Ovaj nastavni materijal napisan je prema nastavnom planu i programu Tehnološkog i prirodno-matematičkog fakulteta u Novom Sadu, a namenjen je studentima prehrambenih tehnologija.
Predmet biologija predaje se na Tehnološkom fakultetu preko dvadeset godina. Sem skripata prof.dr Slobodana Glumca, štampanih još 1960. godine., nije izdat nijedan drugi kompletan nastavni materijal za ovaj predmet. Ova skripta su posle tri godine rasprodata. Postojeći udžbenici Biologije na našem jeziku ili su preopširni, ili su nedovoljni u pojedinim oblastima. Korišćenje takvih udžbenika stvara veliku teškoću u učenju studenata. Izrada nastavnog materijala u kome bi bilo zastupljeno celokupno gradivo predviđeno nastavnim planom i programom Tehnološkog i prirodno-matematičkog fakulteta u Novom Sadu od velikog je značaja za uspešni nastavni rad i za postizanje boljeg uspeha kod studenata. Kao dugogodišnji asistent i nastavnik ovog predmeta, smatrao sam za dužnost i obavezu da se prihvatim ovog teškog posla kako bih olakšao rad svojim studentima. Uz saglasnost prof.dr Slobodana Glumca, kao osnova za ovaj nastavni materijal poslužila su njegova skripta. Prilikom pisanja ovog materijala trudio sam se da izlaganje u njemu bude jasno i pregledno, a prema sadašnjem stanju nauke. Za njegovu izradu konristio sam noviju domaću i stranu literaturu, trudeći se da materiju iz pojedinih bioloških disciplina izložim u granicama potreba i značaja za prehrambenu industriju.
Sigurno da prvo izdanje ovog raznolikog nastavnog materijala ima izvesnih propusta i nedostataka. Sve primedbe i sugestije u smislu poboljšanja kvaliteta knjige biće korisne i prihvaćene sa zadovoljstvom.
Veliku pomoć u vidu korisnih saveta i zapažanja prilikom pisanja i pregleda rukopisa pružili su prof.dr Slobodan Glumac i prof.dr Marija Anđelić, recenzenti ove knjige, na čemu im se posebno zahvaljujem.
Želim takođe da se zahvalim svim kolegama i ostalima koji su na bilo koji način pomogli da knjiga izađe u ovakvom izdanju.
Na kraju želim da izrazim zahvalnost lntitutu za biologiju Pririodno-matematičkog fakulteta u Novom Sadu i Školskom centru „4 juli“ u Vrbasu, koji su materijalno pomogli štampanje ove knjige.
Dr Stevan Rončević
Sadržaj
UVOD
Karakteristike života
Dijalektičko-materijalističko shvatanje života
Biljke i životinje (sličnosti i razlike)
Biološke discipline
Biologija i druge nauke
ĆELIJA
Morfologija ćelije
Tipovi ćelijske organizacije
Oblik ćelije
Veličina ćelije
Boja ćelije
Protoplast
Hemijski sastav protoplasta
Voda
Mineralne materije
Organske materije
Belančevine
Ugljeni hidrati
Masne materije
Fizičke i hemijske osobine ćelije
Kretanje protoplasta
Osmotski procesi u ćeliji
Citoplazma
Citoplazmatične organele
Endoplazmatični retikulum
Ribozomi
Mitohondrije
Goldži kompleks
Lizozomi
Centrozom
Plastidi
Vakuola
Jedro
Oblik jedra
Veličina jedra
Građa jedra
Jedarce
Ćelijska membrana
Ćelijski zid
Ćelijska deoba
Pupljenje
Amitoza ili direktna deoba
Mitoza ili indirektna deoba
Kariokineza
Mejoza ili redukciona deoba
Fotosinteza
Disanje
TKIVA
Biljna tkiva
Tvorna tkiva
Trajna tkiva
Parenhimska tkiva
Parenhim za fotosintezu (hlorenhim)
Parenhim za rezervisanje (magacioniranje)
Apsorpcioni parenhim
Kožna tkiva
Epidermis
Periderm
Mrtva kora
Mehanička tkiva
Kolenhim
Sklerenhim
Provodna tkiva
Ksilem
Floem
Provodni snopići
Tkiva za lučenje
Sekretorna tkiva
Žlezdano tkivo
Životinjska tkiva
Epitelijalna tkiva
Zaštitni ili pokrovni epiteli
Žlezdani epitel
Vezivna tkiva
Embrionalno vezivno tkivo (mehenhim)
Rskavičavo tkivo
Hijalina rskavica
Elastična rskavica
Vlaknasta ili fibriozna rskavica
Koštano tkivo
Masno tkivo
Krv i limfa
Mišićna tkiva
Nervno tkivo
ORGANI
Organi viših biljaka
Koren
Anatomska građa korena
Primarna anatomska građa korena
Metamorfozirani korenovi
Izdanak
Stablo
Anatomska građa stabla
Primarna građa stabla monokotiledonih biljaka
Primarna građa stabla dikotiledonih biljaka
Sekundarna građa stabla
List
Anatomska građa lista
Preobraženi (metamorfozirani) izdanak
Anatomska građa preobraženog izdanka
Cvet
Oprašivanje i oplođenje
Seme i plod
Seme
Plod
Sušeni plodovi
Sušeni plodovi koji se otvaraju
Sušeni plodovi koji otpadaju zatvoreni
Sočni plodovi
Zbirni plodovi
Složeni plodovi
Rasejavanje ploda i semena
Životinjski organi
Koža (integument)
Skelet
Organi varenja
Varenje hrane
Jetra (hepar)
Gušterača (pankreas)
Organi disanja
Organi krvotoka
Organi za izlučivanje (ekskrecioni organi)
Nervni sistem i čula
Čula
Organi razmnožavanja
Principi sistematike
Vrsta kao sistematska kategorija
Podela organizama
Podela biljnog carstva
Podela životinjskog carstva
Štetočine u pogonima i skladištima prehrambene industrije (magacinske štetočine)
Insekti – Insecta
Pregljevi – Grinje (Acarina)
Glodari (Rodentia)
LITERATURA
Uvod
Biologija je prirodna nauka koja proučava postanak i evoluciju života na zemlji. Naziv je nastao od grčke reči bios-život i logos-nauka, što znači nauka o životu, a prvi su ga upotrebili početkom XIX veka francuski biolog Lemark i nemački biolog Treviranius. čovek je veoma davno pokazao interesovanja za posmatranje prirode. Zahvaljujući tome misaoni čovek (Homo sapiens) je postepeno upoznavao okolinu. Upoznajući prirodu čovek je sticao osnovna znanja o njoj i određene pojmove o postojećim formama u svojoj okolini .
Već u samom početku upoznavanja prirode čovek je uočio da nju čine neživi i živi deo. To je kasnije uslovilo podelu znanja o prirodi na dve posebne osnovne nauke. Predmet izučavanja jedne je neživa priroda i ona je nazvana fizika, a predmet izučavanja druge je živi svet i ona je označena kao biologija.
Uprkos bitnim razlikama, ove komponente prirode imaju i zajedničkog. živo je, neusmnjivo, nastalo iz neživog u dugom procesu evolucije materije. Međutim, neorganski sastojci, gradeći živu materiju, stupaju u specifične međusobne odnose kakvih nema u neorganskoj prirodi. Na ovakav način su nastale složene organske materije sa velikim molekulima od kojih su najkrupniji molekuli belančevina. Ova makromolekulska organska jedinjenja daju živoj materiji svojstvo života jer imaju specifične fizičko hemijske i biološke osobine.
Karakteristike života
Karakteristike vrlo složenih organizama za koje današnja biologija zna su mnogobrojne i svakog dana se otkrivaju nove. Ukoliko poznajemo veći broj tih karakteristika, utoliko će nam predstava o životu biti jasnija. Navešćemo neke od njih.
Razmena materije i energije − Ova osobina se nalazi u osnovi svih ostalih karakteristika života. Ona se neprekidno vrši u svim živim organizmima, čak i kada se nalaze u latentnom stanju. U ovom procesu složene komponente hrane razlažu se na jednostavnije i oslobađa se energija (disimilacija). Uporedo sa razgradnjom materije u organizmima se vrši i izgradnja novih (asimi1acija) uz asimilaciju energije.
Razmnožavanje − Razmnožavanje je sposobnost organizama da stvaraju sebi slične potomke i na taj način omogućavaju održavanje vrste u toku bezbroj generacija. Ova pojava svojstvena je samo organizmima. Živo postaje samo od živoga.
Nasleđivanje − Nasleđivanjem se prenose roditeljske osobine na potomke. Međutim, život se ne ponavlja uvek u formi potpuno identičnoj ishodnoj.
Promenljvost − Živi svet je podložan promenama. Naredna generacija nije prosta kopija prethodne, već među njima postoji manja ili veća razlika. Sva su svojstva organizama promenljiva, u većoj ili manjoj meri .
Rastenje − Ova odlika organizama je usko vezana za razmnožavanje i diferencijaciju ćelija. Rastenje organizama se često poistovećuje sa povećanjem kristala pri slobodnoj kristalizaciji. Ipak, razlika je očigledna jer biološki rast nije prosto kvantitativno uvećavanje mase, nego i sticanje novih kvaliteta i diferenciranje morfološki i fiziološki različitih delova.
Specifičan oblik − Oblici u kojima se organizmi pojavljuju su specifični i karakteristični za vrstu. Kod neživih tela oni se mogu samo imitirati, ali su to samo grube imitacije.
Specifična organizacija − Svaki organizam je sastavIjen od raznovrsnih, određenih telesnih delova koji zajedničkim delovanjem omogućavaju održavanje organizma u životu. Ovi delovi tela imaju i određenu ulogu u telu.
Samoodržavanje − To je sposobnost organizama da se pri1agođavaju uslovima sredine gde žive. Ova osobina organizama manifestuje se u raznim pojavama. Osećaj gladi opominje organizam da mu je potrebna hrana, žeđ zahteva unošenje nove količine vode itd. Organizmi se u vezi sa uslovima sredine stalno menjaju, a11 i regulišu, zahvaljujući kojima se održavaju, ali to održavanje nije neograničeno.
Starenje i smrt − Ni jedan organizam ne može da se održi u životu neograničeno. Dužina života organizma je ograničena. Tokom vremena, uprkos sposobnosti samoodržanja, u organizmu nastaju promene ćelijske protoplazme koje dovode do opadanja životne sposobnosti. Ove promene su označene kao starenje i možemo ih usporiti ali ne možemo ih sprečiti niti otkloniti. Proces starenja dovodi u određenom trenutku do takvog opadanja vitalnosti da se organizam ne može više održati kao samostalna celina i on umire. Smrt je naročita kvalitativna promena funkcionalnog stanja protoplazme koja, pre svega, ukida njenu moć samoregulacije, kao i sposobnost normalne razmene materije i energije sa sredinom; to znači trenutak prelaza jednog oblika materijalnog kretanja (biološkog) u drugi (fizički). Ona je, s tog gledišta, neizbežna i normalna odlika života.
Dijalektičko-materijalističko shvatanje života
Od davnina ljude je interesovalo poreklo života i šta je to zapravo život. S promenama ljudskog znanja o organizmima i prirodi uopšte, menjala su se i mišljenja o ovom pitanju. Tokom istorije biološke nauke razvila su se dva suprotna shvatanja života, idealistioko i materijalističko. Prvo materiju objašnjava kao nešto odvojeno od života, ili bar kao nešto sekundarno kod organizama, dok drugi životu pripisuje samo materiju. Prema ‘prvom shvatanju ne postoji veza između živog i neživog, a životom upravljaju specifične nematerija1ne žive sile koje se razlikuju od onih koje deluju u neživoj prirodi. Nasuprot ovom mišljenju materijalističko tumači da su organizmi nastali iz neorganske prirode i u njima vladaju isti zakoni koji važe za neživu materiju.
Savremena biologija ne priznaje ta različita shvatanja u rešavanju osnovnog pitanja o poznavanju žive prirode. Pravo tumačenje ovog problema u prirodi daje dijalektički materijalizam, čiji su tvorci Marks i Engels. Dijalektički materija1izam sve prirodne pojave posmatra u njihovom razvitku u kome se javljaju nova kvalitetna svojstva. Po dijalektičkom materija1izrnu život se javio kao jedan novi kvalitet u dugom procesu razvitka materije. Pojavi života prethodila je vrlo duga evolucija materije tokom koje su se javljala nova i nova svojstva. Prvo su nas tale materije koje su posedovale samo pojedinačne elemente koji se danas smatraju atributima života. život nije stvoren iz neorganskih materija spontano, već putem evolucije i to onda kada su za to postojali povoljni uslovi (Engeis). Između žive i nežive prirode postoji razlika, a1i samo kvalitativne prirode, koja se ogleda u organizovanosti žive materije.
Biljke i životinje (sličnosti i razlike)
Biljke i životinje su dve velike grupe organizama koje naseljavaju našu planetu i osnovni su objekti izučavanja biologije. Ako ih uporedimo, vidimo da postoji upadljiva razlika u građi, životnim pojavama i načinu života. Razlike su jasno vidljive među složenim formama, ali među prostijim one se gube i nije uvek moguće tačno odrediti da li su biljke ili život i n j e .
Biljke su po pravilu autotrofne, jer iz neorganskih materija pomoću hlorofila uz prisustvo sunčeve svetlosti i ugIjendioksida sintetišu organske materije. životinje su heterotrofne jer se hrane gotovim organskim materijama.
Biljke imaju neograničeno rastenje jer rastu celog života, dok je rast životinja ograničen i događa se samo u mladosti.
Biljne ćelije imaju celulozni ćelijski zid i plastike, koji kod životinja ne postoje životinje imaju centrozom koji biljke nemaju.
Biljke nemaju sposobnost da se kreću, sem najnižih, dok životinje po pravilu mogu da se kreću.
Uopšte, možemo reći da nema ni jednog karaktera kod ove dve grupe organizama koji nema izuzetak.
Na osnovu poznavanja morfoloških i fizioloških karaktera biljaka i životinja možemo reći da ne postoje dva životna sveta, već da su biljke i životinje jedno i da je ‘podela samo veštački izvedena. Prema tome, postoji samo jedan živi svet, svet organizama. Biljke i životinje čine dva evolutivna stabla, koja su se razvila u divergentnom pravcu od nižih srodnih oblika. Ovde treba spomenuti i grupu mikroorganizama o kojima ćemo nešto reći kasni je .
Biološke discipline
Tokom dugog vremena istraživanja žive prirode nagomilavali su se podaci o njoj. Radi lakšeg proučavanja izvršena je klasifikacija bioloških znanja u posebne naučne grupe biologije − biološke discipline, koje pri izučavanju organizama imaju posebne zadatke. Najpoznatije biološke discipline su:
Sistematika (taksonomija) vrši klasifikaciju organizama u veće ili manje grupe prema planu telesne građe, morfološkim osobinama i poreklu.
Citologija izučava građu, ulogu i nastanak ćelije. Histologija izučava građu, funkciju, poreklo i razviće tkiva. Anatomija se bavi izučavanjem građe organa i sistema organa.
Fiziologiga ispituje funkcije pojedinih delova tela i organa, upoznajući mehanizme i principe njihovog delovanja i otkriva faktore koji na njih utiču.
Embriologija izučava embrionalni razvoj jedinke do njene pojave na svet.
Ekologija proučava odnos organizama sa neživom prirodom, kao i međusobne odnose organizama.
Genetika ispituje promenljivost organizama, zakone nasleđivanja, kao i faktore koji na njih utiču.
Biogeografija (horologija) izučava rasprostranjenje i raspored organizama na zemlji, kao i faktore koji uslovljavaju takvo rasprostranjenje.
Evolucija (filogenija) pokušava da otkrije uzroke postanka menjanja i iščezavanja organskih vrsta.
Broj bioloških disciplina je danas veći , a ima dovoljno razloga da se i poveća jer razvoj savremene tehnike i tehnologije omogućava šire istraživanje prirode.
Jedna od mnogih bioloških disciplina koja je nastala razvojem tehnike je kosmička biologija. Ova biološka disciplina nastoji da utvrdi život i njegove uslove na drugim planetama, kao i mogućnosti preseljenja organizama sa Zemlje na druge planete.
Najzad, van ove klasifikacije ne bi smela da ostane Zaštita životne sredine, koju mnogi danas smatraju naučnom oblašću interdicsiplinarnog karaktera. Sa razvojem tehnologije i industrije povećano se zagađivanje i degradiranje životne okoline.
U životnu okolinu nekontrolisano se izbacuju otrovne i nepotrebne materije koje direktno ili indirektno prouzrokuju degradiranje kvaliteta sredine na način koji je štetan za čoveka ili druge organizme.
U praksi se često pominje pojam „zaštita čovekove okoline“, odnosno „čovekove sredine“. Sa biološke, odnosno ekološke tačke gledišta ovaj pojam nije potpun, obzirom da je čovek samo jedna vrsta od čitavog niza različitih organizama. Takođe, često se problem zaštite životne sredine − zaštita okoline poistovećuje sa problemom zaštite prirode, što opet ne odgovara stvarnosti, jer je zaštita okoline kompleksniji problem od zaštite prirode. Definicija koja potiče iz japanskog zakonodavstva je bliska suštini šire posmatranog pojma okoline − životne sredine: “Životna sredina je imovina usko vezana za život čoveka. životinje i biljke su usko vezane za život čoveka, kao i sredina u kojoj takve životinje i biljke žive“.
Ovde je potrebno, takođe, istaći i složenost i međusobnu povezanost različitih naučnih discipiina, kod razmatranja i rešavanja problema zagađivanja i zaštite okoline. U rešavanju ovog problema učestvuju stručnjaci društvenog profila, pravnici, ekonomisti, političari, estete, psiholozi, sociolozi, kao i istraživači aplikativno-prirodnog profila, biolozi-ekolozi , hemičari, tehnolozi, geografi, meteorolozi, fizičari, medicinari, agronomi, arhitekte, mašinci, građevinci, matematičari i drugi. Ova nauka je u suštini aplikativno-fundamentalna i njeni zadaci nisu i ne mogu biti samo konstatacija, nego predlozi, odnosno rešenja odgovarajućih problema.
Biologija i druge nauke
Zadatak nauke ne sastoji se samo u utvrđivaju i tumačenju činjenica, već i u menjanju prirode, njenom prilagođavanju potrebama ljudskog društva. Tesna povezanost naučne teorije i prakse dolazi u biologiji do punog izražaja. Danas se ne može zamisliti savremena poljoprivreda, šumarstvo, medicina, veterina, prehrambena i farmaceutska industrija bez biologije. Stvaranje novih sorti biljaka, rasa životinja, njihovo naučno i racionalno korišćenje, borba protiv parazita i štetočina itd., moguće su samo uz fundamentaIna i praktična istraživanja biološke nauke. Kurs Biologije za tehnologe ima zadatak da studentima prehrambene tehnologije da solidnu osnovu za dalja proučavanja tehnoloških procesa i bioloških pojava koje su sa njima u vezi .