pilvo organų, kojų).
  6. Abi tuščiosios venos neša veninį kraują į dešinįjį prieširdį. (Trukmė ~20-25 sekundės).

Kraujospūdis: Kraujo slėgis į kraujagyslių sieneles. Matuojamas arterijose (dažniausiai žasto). Išreiškiamas dviem skaičiais: sistoliniu (susitraukus skilveliams, aukštesnis) ir diastoliniu (atsipalaidavus skilveliams, žemesnis). Normalus kraujospūdis suaugusiam žmogui yra apie 120/80 mmHg (milimetrų gyvsidabrio stulpelio). Pulsas: Ritmiškas arterijų sienelių išsiplėtimas, sukeltas kraujo bangos, išstumtos iš širdies skilvelių sistolės metu. Jį galima užčiuopti tose vietose, kur arterijos yra arti paviršiaus (pvz., ant riešo, kaklo). Pulso dažnis paprastai atitinka širdies susitraukimų dažnį.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Kraujo apytakos ratų schema 🎥 Video: Kraujo apytakos ratai (EN)

13.2.3. Kraujo apytakos ligos

Širdies ir kraujagyslių ligos yra viena pagrindinių mirties priežasčių išsivysčiusiose šalyse.

Dažniausios kraujo apytakos ligos:

• Arterinė hipertenzija (padidėjęs kraujospūdis): Nuolat padidėjęs kraujo spaudimas arterijose (≥140/90 mmHg). Tai svarbus rizikos veiksnys kitoms širdies ir kraujagyslių ligoms (insultui, infarktui, širdies nepakankamumui, inkstų pažeidimui). Dažnai neturi simptomų ("tylioji žudikė"). Priežastys: genetiniai veiksniai, antsvoris, nesveika mityba (daug druskos, riebalų), alkoholio vartojimas, rūkymas, stresas, fizinio aktyvumo stoka.
• Aterosklerozė: Lėtinė liga, kurios metu arterijų sienelėse kaupiasi riebalinės plokštelės (ateromos), sudarytos iš cholesterolio, riebalų, kalcio, uždegiminių ląstelių. Dėl to arterijos siaurėja, standėja, sutrinka kraujotaka. Plokštelei plyšus gali susidaryti trombas, visiškai užkemšantis kraujagyslę. Pagrindinis rizikos veiksnys – padidėjęs "blogojo" (MTL) cholesterolio kiekis kraujyje, taip pat hipertenzija, rūkymas, diabetas, nutukimas.
• Krūtinės angina (Stenokardija): Skausmas ar diskomfortas krūtinėje, atsirandantis dėl nepakankamo širdies raumens aprūpinimo deguonimi (miokardo išemijos), dažniausiai dėl aterosklerozės susiaurėjusių širdies vainikinių arterijų. Paprastai kyla fizinio krūvio ar streso metu ir praeina pailsėjus ar pavartojus nitroglicerino.
• Miokardo infarktas (Širdies smūgis): Staigus širdies raumens dalies žuvimas (nekrozė) dėl nutrūkusios kraujotakos vienoje iš vainikinių arterijų (dažniausiai užsikimšus trombui, susidariusiam ant aterosklerozinės plokštelės). Simptomai: stiprus, spaudžiantis, deginantis skausmas už krūtinkaulio, galintis plisti į kairę ranką, kaklą, žandikaulį, dusulys, pykinimas, prakaitavimas. Reikalinga skubi medicininė pagalba.
• Insultas (Smegenų smūgis): Staigus galvos smegenų kraujotakos sutrikimas, sukeliantis smegenų audinio pažeidimą. Gali būti:
  • Išeminis insultas (dažnesnis, ~85%): Dėl smegenų arterijos užsikimšimo trombu ar embolu.
  • Hemoraginis insultas (~15%): Dėl kraujagyslės plyšimo ir kraujo išsiliejimo į smegenis. Simptomai priklauso nuo pažeistos smegenų srities: staiga atsiradęs vienos kūno pusės silpnumas ar nutirpimas, kalbos sutrikimas, regos sutrikimas, galvos svaigimas, pusiausvyros sutrikimas, stiprus galvos skausmas. Reikalinga skubi medicininė pagalba.
• Širdies nepakankamumas: Būklė, kai širdis nepajėgia pumpuoti pakankamai kraujo organizmo poreikiams patenkinti. Priežastys: persirgtas infarktas, hipertenzija, vožtuvų ligos. Simptomai: dusulys (ypač gulint ar fizinio krūvio metu), nuovargis, kojų tinimas.
• Aritmijos: Širdies ritmo sutrikimai (per greitas, per lėtas ar nereguliarus ritmas).
• Varikozinis venų išsiplėtimas (Varikozė): Paviršinių kojų venų išsiplėtimas, mazguotumas dėl venų vožtuvų nesandarumo ir kraujo sąstovio. Simptomai: matomos išsiplėtusios venos, kojų sunkumas, nuovargis, tinimas, skausmas.

Prevencija: Sveika gyvensena – nerūkymas, sveika mityba (mažai sočiųjų riebalų, transriebalų, cholesterolio, druskos, cukraus; daug skaidulų, vaisių, daržovių, žuvies), normalaus kūno svorio palaikymas, reguliarus fizinis aktyvumas, streso valdymas, reguliarus kraujospūdžio, cholesterolio, gliukozės kiekio tikrinimas.

🔗 Daugiau informacijos: Širdies ir kraujagyslių ligos (Sveikas Žmogus)

13.2.4. Žmogaus limfinė sistema

Limfinė sistema yra kraujotakos sistemos dalis, sudaryta iš limfagyslių tinklo, limfoidinių audinių ir organų. Ji atlieka kelias svarbias funkcijas.

Limfinės sistemos funkcijos:

1. Skysčių balanso palaikymas: Surenka tarpląstelinį skystį (audinių skystį), kuris filtruojasi iš kraujo kapiliarų į audinius, ir grąžina jį atgal į kraujotaką. Šis į limfagysles patekęs skystis vadinamas limfa. Per parą susidaro apie 2-3 litrai limfos. Tai apsaugo nuo audinių tinimo (edemos).
2. Riebalų transportas: Specializuotos limfagyslės (laktalai) plonosios žarnos gaureliuose įsiurbia suvirškintus riebalus (chilomikronų pavidalu) ir transportuoja juos į kraują.
3. Imuninė gynyba: Limfinė sistema yra svarbi imuninės sistemos dalis. Limfoidiniuose organuose (limfmazgiuose, blužnyje, užkrūčio liaukoje, tonzilėse) bręsta, kaupiasi ir aktyvuojasi imuninės ląstelės (limfocitai, makrofagai), kurios kovoja su infekcijomis ir kitais svetimkūniais. Limfa, tekėdama per limfmazgius, filtruojama, sulaikomi ir naikinami mikroorganizmai, vėžinės ląstelės.

Limfinės sistemos sandara:

• Limfa: Skaidrus, gelsvas skystis, panašios sudėties į kraujo plazmą, bet turintis mažiau baltymų. Jame gausu limfocitų.
• Limfos kapiliarai: Aklinai prasidedantys smulkiausi vamzdeliai audiniuose, turintys labai pralaidžias sieneles, pro kurias lengvai patenka audinių skystis, baltymai, net ląstelės.
• Limfagyslės: Į jas jungiasi limfos kapiliarai. Savo sandara panašios į venas, turi vožtuvus, užtikrinančius vienakryptę limfos tėkmę link širdies. Limfą varo aplinkinių raumenų susitraukimai, kvėpavimo judesiai, pačių limfagyslių sienelių pulsacija.
• Limfiniai kamienai ir latakai: Stambiausios limfagyslės. Visa limfa iš apatinės kūno dalies ir kairiosios viršutinės dalies suteka į krūtininį lataką, o iš dešiniosios viršutinės dalies – į dešinįjį limfinį lataką. Abu šie latakai įteka į stambiąsias venas (poraktikaulines) netoli širdies, grąžindami limfą į kraujotaką.
• Limfoidiniai organai ir audiniai:
  • Limfmazgiai: Maži, pupelės formos dariniai, išsidėstę grupėmis limfagyslių kelyje (pvz., kaklo, pažastų, kirkšnių srityse). Veikia kaip filtrai – valo limfą nuo mikrobų ir svetimkūnių. Juose gausu limfocitų ir makrofagų. Uždegimo metu limfmazgiai padidėja ir tampa skausmingi.
  • Blužnis: Didžiausias limfoidinis organas, esantis pilvo ertmėje kairėje pusėje. Filtruoja kraują (ne limfą), šalina senus eritrocitus, trombocitus, mikroorganizmus. Saugo limfocitus ir monocitus.
  • Užkrūčio liauka (Čiobrialiaukė): Liauka viršutinėje krūtinės ląstos dalyje, už krūtinkaulio. Ypač aktyvi vaikystėje, vėliau nyksta. Joje bręsta ir "mokosi" atpažinti savas ir svetimas ląsteles T limfocitai.
  • Tonzilės (Migdolai): Limfoidinio audinio sankaupos ryklės srityje (gomurio, ryklės, liežuvio). Pirmoji gynybos linija nuo mikrobų, patenkančių per burną ir nosį.
  • Kirmėlinė atauga (Apendiksas) ir Peyerio plokštelės (plonosios žarnos sienelėje): Limfoidinio audinio sankaupos virškinamajame trakte.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Limfinės sistemos schema, Limfmazgio sandara 🎥 Video: Žmogaus limfinė sistema (EN)

13.2.5. Imuninė sistema

Imuninė sistema – tai sudėtinga organizmo biologinių struktūrų ir procesų visuma, apsauganti jį nuo ligų sukėlėjų (bakterijų, virusų, grybelių, pirmuonių), svetimų baltymų, toksinų ir pakitusių savų ląstelių (pvz., vėžinių).

Imuniteto rūšys:

• Įgimtas (nespecifinis) imunitetas: Pirmoji gynybos linija. Veikia greitai, vienodai prieš visus svetimkūnius, neturi atminties. Komponentai:
  • Išoriniai barjerai: Oda, gleivinės, jų sekretai (prakaitas, ašaros, seilės su lizocimu), normali mikroflora.
  • Vidinė gynyba:
    • Fagocitai: Ląstelės, ryjančios ir naikinančios svetimkūnius (neutrofilai, makrofagai).
    • Natūraliosios žudikės (NK ląstelės): Limfocitai, naikinantys virusais infekuotas ir vėžines ląsteles.
    • Uždegiminis atsakas: Lokalizuota reakcija į audinio pažeidimą ar infekciją (paraudimas, patinimas, karštis, skausmas). Pritraukia imunines ląsteles į pažeidimo vietą.
    • Antimikrobiniai baltymai: Pvz., komplemento sistema (baltymai, padedantys naikinti bakterijas), interferonai (baltymai, kuriuos išskiria virusais infekuotos ląstelės, saugantys kaimynines ląsteles).
    • Karščiavimas: Padidėjusi kūno temperatūra, slopinanti kai kurių mikrobų dauginimąsi, aktyvinanti imunines ląsteles.
• Įgytas (specifinis, adaptyvusis) imunitetas: Vėlesnė, bet tikslesnė ir stipresnė gynybos linija. Nukreiptas prieš konkretų antigeną (svetimą molekulę, sukeliančią imuninį atsaką). Pasižymi specifiškumu ir imunologine atmintimi (pakartotinai susidūrus su tuo pačiu antigenu, atsakas būna greitesnis ir stipresnis). Pagrindiniai veikėjai – limfocitai:
  • B limfocitai (B ląstelės): Bręsta kaulų čiulpuose. Atsakingi už humoralinį imunitetą. Atpažinę antigeną, aktyvuojasi, dauginasi ir virsta plazminėmis ląstelėmis, kurios gamina ir išskiria antikūnus (imunoglobulinus – Ig). Antikūnai cirkuliuoja kraujyje ir limfoje, jungiasi prie specifinių antigenų ir padeda juos neutralizuoti ar sunaikinti (pažymi fagocitams, aktyvina komplementą). Dalis B ląstelių virsta atminties B ląstelėmis.
  • T limfocitai (T ląstelės): Bręsta užkrūčio liaukoje. Atsakingi už ląstelinį imunitetą. Skirstomi į:
    • T pagalbininkės (Th, helper T cells): Atpažįsta antigeną, pateiktą antigeną prezentuojančių ląstelių (pvz., makrofagų). Aktyvuoja kitas imunines ląsteles (B ląsteles, T citotoksines ląsteles), išskirdamos signalines molekules (citokinus). Yra pagrindiniai imuninio atsako koordinatoriai.
    • T citotoksinės (Tc, cytotoxic T cells, žudikės): Atpažįsta ir tiesiogiai naikina organizmo ląsteles, kurios yra infekuotos virusais ar pakitusios (vėžinės).
    • T reguliacinės (Treg): Slopina imuninį atsaką, apsaugo nuo autoimuninių reakcijų. Dalis T ląstelių virsta atminties T ląstelėmis.

Įgyto imuniteto tipai pagal įgijimo būdą:

• Natūralus imunitetas:
  • Aktyvus: Susidaro persirgus infekcine liga (organizmas pats gamina antikūnus ir atminties ląsteles). Ilgalaikis.
  • Pasyvus: Įgyjamas, kai antikūnai perduodami iš motinos vaikui per placentą ar su pienu. Laikinas (kol antikūnai suyra).
• Dirbtinis imunitetas:
  • Aktyvus: Susidaro po skiepijimo (vakcinacijos). Į organizmą įvedami susilpninti ar negyvi ligų sukėlėjai arba jų antigenai, kurie sukelia imuninį atsaką ir atminties ląstelių susidarymą, nesukeldami ligos. Ilgalaikis.
  • Pasyvus: Įgyjamas, kai į organizmą suleidžiami paruošti antikūnai (serumas), pvz., gydant įkandus pasiutusiam gyvūnui ar susirgus tam tikromis ligomis. Greitas, bet laikinas.

Imuninės sistemos sutrikimai:

• Imunodeficitas: Susilpnėjęs imunitetas (pvz., įgimtas arba įgytas – ŽIV/AIDS). Organizmas tampa neatsparus infekcijoms.
• Autoimuninės ligos: Imuninė sistema neatpažįsta savų audinių ir pradeda juos atakuoti (pvz., reumatoidinis artritas, 1 tipo diabetas, išsėtinė sklerozė).
• Alergijos: Pernelyg stipri imuninės sistemos reakcija į nekenksmingus aplinkos antigenus (alergenus, pvz., žiedadulkes, dulkių erkes, maisto produktus).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Imuninės sistemos veikimo schema, Antikūno sandara 🎥 Video: Imuninė sistema (EN), Kaip veikia vakcinos (EN)

13.3. Šalinimo sistema

Šalinimo sistema – tai organų sistema, kuri pašalina iš organizmo medžiagų apykaitos produktus (ypač azoto turinčias atliekas), vandens perteklių, druskas, toksinus ir kitas nereikalingas ar kenksmingas medžiagas, taip palaikydama vidinės terpės pastovumą (homeostazę).

Pagrindinės šalinimo funkcijos:

1. Ekskrecija: Medžiagų apykaitos atliekų (ypač šlapalo, šlapimo rūgšties, kreatinino) šalinimas.
2. Osmoreguliacija: Vandens ir druskų (elektrolitų) balanso palaikymas organizme.
3. pH reguliavimas: Kraujo ir kitų kūno skysčių rūgštingumo (pH) palaikymas normos ribose (šalinant H⁺ ar HCO₃⁻ jonus).
4. Kraujospūdžio reguliavimas: Dalyvauja reguliuojant kraujo tūrį ir spaudimą.

Žmogaus šalinimo organai:

Pagrindinis šalinimo organas yra inkstai, kurie gamina šlapimą. Šlapimas šalinamas per šlapimo takus. Kiti organai, taip pat dalyvaujantys šalinime:

• Plaučiai: Šalina CO₂ ir šiek tiek vandens garų.
• Oda: Su prakaitu šalina vandenį, druskas, nedidelį kiekį šlapalo.
• Kepenys: Skaido toksinus, senus eritrocitus; gamina šlapalą iš amoniako.
• Žarnynas: Šalina nesuvirškintas maisto liekanas, tulžies pigmentus, kai kurias druskas.

Šlapimo šalinimo sistemos organai:

• Inkstai: Porinis, pupelės formos organas (~12 cm ilgio), esantis pilvo ertmės užpakalinėje sienoje, abipus stuburo. Dešinysis inkstas paprastai yra šiek tiek žemiau dėl kepenų padėties. Inkstai filtruoja kraują ir gamina šlapimą.
• Šlapimtakiai: Du vamzdeliai (~25-30 cm ilgio), jungiantys inkstų geldeles su šlapimo pūsle. Peristaltiniais judesiais stumia šlapimą į pūslę.
• Šlapimo pūslė: Tuščiaviduris, raumeningas, elastingas organas dubenyje, kaupiantis šlapimą. Gali išsiplėsti, talpindama vidutiniškai 300-500 ml šlapimo.
• Šlaplė: Vamzdelis, kuriuo šlapimas šalinamas iš šlapimo pūslės į išorę. Moterų šlaplė (~4 cm) yra trumpesnė ir atsiveria atskirai. Vyrų šlaplė (~20 cm) ilgesnė, eina per varpą ir yra bendra šlapimo bei lytinių produktų (spermos) išvedimo anga. Prie šlaplės angos yra raukai (sfinkteriai): vidinis (lygiųjų raumenų, nevalingas) ir išorinis (skersaruožių raumenų, valingas), reguliuojantys šlapinimąsi.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Šalinimo sistemos schema 🎥 Video: Žmogaus šalinimo sistema (EN)

13.3.1. Inkstų sandara ir veikimas

Inkstai yra sudėtingos sandaros organai, atliekantys kraujo filtravimą ir šlapimo gamybą.

Inksto sandara (išilginis pjūvis):

• Inkstų kapsulė: Plonas skaidulinis dangalas.
• Žievė (Cortex): Išorinis, grūdėtos išvaizdos sluoksnis. Jame yra inkstų kūneliai (Malpigijaus kūneliai) – kamuolėliai ir juos gaubiančios kapsulės – bei vingiuotieji kanalėliai.
• Šerdis (Medulla): Vidinis, dryžuotos išvaizdos sluoksnis, sudarytas iš inkstų piramidžių (kūgio formos struktūrų). Piramidėse yra tiesieji kanalėliai ir Henlės kilpos bei surenkamieji kanalėliai. Piramidžių viršūnės (speneliai) atsiveria į inkstų taureles.
• Inkstų taurelės (mažosios ir didžiosios): Į jas suteka šlapimas iš surenkamųjų kanalėlių. Jos jungiasi į inkstų geldelę.
• Inkstų geldelė (Pelvis): Piltuvo formos ertmė inksto viduje, surenkanti šlapimą iš taurelių ir pereinanti į šlapimtakį.
• Inkstų arterija ir vena: Kraujagyslės, įeinančios (arterija) ir išeinančios (vena) pro inksto vartus.

Nefronas – pagrindinis inksto struktūrinis ir funkcinis vienetas, gaminantis šlapimą. Kiekviename inkste yra apie 1-1,2 milijono nefronų.

Nefrono sandara:

1. Inksto kūnelis (Malpigijaus kūnelis):
   • Kamuolėlis (Glomerulus): Kapiliarų kamuolėlis, susidaręs iš įtekančiosios arteriolės. Čia vyksta kraujo filtracija.
   • Baumano kapsulė (Glomerulo kapsulė): Dvisienė taurės formos kapsulė, gaubianti kamuolėlį. Į tarpą tarp sienelių (kapsulės ertmę) filtruojasi kraujo plazma, sudarydama pirminį šlapimą (filtratą).
2. Inksto kanalėlis: Ilgas vamzdelis, kuriuo teka pirminis šlapimas ir kuriame vyksta reabsorbcija bei sekrecija. Skirstomas į:
   • Proksimalinis vingiuotasis kanalėlis: Arčiausiai kūnelio esanti vingiuota dalis. Čia vyksta intensyviausia reabsorbcija (atgalinis įsiurbimas) – į kraują grąžinama dauguma vandens, gliukozė, aminorūgštys, vitaminai, dalis druskų.
   • Henlės kilpa: U formos kilpa, nusileidžianti į šerdį (nusileidžiančioji dalis) ir pakylanti atgal į žievę (kylančioji dalis). Svarbi vandens ir druskų reabsorbcijai bei koncentruoto šlapimo gamybai (sukuria didelį osmosinį gradientą šerdyje).
   • Distalinis vingiuotasis kanalėlis: Toliau nuo kūnelio esanti vingiuota dalis. Čia vyksta selektyvi reabsorbcija (pvz., Na⁺, Cl⁻, Ca²⁺) ir sekrecija (nereikalingų medžiagų, pvz., K⁺, H⁺, vaistų, toksinų, šalinimas iš kraujo į filtratą). Šie procesai reguliuojami hormonų (ADH, aldosterono).
3. Surenkamasis kanalėlis: Į jį atsiveria kelių nefronų distalinių kanalėlių galai. Jis eina per šerdį link inksto geldelės. Čia vyksta galutinė vandens reabsorbcija, reguliuojama hormono ADH (antidiuretinio hormono). Kuo daugiau ADH, tuo pralaidesnis vandeniui kanalėlis, tuo daugiau vandens grąžinama į kraują, tuo labiau koncentruotas šlapimas susidaro. Surenkamuosiuose kanalėliuose filtratas jau vadinamas galutiniu šlapimu.

Inkstų veikimas (Šlapimo susidarymas):

Vyksta trimis etapais:

1. Filtracija (Kamuolėlinė filtracija): Vyksta inkstų kūneliuose (kamuolėlyje ir Baumano kapsulėje). Kraujas iš įtekančiosios arteriolės patenka į kamuolėlį. Dėl didelio slėgio kamuolėlio kapiliaruose (nes ištekančioji arteriolė yra siauresnė už įtekančiąją) dalis kraujo plazmos (vanduo ir jame ištirpusios smulkios molekulės – druskos, gliukozė, aminorūgštys, šlapalas) filtruojasi pro kapiliarų sienelę ir vidinę kapsulės sienelę į Baumano kapsulės ertmę. Kraujo kūneliai ir didelės baltymų molekulės lieka kraujyje. Susidaro pirminis šlapimas (filtratas). Per parą susidaro apie 150-180 litrų pirminio šlapimo.
2. Reabsorbcija (Kanalėlinis atgalinis įsiurbimas): Vyksta inkstų kanalėliuose (proksimaliniame, Henlės kilpoje, distaliniame) ir surenkamajame kanalėlyje. Organizmui reikalingos medžiagos iš pirminio šlapimo grąžinamos atgal į kraują (į kapiliarus, apraizgančius kanalėlius). Reabsorbuojama apie 99% vandens, visa gliukozė ir aminorūgštys, dauguma druskų. Procesas gali būti pasyvus (pvz., vandens osmosas) arba aktyvus (pvz., gliukozės, aminorūgščių, jonų pernaša, reikalaujanti energijos).
3. Sekrecija (Kanalėlinis išskyrimas): Vyksta daugiausia distaliniuose kanalėliuose ir surenkamuosiuose kanalėliuose. Kai kurios nereikalingos ar kenksmingos medžiagos (pvz., H⁺ jonai, K⁺ jonai, amoniakas, šlapalas, vaistų likučiai, toksinai) aktyviosios pernašos būdu šalinamos iš kraujo kapiliarų į kanalėlių spindį, papildydamos filtratą. Šis procesas padeda reguliuoti kraujo pH ir pašalinti atliekas.

Po šių trijų procesų susidaro galutinis šlapimas, kuris surenkamaisiais kanalėliais suteka į inkstų geldelę, iš ten – į šlapimtakį ir į šlapimo pūslę.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Inksto ir nefrono sandaros schema, Šlapimo susidarymo schema 🎥 Video: Inkstų veikimas (EN), Nefrono funkcija (EN)

13.3.2. Šlapimo susidarymas (apibendrinimas)

Apibendrinant, šlapimas susidaro inkstų nefronuose per tris pagrindinius procesus:

1. Filtracija kamuolėlyje: Iš kraujo į Baumano kapsulę filtruojasi vanduo ir smulkios molekulės, sudarydami pirminį šlapimą.
2. Reabsorbcija kanalėliuose: Reikalingos medžiagos (vanduo, gliukozė, aminorūgštys, druskos) grąžinamos iš pirminio šlapimo į kraują.
3. Sekrecija kanalėliuose: Nereikalingos medžiagos (H⁺, K⁺, vaistai) aktyviai šalinamos iš kraujo į filtratą.

Galutinio šlapimo sudėtis:

• Vanduo (apie 95%).
• Šlapalas (urea): Pagrindinis azoto turintis baltymų apykaitos produktas.
• Kitos azotinės atliekos: Šlapimo rūgštis (nukleorūgščių apykaitos produktas), kreatininas (raumenų kreatinfosfato apykaitos produktas).
• Druskos (jonai): Na⁺, K⁺, Cl⁻, fosfatai, sulfatai ir kt. Jų kiekis priklauso nuo suvartoto maisto ir organizmo poreikių.
• Pigmentai: Pvz., urochromas (hemoglobino skilimo produktas), suteikiantis šlapimui gelsvą spalvą.
• Nedideli kiekiai kitų medžiagų (hormonų, vitaminų).

Normaliame šlapime neturi būti: gliukozės, baltymų, kraujo kūnelių (eritrocitų, leukocitų), bakterijų. Jų radimas rodo galimus sveikatos sutrikimus (pvz., diabetą, inkstų pažeidimą, infekciją).

Šlapimo kiekis ir koncentracija priklauso nuo:

• Suvartoto skysčių kiekio.
• Prakaitavimo intensyvumo.
• Hormono ADH kiekio.
• Suvartotų druskų kiekio.

Per parą žmogus išskiria vidutiniškai 1-1,5 litro šlapimo.

13.3.3. Šalinimo sistemos ligos

Šlapimo sistemos organus gali pažeisti infekcijos, akmenys, navikai, toksinai, kitų ligų (pvz., diabeto, hipertenzijos) komplikacijos.

Dažniausios šalinimo sistemos ligos:

• Šlapimo takų infekcijos (ŠTI): Bakterijų (dažniausiai E. coli iš žarnyno) sukeltas šlapimo takų uždegimas. Dažnesnės moterims dėl trumpesnės šlaplės. Gali pažeisti:
  • Šlaplę (uretritas).
  • Šlapimo pūslę (cistitas): Dažniausia ŠTI forma. Simptomai: dažnas ir skausmingas šlapinimasis, deginimo jausmas šlapinantis, skausmas apatinėje pilvo dalyje.
  • Inkstus (pielonefritas): Sunkesnė infekcija, kai bakterijos pakyla iki inkstų geldelių ir audinio. Simptomai: karščiavimas, šaltkrėtis, nugaros skausmas šone, pykinimas, vėmimas, cistito simptomai. Reikalingas gydymas antibiotikais.
• Inkstų akmenligė (Nefrolitiazė): Kietų kristalinių darinių (akmenų) susidarymas inkstuose ar kitose šlapimo takų dalyse iš šlapime ištirpusių druskų (kalcio oksalato, kalcio fosfato, šlapimo rūgšties). Priežastys: paveldimumas, maža skysčių vartojimas, mitybos ypatumai, kai kurios ligos. Maži akmenys gali pasišalinti savaime, didesni gali užstrigti šlapimtakyje, sukeldami labai stiprų, priepuolinį skausmą (inkstų diegliai), kraują šlapime. Gydoma vaistais, akmenų skaldymu (litotripsija) ar chirurginiu būdu.
• Inkstų nepakankamumas: Būklė, kai inkstai nepajėgia pakankamai filtruoti kraujo ir šalinti atliekų. Gali būti:
  • Ūmus inkstų nepakankamumas: Staigus inkstų funkcijos pablogėjimas (pvz., dėl traumos, toksinų, dehidratacijos). Dažnai grįžtamas.
  • Lėtinis inkstų nepakankamumas: Laipsniškas, negrįžtamas inkstų funkcijos blogėjimas per ilgą laiką. Dažniausios priežastys: diabetas, hipertenzija, lėtinės inkstų ligos (glomerulonefritas, pielonefritas). Galutinėje stadijoje reikalinga dializė (dirbtinis kraujo valymas) arba inksto transplantacija.
• Glomerulonefritas: Inkstų kamuolėlių (glomerulų) uždegimas, dažnai autoimuninės kilmės. Gali sukelti baltymą ir kraują šlapime, tinimus, hipertenziją, inkstų nepakankamumą.

Prevencija: Gerti pakankamai skysčių (ypač vandens), sveikai maitintis (riboti druską, baltymus), palaikyti normalų kraujospūdį ir cukraus kiekį kraujyje, vengti nereikalingo vaistų (ypač NVNU) vartojimo, laikytis asmens higienos (mažina ŠTI riziką).

🔗 Daugiau informacijos: Inkstų ligos (Sveikas Žmogus)

13.3.4. Gyvūnų šalinimo sistema

Gyvūnai turi įvairius mechanizmus ir organus, skirtus šalinti medžiagų apykaitos atliekas (ypač azotines) ir reguliuoti vandens bei druskų balansą (osmoreguliacija), priklausomai nuo jų filogenetinės padėties, sandaros sudėtingumo ir gyvenamosios aplinkos.

Pagrindiniai azotiniai apykaitos produktai:

• Amoniakas (NH₃): Labai toksiškas, gerai tirpsta vandenyje. Reikia daug vandens jam pašalinti. Šalina dauguma vandens bestuburių ir kaulinės žuvys (tiesiai į vandenį per žiaunas ar kūno paviršių).
• Šlapalas (Urea, (NH₂)₂CO): Mažiau toksiškas nei amoniakas, tirpus vandenyje. Reikia mažiau vandens jam pašalinti. Šalina žinduoliai, varliagyviai, rykliai, kai kurios kaulinės žuvys. Sintetinamas kepenyse iš amoniako.
• Šlapimo rūgštis (Uric acid): Mažiausiai toksiška, blogai tirpsta vandenyje. Šalinama kaip pasta ar kristalai su labai mažu vandens kiekiu (vandens taupymo adaptacija). Šalina paukščiai, ropliai, vabzdžiai, sausumos sraigės.

Gyvūnų šalinimo organai:

• Difuzija per kūno paviršių: Paprasčiausi gyvūnai (pintys, duobagyviai).
• Pulsuojančiosios vakuolės: Vienaląsčiai gėlavandeniai pirmuonys (pvz., klumpelė). Šalina vandens perteklių (osmoreguliacija).
• Protonefridijos (liepsninės ląstelės): Plokščiosios kirmėlės (pvz., planarija). Šakota vamzdelių sistema, aklinais galais turinti liepsnines ląsteles su žiuželiais, kurie varo skystį link išorės. Atlieka osmoreguliaciją, šiek tiek – šalinimą.
• Metanefridijos: Žieduotosios kirmėlės (pvz., sliekas), moliuskai. Kiekviename kūno segmente yra pora vamzdelių, prasidedančių piltuvėliu (nefrostoma) kūno ertmėje ir atsiveriančių anga (nefridiopora) į išorę. Filtruoja kūno skystį, reabsorbuoja naudingas medžiagas, šalina atliekas.
• Malpigijaus vamzdeliai: Vabzdžiai ir kiti sausumos nariuotakojai. Ploni, aklinai prasidedantys vamzdeliai, atsiveriantys į žarnyną. Iš hemolimfos (kūno skysčio) aktyviai perneša druskas ir azotines atliekas (šlapimo rūgštį) į vamzdelius. Žarnyne reabsorbuojamas vanduo ir dalis druskų, o šlapimo rūgštis su išmatomis pašalinama į išorę (efektyvus vandens taupymas).
• Inkstai: Stuburiniai. Poriniai organai, sudaryti iš daugybės funkcinių vienetų (nefronų), filtruojančių kraują ir gaminančių šlapimą. Inkstų sandara ir funkcija adaptuota prie gyvenamosios aplinkos (pvz., gėlavandenių žuvų inkstai šalina daug vandens, jūros žuvų ir dykumų gyvūnų – taupo vandenį, gamina koncentruotą šlapimą).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Gyvūnų šalinimo organų schema 🎥 Video: Gyvūnų šalinimo sistema (EN)

13.4. Žmogaus organizmo homeostazė

Homeostazė (gr. homoios - panašus, stasis - stovėjimas) – tai organizmo gebėjimas palaikyti santykinai pastovią vidinę terpę (kraujo, limfos, audinių skysčio sudėtį ir fizikines bei chemines savybes), nepaisant aplinkos pokyčių. Tai dinaminė pusiausvyra, būtina normaliai ląstelių ir viso organizmo veiklai.

Pagrindiniai homeostazės reguliuojami parametrai:

• Kūno temperatūra (~36,6 °C)
• Kraujo pH (~7,35-7,45)
• Gliukozės koncentracija kraujyje (~3,9-6,1 mmol/l)
• Vandens ir elektrolitų balansas (osmosinis slėgis)
• Kraujospūdis
• Deguonies ir anglies dioksido kiekis kraujyje

Homeostazės palaikymas:

Homeostazė palaikoma sudėtingais neigiamo grįžtamojo ryšio mechanizmais, kuriuose dalyvauja įvairios organų sistemos, koordinuojamos nervų ir endokrininės sistemų.

• Neigiamas grįžtamasis ryšys: Kai reguliuojamas parametras nukrypsta nuo normos, įsijungia mechanizmai, kurie grąžina jį atgal į normos ribas. Pavyzdžiui, padidėjus gliukozės kiekiui kraujyje, kasa išskiria insuliną, kuris mažina gliukozės kiekį; sumažėjus gliukozės kiekiui, kasa išskiria gliukagoną, kuris didina gliukozės kiekį.

Organų sistemų vaidmuo homeostazėje:

• Nervų sistema: Greitai reaguoja į pokyčius, siunčia nervinius impulsus į efektorius (raumenis, liaukas). Pvz., reguliuoja kūno temperatūrą (drebėjimas, prakaitavimas), kvėpavimo dažnį.
• Endokrininė sistema: Gamina hormonus, kurie patenka į kraują ir lėčiau, bet ilgesnį laiką veikia organų funkciją. Pvz., reguliuoja gliukozės kiekį (insulinas, gliukagonas), vandens balansą (ADH), druskų balansą (aldosteronas).
• Kvėpavimo sistema: Palaiko O₂ ir CO₂ koncentraciją kraujyje, dalyvauja pH reguliavime (šalindama CO₂).
• Šalinimo sistema (inkstai): Reguliuoja vandens, elektrolitų kiekį, kraujo pH, šalina apykaitos atliekas.
• Kraujotakos sistema: Transportuoja deguonį, maisto medžiagas, hormonus, atliekas, šilumą; dalyvauja kraujospūdžio reguliavime.
• Virškinimo sistema: Tiekia organizmui maisto medžiagas, vandenį, elektrolitus.
• Oda: Dalyvauja termoreguliacijoje, apsaugo nuo vandens netekimo.

Homeostazės sutrikimai: Jei organizmas nesugeba palaikyti homeostazės, sutrinka ląstelių ir organų veikla, vystosi ligos. Sunkūs homeostazės sutrikimai gali būti mirtini.

13.4.1. Gliukozės homeostazė

Tai pastovios gliukozės koncentracijos kraujyje palaikymas. Gliukozė yra pagrindinis energijos šaltinis ląstelėms. Jos kiekį kraujyje reguliuoja kasos hormonai:

• Insulinas: Gaminamas kasos Langerhanso salelių beta (β) ląstelių, kai gliukozės kiekis kraujyje padidėja (pvz., po valgio). Insulinas:
  • Skatina gliukozės patekimą iš kraujo į daugumą ląstelių (ypač raumenų, riebalinio audinio).
  • Skatina gliukozės pavertimą glikogenu (atsarginiu polisacharidu) kepenyse ir raumenyse.
  • Skatina gliukozės perteklių paversti riebalais.
  • Rezultatas: gliukozės koncentracija kraujyje mažėja.
• Gliukagonas: Gaminamas kasos Langerhanso salelių alfa (α) ląstelių, kai gliukozės kiekis kraujyje sumažėja (pvz., tarp valgymų, badaujant). Gliukagonas:
  • Skatina glikogeno skaidymą kepenyse į gliukozę ir jos išskyrimą į kraują.
  • Skatina gliukoneogenezę – gliukozės sintezę iš kitų medžiagų (pvz., aminorūgščių, riebalų rūgščių) kepenyse.
  • Rezultatas: gliukozės koncentracija kraujyje didėja.

Cukrinis diabetas: Lėtinė liga, kuriai būdingas sutrikęs gliukozės kiekio reguliavimas ir padidėjusi gliukozės koncentracija kraujyje (hiperglikemija).

• 1 tipo diabetas: Autoimuninė liga, kurios metu sunaikinamos kasos β ląstelės, todėl organizmas negamina insulino. Reikalingos insulino injekcijos.
• 2 tipo diabetas: Dažnesnis. Organizmo ląstelės tampa atsparios insulinui (jo poveikis sumažėja) ir/arba kasa nepakankamai jo gamina. Susijęs su antsvoriu, nejudrumu, paveldimumu. Gydomas dieta, fiziniu aktyvumu, vaistais, kartais – insulinu.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Gliukozės homeostazės schema 🎥 Video: Gliukozės reguliavimas (EN)

13.4.2. Vandens ir druskų balansas organizme (Osmoreguliacija)

Tai pastovaus vandens kiekio ir jame ištirpusių medžiagų (elektrolitų, pvz., Na⁺, K⁺, Cl⁻) koncentracijos (osmosinio slėgio) palaikymas kūno skysčiuose.

Pagrindiniai reguliavimo mechanizmai:

• Troškulio jausmas: Kai organizme trūksta vandens (padidėja osmosinis slėgis), pagumburyje esantis troškulio centras aktyvuojamas, skatindamas gerti vandenį.
• Antidiuretinis hormonas (ADH, vazopresinas): Gaminamas pagumburyje, kaupiamas ir išskiriamas hipofizės užpakalinės dalies. Jo išskyrimas didėja, kai organizme trūksta vandens arba padidėja druskų koncentracija. ADH:
  • Didina vandens reabsorbciją inkstų distaliniuose ir surenkamuosiuose kanalėliuose (didina jų pralaidumą vandeniui).
  • Rezultatas: Į kraują grąžinama daugiau vandens, išskiriama mažiau, bet labiau koncentruoto šlapimo; mažėja troškulys. Kai organizme vandens perteklius, ADH išskyrimas mažėja, inkstai reabsorbuoja mažiau vandens, išskiriamas didesnis kiekis praskiesto šlapimo.
• Aldosteronas: Antinksčių žievės hormonas. Jo išskyrimą skatina sumažėjęs Na⁺ kiekis ar padidėjęs K⁺ kiekis kraujyje, sumažėjęs kraujospūdis. Aldosteronas:
  • Didina Na⁺ reabsorbciją inkstų distaliniuose kanalėliuose (kartu pasyviai reabsorbuojamas ir vanduo).
  • Didina K⁺ sekreciją į šlapimą.
  • Rezultatas: Didėja Na⁺ ir vandens kiekis kraujyje, didėja kraujo tūris ir spaudimas.
• Inkstai: Tiesiogiai reguliuoja išskiriamo vandens ir druskų kiekį, priklausomai nuo organizmo poreikių ir hormonų poveikio.

Dehidratacija (vandens trūkumas) ar elektrolitų balanso sutrikimai gali sukelti rimtų sveikatos problemų.

🎥 Video: Vandens balanso reguliavimas (ADH) (EN)

14. Judėjimas

Judėjimas yra viena iš pagrindinių gyvųjų organizmų savybių, leidžianti aktyviai sąveikauti su aplinka. Gyvūnų judėjimą užtikrina judėjimo sistema (atramos ir judėjimo aparatas), kurią paprastai sudaro skeletas (atrama) ir raumenys (jėgos šaltinis).

14.1. Gyvūnų judėjimo sistemos

Gyvūnų karalystėje randamos trys pagrindinės skeleto (atramos) sistemos:

1. Hidrostatinis skeletas: Būdingas minkštakūniams gyvūnams, neturintiems kietų atraminių struktūrų (pvz., duobagyviams – hidrai, koralams; kirmėlėms – sliekui, planarijai; kai kuriems moliuskams). Kūno formą ir atramą raumenims suteikia kūno ertmėse esantis skystis, kurio slėgis palaikomas raumenų susitraukimais. Raumenys veikia prieš šį skystį, sukeldami kūno formos pokyčius ir judėjimą (pvz., slieko šliaužimas – žiedinių ir išilginių raumenų pakaitiniai susitraukimai).
2. Išorinis skeletas (Egzoskeletas): Kietas dangalas, dengiantis kūno paviršių. Būdingas nariuotakojams (vabzdžiams, voragyviams, vėžiagyviams) ir moliuskams (kriauklė).
   • Nariuotakojų egzoskeletas: Sudarytas iš chitino (tvirto polisacharido), dažnai dar sutvirtinto baltymais ar kalcio druskomis. Apsaugo nuo plėšrūnų, mechaninių pažeidimų, išdžiūvimo. Prie jo iš vidaus tvirtinasi raumenys. Egzoskeletas yra segmentuotas, su lanksčiomis jungtimis tarp segmentų ir galūnių narelių, leidžiančiomis judėti. Trūkumas: neauga kartu su gyvūnu, todėl turi būti periodiškai numetamas ir keičiamas nauju (nėrimasis), kurio metu gyvūnas tampa pažeidžiamas.
   • Moliuskų kriauklė: Sudaryta iš kalcio karbonato. Apsauginė funkcija. Auga kartu su gyvūnu. Raumenys tvirtinasi prie jos vidinio paviršiaus.
3. Vidinis skeletas (Endoskeletas): Kietos atraminės struktūros kūno viduje. Būdingas dygiaodžiams (jūrų žvaigždės, ežiai – sudarytas iš kalcio karbonato plokštelių) ir stuburiniams (chordiniams).
   • Stuburinių endoskeletas: Sudarytas iš kaulų ir kremzlių. Suteikia tvirtą atramą kūnui, apsaugo vidaus organus (kaukolė saugo smegenis, stuburas – nugaros smegenis, šonkauliai – krūtinės organus), prie jo tvirtinasi raumenys, leidžiantys judėti. Auga kartu su organizmu. Kauluose taip pat gaminami kraujo kūneliai (raudonieji kaulų čiulpai). Stuburinių skeletas skirstomas į ašinį (kaukolė, stuburas, šonkauliai, krūtinkaulis) ir galūnių (pečių lanka su rankų kaulais, dubens lanka su kojų kaulais) skeletą.

Judėjimas vyksta raumenims susitraukiant ir veikiant prieš atramines struktūras (skeletą). Raumenys paprastai veikia poromis – antagonistais: kai vienas raumuo (lenkiamasis) susitraukia ir sulenkia galūnę, kitas (tiesiamasis) atsipalaiduoja; kai tiesiamasis susitraukia, lenkiamasis atsipalaiduoja.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Gyvūnų judėjimo sistemų schema 🎥 Video: Gyvūnų judėjimas (EN), Skeleto tipai (EN)

14.2. Žmogaus judėjimo sistema (Atramos ir judėjimo aparatas)

Žmogaus judėjimo sistemą sudaro dvi dalys: pasyvioji – skeletas (kaulai ir jungtys) ir aktyvioji – raumenys (griaučių skersaruožiai).

Skeletas: Sudaro apie 206 kaulai (suaugusio žmogaus). Atlieka atraminę, apsauginę, judėjimo (kartu su raumenimis), kraujodaros (kaulų čiulpai) ir mineralinių medžiagų (kalcio, fosforo) kaupimo funkcijas.

• Ašinis skeletas (80 kaulų):
  • Kaukolė: Apsaugo galvos smegenis, turi jutimo organų ertmes. Sudaryta iš smegeninės dalies (kaktikaulis, momenkauliai, smilkinkauliai, pakauškaulis, pleištakaulis, akytkaulis) ir veidinės dalies (viršutiniai žandikauliai, skruostakauliai, nosikauliai, ašarikauliai, gomurikauliai, apatinė kriauklė, noragas, apatinis žandikaulis, poliežuvinis kaulas). Kaukolės kaulai (išskyrus apatinį žandikaulį) sujungti nejudriai siūlėmis.
  • Stuburas: Sudaro ~33-34 slanksteliai, atskirti tarpslanksteliniais diskais (skaidulinės kremzlės). Apsaugo nugaros smegenis, laiko kūno svorį, suteikia lankstumo. Skirstomas į 5 dalis: kaklo (7 slanksteliai; pirmasis – atlanta, antrasis – ašis), krūtinės (12 slankstelių; jungiasi su šonkauliais), juosmens (5 slanksteliai; masyviausi), kryžkaulio (5 suaugę slanksteliai sudaro kryžkaulį), uodegikaulio (4-5 suaugę slanksteliai sudaro uodegikaulį). Stuburas turi fiziologinius linkius (kaklo ir juosmens lordozės, krūtinės ir kryžkaulio kifozės), kurie amortizuoja smūgius.
  • Krūtinės ląsta: Sudaro krūtinkaulis (priekyje), 12 porų šonkaulių (iš šonų; 7 poros tikrųjų – jungiasi tiesiogiai su krūtinkauliu, 3 poros netikrųjų – jungiasi prie aukščiau esančio šonkaulio kremzlės, 2 poros laisvųjų – priekyje laisvi) ir 12 krūtinės slankstelių (užpakalyje). Apsaugo širdį, plaučius, dalyvauja kvėpavimo judesiuose.
• Galūnių skeletas (126 kaulai):
  • Pečių lanka: Jungia rankas prie ašinio skeleto. Sudaro raktikaulis ir mentė.
  • Rankų (viršutinių galūnių) kaulai: Žastikaulis (petys), alkūnkaulis ir stipinkaulis (dilbis), riešakauliai (8), delnakauliai (5), pirštakauliai (14 – nykštys turi 2, kiti pirštai po 3).
  • Dubens lanka: Jungia kojas prie ašinio skeleto, laiko pilvo organus. Sudaro du dubekauliai (kiekvienas susidaręs iš suaugusių klubakaulio, sėdynkaulio ir gaktikaulio) ir kryžkaulis bei uodegikaulis (iš ašinio skeleto).
  • Kojų (apatinių galūnių) kaulai: Šlaunikaulis (ilgiausias ir tvirčiausias kaulas), girnelė (kelio sąnaryje), blauzdikaulis (stambesnis) ir šeivikaulis (plonesnis) (blauzda), čiurnakauliai (7; didžiausias – kulnakaulis), padikauliai (5), pirštakauliai (14 – nykštys turi 2, kiti pirštai po 3). Pėda turi skliautus (išilginį ir skersinį), amortizuojančius smūgius vaikštant.

Kaulų jungtys:

• Nejudriosios jungtys (Sinartrozės): Kaulai sujungti labai tvirtai, judesiai negalimi. Pvz., siūlės (kaukolės kaulai), kremzlinės sąaugos (tarp šonkaulių ir krūtinkaulio).
• Pusiau judriosios jungtys (Amfiartrozės): Kaulai sujungti kremzle, leidžia nedidelius judesius. Pvz., tarpslanksteliniai diskai, gaktinė sąvarža.
• Judriosios jungtys (Sąnariai, Diartrozės): Leidžia laisvus judesius tarp kaulų. Tipiško sąnario sandara:
  • Sąnariniai paviršiai: Kaulų galai, padengti lygia hialinine kremzle, mažinančia trintį.
  • Sąnario kapsulė: Jungiamojo audinio mova, gaubianti sąnarį. Iš vidaus išklota sinovine plėve, gaminančia sinovinį skystį.
  • Sąnario ertmė: Tarpas tarp sąnarinių paviršių, užpildytas sinoviniu skysčiu.
  • Sinovinis skystis: Tepantis skystis, mažinantis trintį, maitinantis kremzlę.
  • Sąnario raiščiai: Tvirti jungiamojo audinio raiščiai, jungiantys kaulus, sutvirtinantys sąnarį, ribojantys judesius.

Sąnarių tipai pagal judesių pobūdį:

• Rutuliniai sąnariai: Leidžia judesius visomis trimis ašimis (lenkimą/tiesimą, atitraukimą/pritraukimą, sukimą). Labiausiai judrūs. (Pvz., peties, klubo sąnariai).
• Elipsiniai sąnariai: Leidžia judesius dviem ašimis (lenkimą/tiesimą, atitraukimą/pritraukimą). (Pvz., stipininis riešo sąnarys).
• Balniniai sąnariai: Leidžia judesius dviem ašimis. (Pvz., nykščio pamatinis sąnarys).
• Skridininiai (vyrio) sąnariai: Leidžia judesius viena ašimi (lenkimą/tiesimą). (Pvz., alkūnės, kelio, tarp pirštakaulių sąnariai).
• Ritininiai sąnariai: Leidžia judesius viena ašimi (sukimą). (Pvz., tarp alkūnkaulio ir stipinkaulio).
• Plokštieji sąnariai: Leidžia nedidelius slydimo judesius. (Pvz., tarp riešakaulių, čiurnakaulių).

Raumenys: Žmogus turi apie 600 griaučių raumenų. Jie sudaro apie 40% kūno masės. Raumenys prie kaulų tvirtinasi sausgyslėmis (tvirto taisyklingojo jungiamojo audinio dariniai). Pagal funkciją raumenys skirstomi į lenkiamuosius, tiesiamuosius, atitraukiamuosius, pritraukiamuosius, sukiamuosius ir kt. Dauguma raumenų veikia antagonistiškai (pvz., žasto dvigalvis raumuo – lenkiamasis, trigalvis – tiesiamasis).

Judėjimo sistemos sutrikimai: Kaulų lūžiai, sąnarių panirimai, raiščių patempimai/plyšimai, raumenų patempimai, artritas (sąnarių uždegimas), osteoporozė (kaulų tankio sumažėjimas), stuburo iškrypimai (skoliozė, kifozė, lordozė).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Žmogaus skeleto schema, Žmogaus raumenų schema, Sąnario sandara 🎥 Video: Žmogaus judėjimo sistema (EN), Sąnarių tipai (EN)

15. Dauginimasis ir individualus vystymasis

Dauginimasis – tai procesas, kurio metu organizmai sukuria naujus individus (palikuonis), užtikrindami rūšies išlikimą. Yra du pagrindiniai dauginimosi būdai: nelytinis ir lytinis.

15.1. Nelytinis dauginimasis

Dalyvauja vienas tėvinis organizmas. Palikuonys susidaro iš somatinių (kūno) ląstelių ar jų dalių, vykstant mitozei. Palikuonys yra genetiškai identiški tėviniam organizmui (klonai), nebent įvyktų mutacija. Šis būdas yra greitas, efektyvus, nereikalauja partnerio paieškos, bet nesukuria genetinės įvairovės, todėl organizmai gali būti mažiau atsparūs aplinkos pokyčiams.

Nelytinio dauginimosi būdai:

• Dvejetainis dalijimasis: Vienaląsčiai organizmai (bakterijos, pirmuonys – ameba, klumpelė) dalijasi pusiau į dvi identiškas dukterines ląsteles.
• Pumpuravimas: Ant tėvinio organizmo kūno išauga išauga (pumpuras), kuri vėliau atsiskiria ir tampa savarankišku individu (pvz., hidra, mielės) arba lieka prisitvirtinusi, sudarydama koloniją (pvz., koralai).
• Sporuliacija (dauginimasis sporomis): Formuojamos specialios dauginimosi ląstelės – sporos, padengtos tvirtu apvalkalėliu. Sporos gali išgyventi nepalankias sąlygas ir, patekusios į palankią aplinką, sudygti į naują organizmą. Būdinga grybams, samanoms, sporiniams induočiams (papračiams, asiūkliams), dumbliams.
• Fragmentacija: Tėvinis organizmas suskyla į kelias dalis (fragmentus), ir kiekviena dalis gali regeneruoti (atsistatyti) į pilną organizmą (pvz., jūrų žvaigždės, kai kurios kirmėlės, pintys).
• Vegetatyvinis dauginimasis: Būdingas augalams. Nauji individai išauga iš tėvinio augalo vegetatyvinių dalių (šaknų, stiebų, lapų). (Plačiau žr. 15.7).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Nelytinio dauginimosi būdų schema 🎥 Video: Nelytinis dauginimasis (EN)

15.2. Lytinis dauginimasis

Paprastai dalyvauja du tėviniai organizmai (vyriškasis ir moteriškasis), nors galimas ir saviapvaisa (hermafroditams). Reikalingos specializuotos lytinės ląstelės – gametos, kurios susidaro mejozės būdu ir yra haploidinės (turi viengubą chromosomų rinkinį – n).

• Vyriškoji gameta: Paprastai smulki, judri (pvz., spermatozoidas gyvūnų, spermis augalų).
• Moteriškoji gameta: Paprastai stambi, nejudri, turinti maisto medžiagų atsargų (pvz., kiaušialąstė gyvūnų ir augalų).

Apvaisinimas: Dviejų gametų (spermatozoido ir kiaušialąstės) branduolių susiliejimas. Susidaro zigota – pirmoji naujo organizmo ląstelė, kuri yra diploidinė (turi dvigubą chromosomų rinkinį – 2n), paveldėjusi genetinę informaciją iš abiejų tėvų.

Apvaisinimo tipai:

• Išorinis apvaisinimas: Gametos susilieja išorinėje aplinkoje (dažniausiai vandenyje). Būdinga daugumai vandens gyvūnų (žuvims, varliagyviams). Reikalinga didelė gametų produkcija, nes daug jų žūsta.
• Vidinis apvaisinimas: Gametos susilieja moteriškojo organizmo lytiniuose takuose. Būdinga daugumai sausumos gyvūnų (ropliams, paukščiams, žinduoliams), kai kuriems vandens gyvūnams (rykliams), augalams (sėkliniams). Užtikrina didesnę apvaisinimo tikimybę, apsaugo gametas ir zigotą nuo išdžiūvimo.

Lytinio dauginimosi privalumai:

• Genetinė įvairovė: Dėl mejozės (krosingoverio, atsitiktinio chromosomų išsidėstymo) ir atsitiktinio gametų susiliejimo apvaisinimo metu, palikuonys yra genetiškai unikalūs, skiriasi nuo tėvų ir vieni nuo kitų. Tai didina rūšies galimybes prisitaikyti prie kintančios aplinkos ir išlikti.

Lytinio dauginimosi trūkumai:

• Reikia surasti partnerį (dažniausiai).
• Lėtesnis procesas nei nelytinis.
• Reikalinga daugiau energijos gametų gamybai, poravimosi elgsenai.

Hermafroditizmas: Reiškinys, kai vienas individas turi ir vyriškus, ir moteriškus lytinius organus ir gali gaminti abiejų tipų gametas (pvz., sliekai, sraigės, kai kurios žuvys, dauguma žiedinių augalų). Gali vykti kryžminis apsivaisinimas (su kitu individu) arba saviapvaisa.

Partenogenezė: Dauginimosi būdas, kai naujas organizmas išsivysto iš neapvaisintos kiaušialąstės (pvz., bitės tranai, amarai, kai kurie ropliai). Tai lytinio dauginimosi modifikacija.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Lytinio dauginimosi schema, Apvaisinimas 🎥 Video: Lytinis vs Nelytinis dauginimasis (EN)

15.3. Zigotos vystymasis (Embriogenezė)

Po apvaisinimo susidariusi zigota pradeda dalytis mitozės būdu – tai embriono vystymosi (embriogenezės) pradžia.

Pagrindiniai gyvūnų embriogenezės etapai:

1. Skilimas (Segmentacija): Greitas zigotos dalijimasis mitozės būdu be ląstelių augimo tarp dalijimųsi. Susidaro vis daugiau ląstelių (blastomerų), kurios tampa vis smulkesnės. Formuojasi ląstelių kamuolėlis – morulė.
2. Blastulės formavimasis: Morulės ląstelės išsidėsto paviršiuje, o viduje susidaro ertmė – blastocelė. Ši stadija vadinama blastule.
3. Gastruliacija: Sudėtingas ląstelių judėjimo procesas, kurio metu blastulės sienelė įlinksta į vidų ir susiformuoja dvisluoksnis ar trisluoksnis gemalas – gastrulė. Susidaro gemaliniai lapeliai:
   • Ektoderma: Išorinis lapelis. Iš jo vystosi nervų sistema, oda (epidermis) ir jos dariniai (plaukai, nagai), jutimo organai.
   • Endoderma: Vidinis lapelis. Iš jo vystosi virškinamojo trakto gleivinė, kepenys, kasa, plaučiai, šlapimo pūslė.
   • Mezoderma: Vidurinis lapelis (susidaro tarp ekto- ir endodermos). Iš jos vystosi raumenys, skeletas, jungiamasis audinys, kraujotakos sistema, šalinimo ir lytiniai organai. (Duobagyviai turi tik du gemalinius lapelius – ekto- ir endodermą).
4. Organogenezė: Iš gemalinių lapelių pradeda formuotis audiniai, organai ir organų sistemos. Ląstelės toliau dalijasi, migruoja, diferencijuojasi (įgyja specifinę struktūrą ir funkciją).

Embriogenezės pabaigoje susiformuoja jaunas organizmas, kuris gali išsiristi iš kiaušinio arba gimti.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Embriogenezės etapai 🎥 Video: Embriogenezė (EN)

15.4. Gyvūnų dauginimasis ir vystymasis (Postembrioninis)

Postembrioninis vystymasis – tai laikotarpis nuo gimimo ar išsiritimo iš kiaušinio iki mirties. Gali būti dviejų tipų:

• Tiesioginis vystymasis: Iš kiaušinio išsirita arba gimsta jauniklis, kuris yra panašus į suaugusį individą, tik mažesnis ir lytiškai nesubrendęs. Vystymasis apima augimą ir lytinį brendimą. Būdinga ropliams, paukščiams, žinduoliams, kai kuriems bestuburiams (pvz., sraigėms, sliekams).
• Netiesioginis vystymasis (su metamorfoze): Iš kiaušinio išsirita lerva, kuri savo sandara, mityba ir gyvenimo būdu skiriasi nuo suaugusio individo. Lerva auga, neriasi (jei turi egzoskeletą) ir vėliau virsta suaugėliu per metamorfozę – sudėtingą persitvarkymo procesą. Metamorfozė gali būti:
  • Nepilnoji metamorfozė: Būdinga kai kuriems vabzdžiams (pvz., žiogams, tarakonams, laumžirgiams). Trys stadijos: kiaušinis -> lerva (nimfa) -> suaugėlis (imago). Lerva panaši į suaugėlį, bet mažesnė, neturi sparnų, lytiškai nesubrendusi. Augdama kelis kartus neriasi.
  • Pilnoji metamorfozė: Būdinga daugumai vabzdžių (pvz., drugeliams, vabalams, musėms, bitėms), taip pat varliagyviams. Keturios stadijos: kiaušinis -> lerva -> lėliukė -> suaugėlis (imago). Lerva visiškai nepanaši į suaugėlį (pvz., vikšras -> drugelis; buožgalvis -> varlė). Lėliukės stadijoje vyksta radikalus organizmo persitvarkymas.

Metamorfozės privalumas – lervos ir suaugėliai dažnai užima skirtingas ekologines nišas, minta skirtingu maistu, todėl išvengiama konkurencijos tarp kartų.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Gyvūnų vystymosi tipų schema, Vabzdžių metamorfozė 🎥 Video: Gyvūnų vystymasis (EN), Metamorfozė (EN)

15.5. Augalų, dumblių bei grybų lytinis ir nelytinis dauginimasis

Šių organizmų gyvenimo ciklai dažnai apima kartų kaitą – lytinės (gametofito) ir nelytinės (sporofito) kartų reguliarų pasikeitimą.

Augalų dauginimasis:

• Samanos: Dominuoja gametofitas (haploidinis, n) – žalias lapuotas augalas. Jame susidaro lytiniai organai (anteridžiai ir archegonės). Spermiai (judrūs) apvaisina kiaušialąstę vandenyje. Susidaro zigota (2n), iš kurios išauga sporofitas (diploidinis, 2n) – dėžutė ant kotelio, auganti ant gametofito. Sporofite mejozės būdu susidaro haploidinės sporos (n). Sporoms sudygus išauga naujas gametofitas. Reikalingas vanduo apvaisinimui. Dauginasi ir vegetatyviškai.
• Sporiniai induočiai (paparčiai, asiūkliai, pataisai): Dominuoja sporofitas (diploidinis, 2n) – didelis lapuotas augalas su šaknimis, stiebais. Jo lapų apačioje (paparčių) ar specialiose struktūrose (asiūklių, pataisų) susidaro sporangės, kuriose mejozės būdu susidaro haploidinės sporos (n). Sporai sudygus išauga mažas, trumpaamžis, širdiškas gametofitas (polaiškis, haploidinis, n). Jame susidaro anteridžiai ir archegonės. Apvaisinimui reikalingas vanduo. Iš zigotos (2n) išauga naujas sporofitas.
• Sėkliniai augalai (plikasėkliai ir gaubtasėkliai): Dominuoja sporofitas (diploidinis, 2n) – medis, krūmas, žolė. Gametofitai labai redukuoti ir vystosi sporofito viduje. Nereikalingas vanduo apvaisinimui.
  • Lytinis dauginimasis (gaubtasėklių pavyzdžiu): Vyksta žiede. Kuokeliuose (mikrosporofiluose) susidaro mikrosporos (n), iš kurių vystosi vyriškas gametofitas – žiedadulkė (turi du spermius). Piestelėje (megasporofile), sėklapradžio viduje, susidaro megaspora (n), iš kurios vystosi moteriškas gametofitas – gemalinis maišelis (turi kiaušialąstę ir centrinę ląstelę). Apdulkinimas – žiedadulkės pernešimas ant piestelės purkos. Žiedadulkei sudygus, dulkiadaigis neša spermius į gemalinį maišelį. Vyksta dvigubasis apvaisinimas: vienas spermis (n) susilieja su kiaušialąste (n), sudarydamas zigotą (2n), kitas spermis (n) susilieja su centrine dibranduole ląstele (2n), sudarydamas endospermą (3n) – maisto medžiagų atsargą gemalui. Iš zigotos vystosi gemalas, iš sėklapradžio – sėkla, iš mezginės – vaisius.
  • Nelytinis (vegetatyvinis) dauginimasis: Plačiai paplitęs (žr. 15.7).

Dumblių dauginimasis: Labai įvairus.

• Nelytinis: Dvejetainis dalijimasis (vienaląsčiai), fragmentacija (daugialąsčiai siūliniai), sporų formavimasis (zoosporos – judrios, aplanosporos – nejudrios).
• Lytinis: Gali būti izogamija (vienodos gametos), heterogamija (skirtingo dydžio gametos), oogamija (stambi nejudri kiaušialąstė, smulkus judrus spermis). Dažnai būdinga kartų kaita.

Grybų dauginimasis:

• Nelytinis: Dažniausias būdas. Vyksta sporomis (konidijomis – susidaro ant specialių hifų, sporangiosporomis – susidaro sporangėse), pumpuravimu (mielės), grybienos fragmentacija.
• Lytinis: Sudėtingesnis, vyksta susiliejant skirtingų lytinių tipų (+ ir -) hifams ar gametoms. Po kariogamijos (branduolių susiliejimo) dažnai seka mejozė, kurios metu susidaro lytinės sporos (pvz., askosporos aukšliagrybių, bazidiosporos papėdgrybių).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Augalų kartų kaitos schema, Žiedo sandara ir dvigubasis apvaisinimas, Grybų dauginimasis 🎥 Video: Augalų, dumblių ir grybų dauginimasis (EN apžvalga), Augalų kartų kaita (EN)

15.6. Sėklų dygimas ir vystymasis

Sėkla – tai sėklinių augalų dauginimosi ir plitimo organas, susidarantis po apvaisinimo iš sėklapradžio. Ją sudaro: gemalas, maisto medžiagų atsarga (endospermas arba sėklaskiltės) ir sėklos luobelė (apsauginis dangalas).

Sėklų dygimas – tai procesas, kurio metu ramybės būsenoje esantis gemalas pradeda augti ir išsivysto daigas.

Dygimui būtinos sąlygos:

1. Vanduo: Būtinas sėklos luobelei išbrinkinti, aktyvinti fermentus, transportuoti medžiagas.
2. Deguonis: Reikalingas gemalo ląstelių kvėpavimui (energijos gamybai).
3. Tinkama temperatūra: Kiekviena augalų rūšis turi optimalią dygimo temperatūrą.
4. (Kai kuriems augalams) Šviesa: Kai kurių augalų sėklos dygsta tik šviesoje, kitų – tik tamsoje.

Dygimo procesas:

1. Imbibicija: Sėkla sugeria vandenį ir išbrinksta.
2. Aktyvacija: Suaktyvėja fermentai, kurie pradeda skaidyti maisto medžiagų atsargas (krakmolą, riebalus, baltymus) į paprastesnes molekules, kurias gali naudoti gemalas.
3. Gemalo augimas: Gemalas pradeda augti, naudodamas sukauptą energiją ir maisto medžiagas:
   • Pirmiausia išauga gemalinė šaknelė, kuri įsitvirtina dirvožemyje ir pradeda siurbti vandenį.
   • Po to pradeda augti gemalinis stiebelis (hipokotilis ir epikotilis), kuris iškelia sėklaskiltes ir/arba pirmuosius lapelius į paviršių.
4. Daigo vystymasis: Kai daigas pasiekia šviesą, jo lapai pradeda vykdyti fotosintezę, ir augalas tampa nepriklausomas nuo sėkloje sukauptų maisto medžiagų.

Dygimo tipai pagal sėklaskilčių padėtį:

• Antžeminis dygimas: Stiebelis (hipokotilis) iškelia sėklaskiltes virš žemės (pvz., pupelė, ridikėlis). Sėklaskiltės pažaliuoja ir kurį laiką vykdo fotosintezę.
• Požeminis dygimas: Sėklaskiltės lieka po žeme, o į viršų išauga tik stiebelis (epikotilis) su lapeliais (pvz., žirnis, ąžuolas). Sėklaskiltės tik tiekia maisto medžiagas.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Sėklos sandara, Sėklų dygimo schema 🎥 Video: Sėklų dygimas (EN)

15.7. Nelytinis augalų dauginimasis (Vegetatyvinis)

Tai augalų dauginimasis vegetatyvinėmis dalimis (šaknimis, stiebais, lapais) arba jų modifikacijomis. Palikuonys yra genetiškai identiški motininiam augalui. Plačiai paplitęs gamtoje ir naudojamas sodininkystėje, daržininkystėje.

Natūralūs vegetatyvinio dauginimosi būdai:

• Palaipomis (ūsais): Antžeminiai šliaužiantys ūgliai, kurių bambliuose susidaro nauji augalai su šaknimis (pvz., braškės, žemuogės).
• Šakniastiebiais: Požeminiai horizontalūs stiebai, turintys pumpurus, iš kurių išauga nauji ūgliai ir pridėtinės šaknys (pvz., varputis, ajeras, vilkdalgis).
• Stiebagumbiais: Sustorėję požeminiai stiebai, kaupiantys maisto medžiagas ir turintys pumpurus ("akutes"), iš kurių gali išaugti nauji augalai (pvz., bulvė).
• Svogūnais: Sutrumpėję požeminiai stiebai, apsupti mėsingų lapų (lukštų), kaupiančių maisto medžiagas. Turi viršūninį ir pažastinius pumpurus (pvz., svogūnas, česnakas, tulpė).
• Gumbasvogūniais: Panašūs į svogūnus, bet maisto medžiagas kaupia sustorėjęs stiebas, o lapai ploni, sausi (pvz., kardelis, krokas).
• Šaknų atžalomis: Iš pridėtinių pumpurų ant šaknų išauga nauji ūgliai (pvz., avietė, vyšnia, kiaulpienė).
• Lapais: Kai kurių augalų lapų kraštuose ar ant paviršiaus susidaro pridėtiniai pumpurai, iš kurių išauga nauji augalėliai (pvz., kalankė, sanpaulija – galima dauginti lapo dalimi).

Dirbtiniai vegetatyvinio dauginimosi būdai (naudojami žmogaus):

• Auginiais: Augalo dalis (stiebo, lapo, šaknies atkarpa) įšaknijama vandenyje ar dirvožemyje (pvz., serbentai, rožės, pelargonijos).
• Atlankomis: Antžeminė šaka nulengiama prie žemės, užberiama dirvožemiu, kad įsišaknytų, ir vėliau atskiriama nuo motininio augalo (pvz., serbentai, agrastai).
• Skiepijimu: Vieno augalo dalis (įskiepis – pumpuras ar šakelė) prijungiama prie kito augalo (poskiepio – šaknies ar stiebo dalies), kad jie suaugtų ir augtų kaip vienas augalas. Naudojama veisliniams vaismedžiams, dekoratyviniams augalams dauginti.
• Audinių kultūromis (mikrodauginimas): Laboratorinėmis sąlygomis iš mažų augalo audinio gabalėlių ar net pavienių ląstelių specialiose maitinamosiose terpėse išauginami nauji augalai. Leidžia greitai padauginti daug identiškų augalų, išauginti augalus be ligų.

Vegetatyvinio dauginimosi privalumai:

• Greitas būdas gauti daug palikuonių.
• Išsaugomos motininio augalo veislinės savybės (svarbu sodininkystėje).
• Galima dauginti augalus, kurie nesudaro sėklų arba jų sėklos sunkiai dygsta.
• Palikuonys dažnai būna atsparesni ankstyvose vystymosi stadijose (turi maisto medžiagų iš motininio augalo dalies).

Vegetatyvinio dauginimosi trūkumai:

• Nėra genetinės įvairovės, visi palikuonys vienodai jautrūs ligoms ir aplinkos pokyčiams.
• Mažesnės galimybės plisti į naujas teritorijas (palyginti su sėklomis).

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Vegetatyvinio dauginimosi būdų schema 🎥 Video: Vegetatyvinis dauginimasis (EN)

15.8. Augalų augimas ir reagavimas į aplinkos dirgiklius

Augalai, būdami prisitvirtinę vietoje, turi gebėti reaguoti į aplinkos veiksnius, kad galėtų optimaliai augti ir vystytis. Jų augimą, vystymąsi ir reakcijas į dirgiklius reguliuoja augalų hormonai (fitohormonai) ir išoriniai veiksniai.

Augalų hormonai (Fitohormonai): Cheminės medžiagos, gaminamos mažais kiekiais vienose augalo dalyse ir veikiančios kitas dalis, reguliuodamos įvairius fiziologinius procesus. Pagrindinės grupės:

• Auksinai (pvz., Indolilacto rūgštis - IAR): Gaminami stiebų viršūnėse, jaunuose lapuose. Skatina ląstelių ištįsimą (pagrindinė funkcija), šaknų formavimąsi (auginiai), viršūninį dominavimą (slopina šoninių pumpurų augimą), lemia tropizmus (fototropizmą, geotropizmą).
• Giberelinai: Gaminami jaunuose lapuose, šaknų viršūnėse, sėklose. Skatina stiebo augimą (tarpubamblių ilgėjimą), sėklų dygimą (nutraukia ramybės būseną), žydėjimą, vaisių vystymąsi.
• Citokininai: Gaminami šaknų viršūnėse. Skatina ląstelių dalijimąsi (citokinezę), šoninių pumpurų augimą (veikia priešingai nei auksinai), lėtina senėjimą (lapų geltonavimą).
• Abscizo rūgštis (ABR): Gaminama lapuose, stiebuose, šaknyse, ypač streso sąlygomis (pvz., sausra). Slopina augimą, skatina sėklų ir pumpurų ramybės būseną, skatina žiotelių užsidarymą sausros metu. Veikia kaip "streso hormonas".
• Etilenas: Vienintelis dujinis hormonas. Gaminamas bręstančiuose vaisiuose, senstančiuose audiniuose, pažeidimo vietose. Skatina vaisių nokimą, lapų ir žiedų kritimą (senėjimą), reagavimą į mechaninį stresą.

Augalų judesiai (Reakcijos į dirgiklius):

• Tropizmai: Augalo dalių kryptingas augimo judesys, reaguojant į išorinį dirgiklį. Augimo kryptis priklauso nuo dirgiklio krypties. Gali būti teigiamas (link dirgiklio) arba neigiamas (nuo dirgiklio). Sukelia netolygus ląstelių augimas (dažniausiai dėl auksinų pasiskirstymo).
  • Fototropizmas: Augimas šviesos kryptimi. Stiebai pasižymi teigiamu fototropizmu (auga link šviesos, kad gautų daugiau energijos fotosintezei), šaknys – neigiamu (auga tolyn nuo šviesos). Lemiamas auksinų – šviesa ardo auksinus arba skatina jų migraciją į neapšviestą pusę, kur jie skatina ląstelių ištįsimą.
  • Geotropizmas (Gravitropizmas): Augimas, reaguojant į žemės traukos jėgą. Šaknys pasižymi teigiamu geotropizmu (auga žemyn), stiebai – neigiamu (auga aukštyn). Manoma, kad susijęs su krakmolo grūdelių (statolitų) nusėdimu ląstelėse ir auksinų persiskirstymu.
  • Hidrotropizmas: Šaknų augimas link vandens.
  • Tigmotropizmas: Augimas, reaguojant į prisilietimą. Būdingas vijokliniams augalams, kurių ūseliai ar stiebai apsivynioja apie atramą.
• Nastijos: Augalo dalių judesys, kurio kryptis nepriklauso nuo dirgiklio krypties. Dažniausiai sukelia turgorinio slėgio pokyčiai specializuotose ląstelėse (pvz., lapų pamatuose). Paprastai tai grįžtami judesiai.
  • Fotonastija: Judesys, reaguojant į šviesos intensyvumo pokyčius. Pvz., daugelio augalų žiedų atsidarymas dieną ir užsidarymas naktį, dobilų lapelių susiskleidimas naktį.
  • Termonastija: Judesys, reaguojant į temperatūros pokyčius. Pvz., tulpių žiedų atsidarymas šilumoje.
  • Seismonastija (Tigmonastija): Judesys, reaguojant į prisilietimą, sukrėtimą, vibraciją. Pvz., jautriosios mimozos lapelių staigus susiskleidimas palietus.
  • Chemonastija: Judesys, reaguojant į chemines medžiagas. Pvz., vabzdžiaėdžių augalų (saulašarės) lapų judesiai pagavus vabzdį.

Augalų reakcija į stresą ir gynyba:

Augalai nuolat patiria įvairių biotinių (ligų sukėlėjai, kenkėjai) ir abiotinių (sausra, karštis, šaltis, druskų perteklius, sunkieji metalai) stresų. Jie turi įvairius mechanizmus, kaip į tai reaguoti ir apsisaugoti:

• Reakcija į sausrą: Žiotelių uždarymas (skatina ABR), gilesnės šaknų sistemos formavimas, lapų metimas, vandens kaupimas (sukulentai).
• Reakcija į šaltį: Cukrų ir kitų tirpių medžiagų kaupimas ląstelėse (mažina užšalimo temperatūrą), membranų lipidų sudėties keitimas.
• Gynyba nuo kenkėjų ir ligų:
  • Struktūrinė gynyba: Spygliai, dygliai, kieta žievė, kutikulė, plaukeliai.
  • Cheminė gynyba: Nuodingų ar atbaidančių medžiagų (alkaloidų, terpenoidų, fenolių, taninų) gamyba, repelentų išskyrimas. Kai kurios medžiagos gali pritraukti kenkėjų priešus.
  • Indukuotas atsakas: Reakcija į pažeidimą ar infekciją – specifinių gynybinių baltymų ar cheminių junginių sintezė.

🖼️ Vaizdinė medžiaga: Augalų tropizmų schema, Mimozos seismonastija 🎥 Video: Augalų judesiai (Tropizmai ir Nastijos) (EN), Augalų hormonai (EN)