Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 2

Notice: Use of undefined constant DOCUMENT_ROOT - assumed 'DOCUMENT_ROOT' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 5

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 5

Notice: Use of undefined constant DOCUMENT_ROOT - assumed 'DOCUMENT_ROOT' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 11

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 11

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Undefined variable: flag in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Undefined variable: adsense7 in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 39

Notice: Undefined variable: adsense6 in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 40
Каждому термину указанному в левой колонке биология 10 класс. Тренировочные задания к олимпиаде по биологии для учащихся 10-11 классов.

Текст книги "Биология. Общая биология. Профильный уровень. 10 класс". Каждому термину указанному в левой колонке биология 10 класс


тесты для 10 класса по биологии

Карточка №1.

Каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее ему определение, приведенное в правой колонке.

1. «Первичный бульон» -

А. многомолекулярные комплексы, окруженные водной оболочкой;

2. Коацерваты -

Б. синтез молекул органических веществ из неорганических, без участия живых организмов;

3. Матричный синтез -

В. открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящие системы, существующие на Земле, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот;

4. Живые организмы -

Г. внезапное изменение наследственных свойств организма, приводящее к изменению тех или иных его признаков;

5. Абиогенный синтез -

Д. растворенные в воде компоненты первичной атмосферы, различные соли;

6. Мутация -

Е. процесс самовоспроизведения простейших полинуклеотидов.

Ответ: 1 – Д; 2 – А; 3 – Е; 4 – В; 5 – Б; 6 – Г.

Карточка № 2.

1) Ответьте на вопрос: Возможно ли сейчас образование жизни небиологическим путем?

(Нет, так как любые органические вещества будут поглощены гетеротрофами).

2) Вставьте пропущенные слова в предложения:

Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из газово-пылевого облака около________ лет тому назад. (4,5 млрд)

Возможность небиологического синтеза органических соединений доказывается тем, что они обнаружены в _____________ пространстве.(космическом)

Образование разнообразных органических соединений из неорганических веществ было закономерным процессом ___________ эволюции.(химической)

Молекулы различных веществ объединялись, образовывали многомолекулярные комплексы - ___________ , окруженные водной оболочкой, отделяющей их содержимое от основного раствора. (коацерваты)

Появление первых клеточных организмов положило начало ___________ эволюции. (биологической)

Закончить актуализацию знаний можно тестами:

Тесты для повторения темы : «Возникновение жизни на Земле»

Выберите правильные варианты ответов:

1. Кто из названных ученых окончательно опроверг теорию самозарождения организмов?

а) Дарвин

б) Пастер

в) Ламарк

2. Суть теории самозарождения заключается в том, что она поддерживает идею:

а) возникновение живых организмов из неживых тел

б) возникновение живого от живого

в) создания живого высшими силами

3. Согласно биохимической теории жизнь:

а) существовала всегда

б) занесена на нашу планету из вне

в) возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим

законам

4. В смеси Миллера содержались аммиак и метан. Почему эти вещества были необходимы

для опыта?

а) он хотел доказать, что эти вещества содержались в составе первичной

атмосферы Земли.

б) он хотел доказать невозможность зарождения жизни в первичной атмосфере Земли.

в) он хотел доказать возможность синтеза органических соединений в условиях первичной атмосферы Земли.

5. Какая реакция лежит в основе образования аммиака?

а) реакция углекислого газа с азотом

б) реакция воды с азотом

в) реакция водорода с азотом

Правильные ответы: 1 – б, 2 – а, 3 – в, 4 – в, 5 – в.

Критерии оценивания тестовой работы: «5»: 80 – 100 % от общего числа баллов,

«4»: 70 - 75 %, «3»: 50 - 65 %.

1.Тесты для закрепления темы «Начальные этапы развития жизни»

Выберите правильные варианты ответов:

1. Первые живые организмы (пробионты), появившиеся на Земле, по способу дыхания и способу питания были;

а) анаэробными гетеротрофами;

б) анаэробными фототрофами;

в) аэробными гетеротрофами.

2. Организмы, появившиеся на Земле при истощении запаса абиогенных органических веществ, по способу дыхания и способу питания были;

а) анаэробными гетеротрофами;

б) анаэробными фототрофами;

в) аэробными гетеротрофами.

3. Накопление в атмосфере первичной Земли кислорода и появление озонового экрана привело к:

а) началу абиогенного синтеза органических веществ и прекращению ультрафиолетового излучения;

б) началу абиогенного синтеза органических веществ и усилению ультрафиолетового излучения;

в) прекращение абиогенного синтеза органических веществ и защите первых организмов от ультрафиолетового излучения.

4. Началом биологической эволюции на Земле принято считать момент возникновения первых:

а) органических веществ, синтезированных абиогенным путем;

б) коацерватных капель, микросфер и других агрегатов из органических веществ;

в) одноклеточных прокариотических организмов – пробионтов;

5. С момента начала биологической эволюции на Земле скорость эволюционного процесса:

а) не изменялась;

б) постоянно возрастала;

в) постоянно убывала;

6. Крупнейшим ароморфозом, оказавшим существенное воздействие на ранние этапы эволюции жизни на Земле, стало:

а) появление новых клеток – прокариот;

б) появление первых клеток – эукариот;

в) возникновение фотосинтеза у анаэробных прокариот;

Правильные ответы: 1 –а, 2 – б, 3 – в, 4 – в, 5 – б, 6 – в.

Критерии оценивания тестовой работы: «5»: 80 – 100 % от общего числа баллов,

«4»: 70 - 75 %, «3»: 50 - 65 %.

multiurok.ru

Введение в общую биологию 10 класс профиль

ЛЕКЦИЯ № 1

Введение

Биология (от греч. вios – жизнь и logos – учение, наука) изучает жизнь во всех проявлениях: строение и развитие живых организмов, их функции, взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой. Биология относится к группе естественных наук наряду с математикой, физикой, химией и пр., объектом изучения которых является природа.

Термин «биология» впервые употребил в 1797 г Теодор Руз, а введен был в 1802 году Ж.Б.Ламарком для обозначения науки о жизни как особом явлении природы.

Современная биология – это интегрированная наука, комплекс наук, изучающих живую природу как особую форму движения материи, законы её существования и развития.

Общая биология – наука, изучающая общие свойства и закономерности развития живой природы.

Классификация биологических наук:

  • в зависимости от предмета исследования1. микробиология (царство бактерий)2. ботаника (царство растений)3. зоология (царство животных)4. микология (царство грибов)5. орнитология (птицы)6. лихенология (лишайники)7. вирусология (вирусы)8. бриология (мхи)9. альгеология (водоросли)10. ихтиология (рыбы)11. энтомология (насекомые)12. териология (млекопитающие)

  • в зависимости от изучения определенной стороны жизнедеятельности(специальные науки)1. эмбриология2. генетика3. физиология4. экология5. дарвинизм6. этология

  • науки, изучающие морфологические особенности организмов(сквозные науки)1. анатомия2. цитология3. гистология

  • интегрированные науки:1. биофизика2. биохимия3. молекулярная биология4. генная и клеточная инженерия5. биотехнология

Определение жизни

Объектом исследования общей биологии является жизнь – одна из высших форм движения материи, одна из альтернативных форм существования объективной реальности.

К материи относится все частицы и поля, из которых состоит окружающий нас мир. Материя непрерывно изменяется, движется. К низшим формам движения материи относятся физико-механическое и химическое, к высшим – биологическое и социальное.

Объективная реальность – это все то, что существует независимо от нашего сознания, независимо от наших взглядов, знаний, желаний. К объективной реальности относится материя, а также связанные с ней идеальные (нематериальные) явления и процессы, например, информация. С точки зрения биологии, объективная реальность существует одновременно в двух альтернативных формах: живой и неживой.

Классическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

В настоящее время для определения жизни широко используется системный подход. Система – это определенным образом организованная совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих единое целое. При этом свойства всей системы несводимы к сумме свойств составляющих её элементов.

На основе системного подхода можно дать следующее определение жизни (по М. В. Волькенштейну): «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Однако приведенные определения жизни, основанные на биохимическом подходе, не охватывают всего многообразия различий между живым и неживым. Биологические системы обладают рядом существенных особенностей, которые в неживых системах или вообще не обнаруживаются, или встречаются как исключение.

Единство химического состава – одинаковые хим. элементы входят в состав живой и неживой природы, но их соотношение неодинаковое.

Основные свойства (критерии) живых организмов:

  1. Высокоупорядоченное строение (молекулы БЖУ, клетка – единица структурная и функциональная, организм и т.д.)

  2. Энергозависимость – организм – это открытая система.

  3. Обмен веществ и энергии - метаболизм (ассимиляция и диссимиляция, обмен обеспечивает гомеостаз)

  4. Рост и развитие (развитие живой материи представлено онтогенезом и филогенезом). Закономерные изменения организмов во времени называют развитием.

  5. Самовоспроизведение - репродукция, размножение (половое и бесполое)

  6. Наследственность и изменчивость

  7. Саморегуляция – способность сохранять основные черты строения и функционирования при изменении окружающей среды

  8. Адаптация (приспособления)– особенности строения, функций и поведения соответствуют образу жизни. Биологическая целесообразность – относительная приспособленность к условиям существования.

  9. Ритмичность – периодические изменения интенсивности физиологических функций, связанных с различными периодами колебаний (суточные и сезонные)

  10. Раздражимость – ответная избирательная реакция организма на раздражение (внешнее воздействие)***

  11. Дискретность и целостность (лат. Discretus – прерывистый, состоящий из частей) – любая биосистема состоит из отдельных взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.

Каждый организм, построенный из отдельных элементов, ведет себя в своей жизнедеятельности и взаимоотношениях со средой как единое целое, как система.

РАЗДРАЖИМОСТЬ

ТРОПИЗМЫ

ТАКСИСЫ

НАСТИИ

РЕФЛЕКСЫ

Изменения характера роста растений, (перемещение части растения, вызываемое и направляемое внешним стимулом)

Изменение характера движения (перемещение клетки или всего организма, вызываемое внешним стимулом.)

Ненаправленное движение части растения ответ на внешнее раздражение

Ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая и контролируемая ЦНС.

  • Гелиотропизм (фототропизм)(побеги «+», корни «-»)

  • Геотропизм(побеги «-», корни «+»)

  • Хемотропизм(корни «+»)

  • Гидротропизм(корни «+»)

  • Аэротропизм(пыльцевые трубки «-», корни «+»)

  • Гаптотропизм(твердая поверхность)«+» усики гороха к опоре

  • Фототаксис«+» растения,эвглена«-» тараканы, мокрицы)

  • Хемотаксис«+» сперматозоид к яйцеклетке«-» комар – репелленты

  • Аэротаксис«+» бактерии аэробы

  • Геотаксис (сила тяжести)«+»личинки планулы кишечнополостых опускаются на дно,«-»личинки эфиры кишечнополостных всплывают к поверхности воды

  • Магнитотаксис

  • Реотаксис (сопротивление среды)«+»бабочки летят против ветра

  • Безусловные

  • условные

Уровни организации живой материи:

1. Молекулярно-генетический уровень

На этом уровне происходит хранение, воспроизведение и начальная реализация наследственной информации. При хранении и воспроизведении наследственной информации возникают мутации – случайные, ненаправленные изменения генетического материала.

2. Клеточный уровень

Клетка – это элементарная биологическая система, обладающая всеми свойствами и признаками жизни. В сущности, жизнь начинается с клетки. На клеточном уровне протекают все обменные процессы. Упорядоченность и физиологическое единство обменных процессов обеспечиваются самой морфологической организацией клетки.

3. Онтогенетический (организменный) уровень

Онтогенезом называется индивидуальное развитие организма с момента образования зиготы до гибели этого организма. В ходе развития формируются все признаки организма, составляющие его фенотип, то есть полностью завершается реализация наследственной информации. Поэтому именно онтогенез является объектом действия естественного отбора.

4. Популяционно-видовой уровень

Популяции являются конкретной формой существования видов, поэтому популяционный и видовой уровень объединяют вместе. На популяционно-видовом уровне в ходе естественного отбора происходит дифференциальное (неодинаковое) воспроизведение генотипов, изменяется генотипическая структура популяций, протекает эволюция видов.

5. Биогеоценотический уровень (биоценоз+экотоп=биогеоценоз)

Этот уровень включает конкретные естественноисторические сообщества организмов в единстве с их средой обитания. В биогеоценозах происходит круговорот веществ и поток энергии. Популяции разных видов взаимодействуют между собой и эволюционируют в составе конкретных биогеоценозов («биогеоценоз – арена первичных эволюционных преобразований»). Поскольку эволюционируют популяции, постольку эволюционируют и биогеоценозы.

6. Биосферный уровень (толщина биосферы 20-40 км)

Совокупность всех биогеоценозов образует биосферу. Биосфера – это геологическая оболочка Земли, сформировавшаяся в результате деятельности биологических систем. В результате исторического развития органического мира Земли осуществляется глобальный круговорот веществ с переносом и трансформацией энергии. Следовательно, на биосферном уровне жизнь выступает как космическое явление.

Все перечисленные уровни образуют иерархичную систему (соподчинение), в которой каждый уровень характеризуется собственной спецификой, а явления одного уровня не могут быть описаны на других уровнях.

Уровни организации

Биосистема

Элементы, образующие систему

Основные процессы

1. Молекулярный

клетка

атомы и молекулы БЖУ

Хранение, воспроизводство и начальная реализация наследственной информации(биосинтез белка)

2. Клеточный

клетка

органоиды

Способность к воспроизведению, запас и расход энергии, вкл различных хим.элементов в состав клетки

3. Организменный

(онтогенетический)

организм

системы органов

Процессы онтогенеза: реализация наследственной информации, формируются характерные особенности данного вида.

4. Популяционно-видовой

популяция

(генетически открытые системы)

особи

Рождаемость, смертность, выживаемость, структура популяции, плотность, численность.

Изменчивость и естественный отбор

5. Биогеоценотический

биогеоценоз

популяции

Потоки энергии и круговорот веществ

6. Биосферный

биосфера

биогеоценозы

Взаимодействие живого и неживого, влияние хоз. деятельности человека на природу, биологический круговорот веществ и энергии в масштабах всей планеты.

Методы изучения биологии:

  1. Наблюдение – МИЖП в обычной обстановке

  2. Описание

  3. Сравнение – нахождение общих закономерностей и различий.

  4. Исторический – МИЖП, при котором познание процессов развития живой природы строится на основе данных о современном органическом мире и его прошлом.

  5. Эксперимент (опыт) – МИЖП в специально измененных человеком условиях.

  6. Моделирование – имитирование процессов, недоступных для наблюдения или экспериментального воспроизведения.

  7. Инструментальный – микроскопия, центрифугирование, радиолакация.

Методы изучения клетки:

  1. Световая микроскопия (увеличение до 3000 раз)

  2. Электронная микроскопия (увеличение в десятки и сотни тысяч раз)

  3. Изучение фиксированных клеток:-цитохимический метод (исследование химической организации клетки и процессов обмена веществ)-метод авторадиографии (изучение биохимических процессов в динамике – введение в клетку радиоактивных изотопов)

  4. Витальное (прижизненное) изучение клеток (изучение свободноживущих простейших организмов, клеток культуры тканей и клетки крови)

  5. Метод культуры тканей (изучение клеток, способных к автономному росту)

  6. Метод фракционирования клетки (дифференциальное ультрацентрифугирование)

  7. Рентгеноструктурный анализ (изучение конфигурации молекул белка, нуклеиновых кислот.)

  8. Микрохирургия (операции на клетке и органоидах)

Методы изучения человека:

  1. Генеалогический

  2. Близнецовый

  3. Цитогенетический

  4. Популяционно-статистический

  5. Биохимический

Значение биологии:

Вот уже несколько десятилетий человечество является свидетелем бурного прогресса биологии. Именно от биологии ждут решения важных проблем, связанных с сохранением окружающей среды, обеспечением продовольствием, здоровьем людей.

Области применения биологических знаний:

  1. селекция

  2. агрономия и агротехника (биологические методы борьбы с вредителями)

  3. медицинская генетика (ранняя диагностика, профилактика и лечение наследственных заболеваний)

  4. генная и клеточная инженерия – методы промышленного получения БАВ (ген, отвечающий за выработку инсулина встроен в геном кишечной палочки, получение соматропина – гормона роста, вакцин и иммуногенных препаратов, замещение дефектных генов)

  5. медицина (учение об иммунитете, микробиология и паразитология, тканевая несовместимость при пересадке органов и пути её преодоления)

  6. биотехнология (практическое использование достижений биологии в промышленных масштабах) бионика (принципы строения живых система используются в машиностроении, кораблестроении, создании уникальных механизмов и приборов)

  7. охрана природы, экология, рациональное использование природных ресурсов

В современном органическом мире выделяют неклеточные и клеточные формы жизни.

Неклеточные формы: царство Вирусы (ДНК и РНК содержащие)

Клеточные формы: Прокариоты – царство Бактерии, Эукариоты – царства Р, Г и Ж

infourok.ru

Читать книгу Биология. Общая биология. Профильный уровень. 10 класс Н. И. Сонина : онлайн чтение

Текущая страница: 4 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 12 страниц]

Важно то, что в зависимости от совершенства внутренней организации капель одни из них могут расти быстро, тогда как другие, находясь в той же внешней среде, замедленны в своем росте или подвергаются распаду. Таким образом, на модели коацерватных капель А. И. Опарину и его сотрудникам удалось экспериментально продемонстрировать зачатки естественного отбора, той закономерности, которая в дальнейшем легла в основу всей последующей эволюции такого рода открытых, фазово-обособленных систем на пути к возникновению жизни.

Summary

Due to the appearance of numerous organic molecules and to the presence of condenced water on the Earth, further evolution of substance towards formation of prebiological, and later biological systems became possible. Increased concentration of organic molecules in the waters of «primary ocean» should be considered as the most important stage, which enabled the appearance of protobionts. Theoretical and empirical models of these processes were suggested by many scientists. Thus, owing to the studies of S. Fox, an English biologist, of Russian academician A. I. Oparin, and many other specialists, it turned possible to get an idea about the processes that enabled concentration of substances in the waters of the ancient Earth.

Опорные точки

1. Органические вещества по отношению к воде подразделяются на две крупные группы: гидрофобные и гидрофильные.

2. В водных растворах гидрофильные молекулы диссоциируют, образуя заряженные частицы.

3. Крупные органические молекулы, обладающие зарядом, либо связываются с субстратом, либо взаимодействуют друг с другом, в результате чего формируются коацерваты.

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое коацервация, коацерват?

2. На каких модельных системах можно продемонстрировать образование коацерватных капель в растворе?

3. Какие возможности для преодоления низких концентраций органических веществ существовали в водах первичного океана?

4. В чем заключаются преимущества для взаимодействия органических молекул в зонах высоких концентраций веществ?

Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».

Терминология

Каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее ему определение, приведенное в правой колонке на русском и английском языках.

Select the correct definition for every term in the left column from English and Russian variants listed in the right column.

Вопросы для обсуждения

Как вы думаете, могут ли в современных земных условиях образовываться небиологическим путем органические молекулы? Коацерваты?

Каковы перспективы эволюции коацерватов, полученных экспериментальным путем, в окружающей среде?

2.4. Эволюция протобионтов

Анализируя описанные гипотезы, можно прийти к заключению о том, что развитие такой системы взаимодействия органических «автоматов» добиологической природы происходило различными способами и продолжалось длительное время. Однако главными направлениями эволюции, приведшей к возникновению биологических систем, следует считать ряд событий, среди которых: эволюция протобионтов, возникновение каталитической активности белков, появление генетического кода и способов преобразования энергии.

Возникновение энергетических систем. В условиях Земли основной механизм, с помощью которого малые органические молекулы можно сделать реакционно способными в водном растворе, заключается в соединении этих молекул с различными формами фосфата.

При переносе фосфатной группы энергия высвобождается или поглощается, поэтому в биологических системах, благодаря таким переносам, энергия запасается и затем используется в реакциях конденсации или в обмене веществ. В настоящее время высокоэнергетические связи, образуемые между фосфатами и органическими соединениями, обеспечивают протекание всех биологических реакций. Не исключено, что это справедливо и для протоклеток.

Очень многие малые органические биомолекулы способны легко вступать почти во все реакции в присутствии больших количеств воды только в том случае, когда они активированы фосфатом; следовательно, синтез полимеров и в протоклетках обеспечивали активированные фосфатом промежуточные соединения. Реакции конденсации с отщеплением воды не свойственны современным биохимическим процессам, а реакции с переносом фосфата и сейчас, и ранее составляли единственный путь осуществления конденсации мономеров. Для проведения реакций переноса фосфата требуется источник высокоэнергетического фосфата, простейшей формой которого является пирофосфат:

Эта молекула неустойчива в водном растворе, и поэтому протоклетке был доступен лишь растворенный неорганический фосфат. В ходе эволюции отбирались более длинные полипептидные цепочки, обладающие способностью ускорять течение определенной химической реакции, т. е. взаимодействующие с конкретным субстратом. Откуда же мог взяться необходимый для реакции пирофосфат? Вероятно, фотосинтетическое образование пирофосфата было одним из важных свойств первичного метаболизма протоклеток. Современные фотосинтезирующие клетки синтезируют в качестве аккумулятора энергии аденозинтрифосфат из аденозиндифосфата. Этот процесс гораздо более эффективен, чем механизм образования пирофосфата, предложенный для протоклеток, но схема его по существу та же. Замена реакций конденсации с отщеплением воды на реакции с переносом фосфата, составляющие основу биохимических процессов у всех ныне существующих организмов, началась с первой протоклеткой.

Образование полимеров. Создание правдоподобной модели протоклеток, возникавших в ранний период в неустойчивых мелких водоемах, представляется возможным. Но эти протоклетки весьма далеки от того, что мы назвали бы клеткой, поскольку они не имеют ни генетического, ни синтезирующего белок аппарата. Любой нерегулярный полимер, синтезированный в протоклетке, в лучшем случае мог бы передаваться от одной клетки другой в какой-то одной линии потомства и в конце концов подвергся бы распаду. Еще Фокс показал, что произвольно организованные полипептидные молекулы обладают неспецифической каталитической активностью благодаря наличию на их поверхности многочисленных и разнообразных зарядов. В силу этого протобионты, обладающие разнообразными пептидами, оказывались в более благоприятном положении, так как имели больше возможностей по преобразованию молекул, поступающих из окружающей среды. При этом, чем более активна оказывалась молекула белка как катализатор, тем больше пользы она приносила ее обладателю. По-видимому, в это же время происходило становление генетического кода, т. е. такой организации ДНК и РНК, при которой последовательность нуклеотидов в полинуклеотидных цепях нуклеиновых кислот стала нести информацию о наиболее удачных, в смысле каталитической активности, молекулах белка.

Эволюция метаболизма. С появлением примитивного генетического аппарата обладавшие им протоклетки смогли передавать всем своим потомкам способность синтезировать специфические полипептиды. Образующиеся из них линии давали семейства родственных протоклеток с наследуемыми свойствами, которые подвергались естественному отбору.

Обладающие наследственным материалом протоклетки могли довольно быстро развить способность к синтезу крупных белков, имеющих множество различных функций. После того как в состав примитивной клетки стали входить большие молекулы, обладающие разнообразными функциональными возможностями, стало возможным говорить о ее биологической природе.

Как предполагают ученые, в это время внешняя среда представляла собой постоянный источник всех необходимых малых молекул, а в результате фотосинтетического использования солнечного ультрафиолетового излучения становилась доступной химическая энергия для получения пирофосфата. После заселения этой среды первичными клетками она изменялась. Некоторые низкомолекулярные питательные вещества использовались быстрее, чем внешняя среда могла их поставлять. Начинало сильно сказываться давление отбора, благодаря которому преимущества приобретали те клетки, которые оказались способны модифицировать соединения, родственные недостающим, превращая их в необходимые клетке молекулы.

В целом метаболизм представляет собой ряд стадий, осуществляемых посредством ферментов, на каждой из которых молекула слегка видоизменяется до тех пор, пока не образуется необходимое соединение.

Все биологические системы используют одинаковые пути биохимических превращений – одинаковые пути метаболизма Сахаров, синтеза аминокислот, синтеза и распада жиров и т. д. Существующую универсальность метаболических путей можно объяснить двояко. Во-первых, все современные живые существа могут являться потомками исходной предковой популяции первичных клеток. Во-вторых, каждый метаболический путь в современных биохимических процессах может представлять собой результат эволюции клетки в направлении максимального использования единственно пригодных для этого молекул.

По мере повышения разнообразия метаболических процессов со все возрастающей скоростью возникают новые экологические ниши, т. е. осваиваются новые условия обитания.

В водоемах на глубине уже нескольких метров большая часть ультрафиолета поглощается водой, тогда как видимый свет проникает на большую глубину. Можно представить себе интенсивный отбор организмов, проходивший в тот ранний период в отношении использования видимого солнечного света. Для такого отбора существенным было наличие в организме хлорофилла и системы транспорта электронов.

В более выгодном положении оказались организмы, приобретшие способность использовать энергию света для синтеза органических веществ из неорганических. Таким образом возник фотосинтез. Это привело к появлению принципиально нового источника питания. Так, современные анаэробные серные пурпурные бактерии на свету окисляют сероводород до сульфатов. Высвобождающийся в результате реакции водород используется на восстановление диоксида углерода до углеводов с образованием воды. Источником (донором) водорода могут быть и органические соединения. Так появились автотрофные организмы.

Кислород в процессе фотосинтеза такого типа не выделяется. Фотосинтез развился у анаэробных бактерий на очень раннем этапе истории жизни. Фотосинтезирующие бактерии долгое время существовали в бескислородной среде.

Следующим шагом эволюции было приобретение фотосинтезирующими организмами способности использовать воду в качестве источника водорода. Автотрофное усвоение СО2 такими организмами сопровождалось выделением О2. Первыми фотосинтезирующими организмами, выделяющими в атмосферу О2, были цианобактерии (цианеи).

Как только появились фотосинтезирующие клетки, использующие видимый свет, в качестве побочного продукта фотосинтеза в атмосферу стал выделяться молекулярный кислород. Со временем биологическая продукция кислорода определила его расходование в геологических циклах. Озоновый экран, не пропускающий коротковолновое ультрафиолетовое излучение, появился в верхних слоях Земли около 2250 млн лет назад.

В присутствии свободного кислорода возникает возможность энергетически более выгодного кислородного типа обмена веществ. Это способствует появлению аэробных бактерий.

Таким образом, два фактора, обусловленные образованием на Земле свободного кислорода, вызвали к жизни многочисленные новые формы живых организмов и способствовали более широкому использованию ими окружающей среды.

Опорные точки

1. Протобионты формировались в теплых мелких водоемах, где в полосе прибоя происходило перемешивание раствора, содержащего органические молекулы.

2. Первыми аккумуляторами энергии могли стать молекулы пирофосфата.

3. Белки со случайной последовательностью аминокислот обладают слабой неспецифической каталитической активностью.

Вопросы для повторения и задания

1. Каким образом в водах первичного океана могли распределяться органические молекулы, имеющие гидрофильные и гидрофобные свойства?

2. Назовите принцип разделения раствора на фазы с высокой и низкой концентрацией молекул.

3. Что такое коацерватные капли?

4. Как происходил отбор коацерватов в «первичном бульоне»?

Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».

2.5. Начальные этапы биологической эволюции

Наиболее важными событиями биологической эволюции после возникновения фотосинтеза и аэробного типа обмена следует считать появление эукариот и многоклеточности.

В результате взаимополезного сожительства – симбиоза – различных прокариотических клеток возникли ядерные, или эукариотические, организмы (рис. 2.9). Сущность гипотезы симбиогенеза заключается в следующем. Основной «базой» для симбиоза была, по-видимому, гетеротрофная амебоподобная клетка. Пищей ей служили более мелкие клетки. Одним из объектов питания такой клетки могли стать дышащие кислородом аэробные бактерии, способные функционировать и внутри клетки-хозяина, производя энергию. Те крупные амебовидные клетки, в теле которых аэробные бактерии оставались невредимыми, оказались в более выгодном положении, чем клетки, продолжавшие получать энергию анаэробным путем – брожением. В дальнейшем бактерии-симбионты превратились в митохондрии. Когда к поверхности клетки-хозяина прикрепилась вторая группа симбионтов – жгутикоподобных бактерий, сходных с современными спирохетами, возникли жгутики и реснички. В результате подвижность и способность к нахождению пищи у такого организма резко возросли. Так возникли примитивные животные клетки – предшественники ныне живущих жгутиковых простейших.

Рис. 2.9. Схема симбиотического возникновения эукариот

Образовавшиеся подвижные эукариоты путем симбиоза с фотосинтезирующими (возможно, цианобактериями) организмами дали водоросль, или растение. Очень важно то обстоятельство, что строение пигментного комплекса у фотосинтезирующих анаэробных бактерий поразительно сходно с пигментами зеленых растений. Такое сходство не случайно и указывает на возможность эволюционного преобразования фотосинтезирующего аппарата анаэробных бактерий в аналогичный аппарат зеленых растений. Изложенная гипотеза о возникновении эукариотических клеток через ряд последовательных симбиозов хорошо обоснована, и ее приняли многие ученые. Во-первых, одноклеточные водоросли и сейчас легко вступают в союз с животными-эукариотами. Например, в теле инфузории туфельки обитает водоросль хлорелла. Во-вторых, некоторые органоиды клетки, такие как митохондрии и пластиды, по строению своей ДНК удивительно похожи на прокариотические клетки – бактерии и цианобактерии.

Возможности эукариот по освоению среды еще большие. Связано это с тем, что организмы, обладающие ядром, имеют диплоидный набор всех наследственных задатков – генов, т. е. каждый из них представлен в двух вариантах. Появление двойного набора генов сделало возможным обмен полными копиями генов между разными организмами, принадлежащими к одному виду, – появилось половое размножение. На рубеже архейской и протерозойской эр половой процесс привел к значительному увеличению разнообразия живых организмов благодаря созданию новых многочисленных комбинаций генов. Одноклеточные организмы быстро размножились на планете. Однако их возможности в освоении среды обитания ограничены. Они не могут и расти беспредельно. Объясняется это тем, что дыхание простейших организмов осуществляется через поверхность тела. При увеличении размеров клетки одноклеточного организма его поверхность возрастает в квадратичной зависимости, а объем – в кубической, в связи с чем биологическая мембрана, окружающая клетку, неспособна обеспечить кислородом слишком большой организм. Иной эволюционный путь осуществился позже, около 2,6 млрд лет назад, когда появились организмы, эволюционные возможности которых значительно шире, – многоклеточные организмы.

Первая попытка разрешения вопроса о происхождении многоклеточных организмов принадлежит немецкому биологу Э. Геккелю (1874). В построении своей гипотезы он исходил из исследований эмбрионального развития ланцетника, проведенных к тому времени А. О. Ковалевским и другими зоологами. Основываясь на биогенетическом законе, Э. Геккель полагал, что каждая стадия онтогенеза повторяет какую-то стадию, пройденную предками данного вида во время филогенетического развития. По его представлениям, стадия зиготы соответствует одноклеточным предкам, стадия бластулы – шарообразной колонии жгутиковых. В дальнейшем, в соответствии с этой гипотезой, произошло впячивание (инвагинация) одной из сторон шарообразной колонии (как при гаструляции у ланцетника) и образовался гипотетический двухслойный организм, названный Геккелем гастреей, поскольку он похож на гаструлу.

Представления Э. Геккеля получили название теории гастреи. Несмотря на механистичность рассуждений Геккеля, отождествлявшего стадии онтогенеза со стадиями эволюции органического мира, теория гастреи сыграла важную роль в истории науки, так как способствовала утверждению монофилетических (из одного корня) представлений о происхождении многоклеточных.

Рис. 2.10. Вольвокс

Основу современных представлений о возникновении многоклеточных организмов составляет гипотеза И. И. Мечникова (1886) – гипотеза фагоцителлы. По предположению ученого, многоклеточные произошли от колониальных простейших – жгутиковых. Пример такой организации – ныне существующие колониальные жгутиковые типа вольвокс (рис. 2.10).

Среди клеток колонии выделяются движущие, снабженные жгутиками; питающие, фагоцитирующие добычу и уносящие ее внутрь колонии; половые, функцией которых является размножение. Первичным способом питания таких примитивных колоний был фагоцитоз. Клетки, захватившие добычу, перемещались внутрь колонии. Затем из них образовалась ткань – энтодерма, выполняющая пищеварительную функцию. Клетки, оставшиеся снаружи, выполняли функцию восприятия внешних раздражений, защиты и функцию движения. Из подобных клеток развивалась покровная ткань – эктодерма. Часть клеток специализировалась на выполнении функции размножения. Они стали половыми клетками. Так колония превратилась в примитивный, но целостный многоклеточный организм.

Подтверждением гипотезы фагоцителлы служит строение примитивного многоклеточного организма – трихоплакса. Русский ученый А. В. Иванов установил, что трихоплакс по своему строению соответствует гипотетическому существу – фагоцителле и должен быть выделен в особый тип животных – фагоцителлоподобных, занимающих промежуточное положение между многоклеточными и одноклеточными организмами.

Рис. 2.11. Схема перехода химической эволюции в биологическую

Потребность в увеличении скорости передвижения, необходимого для захвата пищи, благоприятствовала дальнейшей дифференцировке, что обеспечило эволюцию многоклеточных – животных и растений, и привела к увеличению многообразия форм живого.

На схеме (рис. 2.11) изображены основные этапы химической и биологической эволюции.

Таким образом, возникновение жизни на Земле носит закономерный характер, и ее появление связано с длительным процессом химической эволюции, происходившей на нашей планете. Формирование структуры, отграничивающей организм от окружающей среды, – мембраны с присущими ей свойствами – способствовало появлению живых организмов и ознаменовало начало биологической эволюции. Как простейшие живые организмы, возникшие около 3 млрд лет назад, так и более сложно устроенные в основе своей структурной организации имеют клетку.

Summary

Development of energetic systems, as well as the appearance of albuminous enzymes and the genetic code marked the transition from evolution of organic molecules to the biological evolution. Current notions on the mechanisms of these processes are mostly hypothetical, though a number of experiments are known, that clarify some of their stages. Thus, reliable research data confirm the extreme simplicity of metabolism in the earliest living beings on the Earth. These mechanisms of metabolism were continuously improving during the evolutionary process.

Опорные точки

1. Первыми живыми организмами на нашей планете были гетеротрофные прокариотические организмы.

2. Истощение органических запасов первичного океана вызвало появление автотрофного типа питания, в частности фотосинтеза.

3. Появление эукариотических организмов сопровождалось возникновением диплоидности и ограниченного оболочкой ядра.

4. На рубеже архейской и протерозойской эры произошли первые многоклеточные.

Вопросы для повторения и задания

1. В чем заключается сущность гипотезы возникновения эукариот путем симбиогенеза?

2. Какими способами первые эукариотические клетки получали энергию, необходимую для процессов жизнедеятельности?

3. У каких организмов впервые в процессе эволюции появился половой процесс?

4. Опишите сущность гипотезы И. И. Мечникова о возникновении многоклеточных организмов.

Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».

Терминология

Каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее ему определение, приведенное в правой колонке на русском и английском языках.

Select the correct definition for every term in the left column from English and Russian variants listed in the right column.

Вопросы для обсуждения

Какие ограничения накладывает одноклеточность на эволюцию живых организмов?

В чем вы видите недостатки гипотезы Э. Геккеля (гипотезы гастреи) о возникновении многоклеточных организмов? В чем заключается научное значение представлений Э. Геккеля?

Как вы думаете, каким образом происходило формирование специфической каталитической активности белков у протобионтов?

iknigi.net

Тренировочные задания к олимпиаде по биологии для учащихся 10-11 классов.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ СОВЕТСКАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1 Тренировочные задания к олимпиаде по биологии для учащихся 10-11 классов. Хорева Наталья Федоровна Учитель биологии МБОУСОШ №1 г.Советский ХМАО – Югра ул.Припарковая 2/16 Тренировочные задания к олимпиаде по биологии для учащихся 10-11 классов. Задание №1 Задание на определение правильности суждений. Задание включает 100 суждений. В матрице ответов напротив правильного суждения напишите «да», напротив неправильного суждения напишите «нет». За каждый правильный ответ - 1 балл. Максимально – 100 баллов. В процессе фотосинтеза растения используют в среднем около 1 % энергии падающего на них света, остальная энергия рассеивается в форме тепла. У растений развитие гаплоидного поколения – гаметофита (n) начинается с одной исходной клетки – гаплоидной споры (n), а развитие диплоидного спорофита (2n) – с диплоидной зиготы (2n). Путем митоза формируются гаплоидным гаметофитом (n) растений и гаплоидные гаметы(n). У животных путем мейоза возникают половые клетки – гаметы, а у высших растений – споры. Хламидомонада размножается только бесполым способом. Диплоидное (2n) поколение в жизненном цикле всех растений называется спорофитом. Карл Линней ввел в науку бинарную номенклатуру, т.е. предложил давать новому животному или растению название, состоящее из двух латинских слов. Первое слово – родовое, а второе – видовое название организма. Половые органы водорослей – одноклеточные: женские называются антеридиями, а мужские - оогониями. Наиболее примитивные представители вольвоксовых – это одноклеточные подвижные организмы, имеющие жгутики. Папоротник – олений рог является папоротником – эпифитом. Наиболее примитивные сосудистые растения – риниофиты. Стебель голосеменных способен расти в толщину благодаря деятельности двух боковых (латеральных) меристем – камбия и пробкового камбия (феллогена). Ситовидные клетки флоэмы голосеменных имеют клетки – спутники. Эндосперм возникает из гаплоидного женского гаметофита, имеет диплоидный набор хромосом. Нуцеллус – элемент диплоидного (2n) спорофита. Для оплодотворения голосеменных необходима вода. Голосеменные размножаются семенами, которые содержат большой запас питательных веществ и частично сформировавшийся молодой спорофит – зародыш. Кордаитовые – ископаемые покрытосеменные растения. Все хвойные – деревья или кустарники. У большинства хвойных в коре, древесине и листьях проходят смоляные ходы, заполненные смолами, бальзамами и эфирными маслами. Семена гинкго падают на Землю еще до оплодотворения и образования в них зародыша. Зародышевый мешок – восьмиклеточный женский гаметофит. У покрытосеменных растений отсутствуют антеридии и архегонии. Женская спора (мегаспора) разрастается, резко увеличивается в размерах, превращается в зародышевый мешок. Оболочка пыльцевого зерна цветковых растений имеет воздушные мешки. Зрелый мужской гаметофит цветковых состоит из трех клеток. Вакуоли содержат антоцианы красного и фиолетового цвета, обуславливающие окраску цветов и плодов. Вакуоли накапливают таннины, алкалоиды, гликозиды, эфирные масла, определяющие как лекарственные, так и ядовитые свойства растений. Апикальная меристема расположена в узлах побегов. У бамбука скорость вставочного роста достигает 1 метр в сутки. Все грибы- многоклеточные организмы. Ассимиляционная паренхима состоит из клеток с большим количеством хромопластов. Запасные белки в клетках ра

schoolfiles.net

Урок-практикум "Органеллы клетки"

Разделы: Биология

Цели и задачи урока:

  • расширить, закрепить и проверить знания учащихся по теме;
  • проследить зависимость особенности строения органелл клетки от выполняемых ими функций;
  • развивать умение сравнивать, обобщать, делать выводы;
  • применять ранее полученные знания в новой ситуации.

Примерный ход семинара.

1. Работа с терминами, записанными на странице 156–157 учебника (Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И. «Общая биология: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений». – М.: Дрофа, 2005)

Задание. Каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее ему определение, приведенное в правой колонке на русском и английском языках.

2. Проверка знаний о мембранном принципе строения клетки

Вопрос: Что означает выражение «мембранный принцип строения клетки»?

– Изучение строения клетки шло долго и непростым путем. Давайте вспомним основные этапы этого процесса.

Вопрос: Почему модель мембраны, созданную учеными Давсоном и Даниэли, назвали «модель сэндвича»? (Для справки: сэндвич – закрытый бутерброд).

Вопрос: чем модель клеточной мембраны, созданная учеными Сингером и Николсоном, отличается от модели, созданной Давсоном и Даниэли? Почему проводится аналогия первой модели с бушующим морем, в котором плавают айсберги? Какое органическое вещество символизирует айсберги, а какое – бушующее море?

Слайд №1.

– Прочитайте положения, раскрывающие эволюцию данного вопроса. Расположите последовательно, в хронологическом порядке, данные положения.

Текст:

1. Мембраны состоят из липидов; 2. Липиды в мембране расположены в два слоя; 3. Бислой липидов, окруженный двумя слоями белка; 4. Бушующий океан липидов, в котором плавают айсберги белков.

3. Функции клеточных мембран

Задание: в таблице №1 записаны функции клеточных мембран. Поясните на соответствующих примерах, в чем заключается данная функция.

Слайд №2 – Функции клеточных мембран

Функции мембраны

Проявление функции

Барьерная Отделяет клетку от внешней среды
Регуляторная Регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой
Разграничивающая Делит клетку на компартменты
Энергетическая На мембранах митохондрий происходит окисление органических веществ с получением энергии
Рецепторная На мембранах расположены рецепторные участки для распознавания внешних стимулов

(вторую графу заполняют учащиеся)

– Основная функция мембран – транспорт веществ. Его механизмы различны: диффузия, осмос, активный ионный транспорт.

Задание. Расскажите об этих процессах по плану:

Слайд №3.

  • определение,
  • пример,
  • различия,
  • сходство,
  • условия, при которых он происходит.

Задание. Проанализируйте предлагаемые ситуации, проведите соответствующие аналогии и ответьте, о каких видах транспорта через мембрану идет речь.

А) Ты стоишь в толпе на автобусной остановке. Подходит пустой автобус. Люди начинают заполнять автобус. Это происходит достаточно легко. На остановке становится более свободно, а автобус равномерно заполнен.

Б) Ты стоишь на остановке один. Подходит переполненный автобус, а тебе нужно непременно уехать. Необходимо поработать локтями, чтобы зайти в автобус. Правда, тебе может помочь кто-то из сердобольных пассажиров.

4. Органеллы цитоплазмы

Задание. Прочитайте текст, выберите предложения, в которых приведена недостаточная информация, дополните эти предложения.

Слайд №4.

«Клетки всех живых организмов сходны по своему строению и состоят из основных структурных компонентов: клеточной мембраны и ядра. Клеточная мембрана состоит из двойного слоя липидов. Основным компонентом билипидного слоя являются фосфолипиды. В клетке имеются одномембранные органеллы – лизосомы, вакуоли; двумембранные и немембранные органеллы. Растительная клетка имеет полуавтономные органоиды – митохондрии, состоящие из двух мембран».

Задание. Митохондрии и пластиды имеют характерные особенности строения и функций, свидетельствующие об их полуавтономии в клетке. Сравните эти особенности. Используя в качестве подсказки стереотипные выражения:

Слайд №5.

  • по сравнению с…
  • так же, как и…
  • сравнивая… и… можно сказать
  • кроме…ещё…
  • помимо…
  • больше, чем…
  • не только, а и…
  • наряду с…
  • если…, то…
  • в отличие от…

– Известно, что эндоплазматический ретикулум был открыт одним из самых последних среди клеточных органоидов.

Вопрос. Как вы думаете, почему? Что общего между понятиями «ЭПР» и «забор»?

– ЭПР бывает гладким и шероховатым. Для выявления особенностей каждого из видов ЭПР составим сравнительную таблицу.

Слайд №6 – Особенности видов ЭПР

Параметры

Гладкий ЭПР

Шероховатый ЭПР

1. Внешний вид Система полостей, канальцев и трубочек, отграниченных мембраной от цитоплазмы Система полостей, канальцев и трубочек, отграниченных мембраной от цитоплазмы.
2. Наличие рибосом Отсутствуют  
3. Выполняемая функция Синтез липидов и углеводов, транспорт веществ.  

Задание. Вам предлагаются три термина: между первым и вторым существует определенная связь; между третьим и одним из слов, предлагаемых на выбор, существует аналогичная связь. Это слово и нужно вписать в ответ.

Слайд №7.

А) Растение – лист, клетка – …

1. Организм. 2. Ткань. 3. Рибосома. 4. Белок. 5. Крахмал.

Б) Клеточная мембрана – фагоцитоз, рибосомы – …

1. Пиноцитоз. 2. Диффузия. 3. Биосинтез белка.

В) Митохондрии – кристы, хлоропласты – …

1. ДНК. 2. Белок. 3. Хлорофилл. 4. Граны. 5. Фотосинтез.

Г) Белки – аминокислоты, РНК – …

1. Нуклеотиды. 2. Карбоновые кислоты. 3 .Моносахариды. 4. Фосфаты.

Задание. Исключите лишнее понятие, выделив его:

Слайд №8.

А) цитоплазма, митохондрии, ядро, клетка, эндоплазматическая сеть; Б) осмос, диффузия, фагоцитоз, активный транспорт; В) белки, крахмал, аминокислоты, ДНК, РНК.

Задание. Опишите судьбу аминокислот от поступления в клетку до момента выхода продуктов жизнедеятельности. Какие органоиды клетки участвовали в этом процессе?

– Правомочно ли утверждение, что типичная клетка состоит только из перечисленных в учебнике органоидов?

Задание. Каждая микрогруппа должна подготовить ответ на вопрос: какие проблемы медицины связаны с клеточными включениями?

5. Презентация творческих групповых работ (домашнее задание)

– Вы должны были «создать» модель движущейся клетки и ответить на вопрос: какие её компоненты будут принимать участие в движении?.

6. Домашнее задание. Составить сравнительную таблицу «Сходство и различия в строении растительных и животных клеток».

Литература.

1. Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И. «Общая биология: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений». – М.: Дрофа, 2005. 2. Захаров В.Б., Цибулевский А.Ю., Сонин Н.И., Скворцова Я.В. «Биология. Готовимся к единому государственному экзамену».– М.: Дрофа, 2006. 3. Короткова Л.С., Красновидова С.С. «Дидактический материал по общей биологии. 11 класс. Пособие для учителей вечерних (сменных ) общеобразовательных школ. –М.: Просвещение, 1990. 4. Лернер Г.И. «Цитология: Учебное пособие. Рабочая тетрадь». – М.: Издательство гимназии «Открытый мир», 1995. 5. Рувинский А.О., Высоцкая Л.В., Глаголев С.М. и др. «Общая биология: Учебник для 10–11 классов школ с углубленным изучением биологии». – М.: Просвещение, 1993 6. Смелова Г. «Модульное обучение биологии». Журнал «Биология в школе» №6, 1998.

Поделиться страницей:

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Читать книгу Биология. Общая биология. Профильный уровень. 10 класс Н. И. Сонина : онлайн чтение

Текущая страница: 1 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 12 страниц]

В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин, Е. Т. ЗахароваБиология. Общая биология. Профильный уровень. 10 класс

Предисловие

Нашему времени свойственна все более возрастающая взаимозависимость людей. Жизнь человека, его здоровье, условия труда и быта почти целиком зависят от правильности решений, принимаемых очень многими людьми. В свою очередь, деятельность отдельного человека также влияет на судьбу многих. Именно поэтому очень важно, чтобы наука о жизни стала неотъемлемой составной частью мировоззрения каждого человека независимо от его специальности. Инженеру-строителю, инженеру-технологу, инженеру-мелиоратору знание биологии необходимо так же, как врачу или агроному, ибо только в этом случае они будут представлять последствия своей производственной деятельности для природы и человека. Необходимы биологические знания и представителям гуманитарных специальностей как важная часть общечеловеческого культурного наследия. Действительно, во все века вокруг знаний о живой природе пели споры философов и богословов, ученых и шарлатанов. Представления о сущности жизни послужили основой многих мировоззренческих концепций.

Цель авторов данной книги – дать представление о структуре живой материи, наиболее общих ее законах, познакомить с многообразием жизни и историей ее развития на Земле. Особое внимание уделено анализу взаимоотношений между организмами и условиями устойчивости экологических систем. Большое место в ряде разделов отведено изложению общебиологических закономерностей как наиболее трудных для понимания. В других разделах приведены только самые необходимые сведения и понятия.

Широк круг вопросов, с которыми вы познакомитесь при чтении данной книги. Однако не все из них могли быть достаточно подробно освещены. Это не случайно – сложность и многообразие жизни столь велики, что одни ее явления мы только начинаем понимать, а другие еще ждут изучения. В этой книге лишь затронуты важные вопросы организации живых систем, их функционирование и развитие. Для более подробного знакомства с теми или иными вопросами биологии в конце учебника дан список дополнительной литературы.

Учебный материал в книге состоит из разделов, включающих главы; внутри большинства глав имеется, как правило, несколько параграфов, в которых рассматриваются те или иные конкретные темы. В завершение параграфа приведено резюме на английском языке. В качестве дополнительного учебного материала в текст пособия включены небольшие двуязычные словари, позволяющие изучить биологическую терминологию на русском и английском языках и повторить пройденный материал. Рубрики «Опорные точки» и «Вопросы для повторения» позволят вам еще раз обратить внимание на важнейшие положения пройденного материала. Используя словарный запас словаря и резюме, вы сможете без особого труда перевести на английский язык текст «Опорных точек». Рубрика «Вопросы для обсуждения» содержит два-три вопроса, для ответа на которые в ряде случаев необходимо привлечение дополнительной литературы. Их можно использовать для факультативного или углубленного изучения темы. С этой же целью в конце каждой главы обозначены «Проблемные области» и «Прикладные аспекты» изученного учебного материала.

Завершает каждую главу перечень основных положений, необходимых для запоминания, а также задания для самостоятельной работы на основе полученных знаний.

Авторы выражают благодарность М. Т. Григорьевой за подготовку английского текста, а также Ю. П. Дашкевичу, профессору Н. М. Черновой и доктору медицинских наук А. Г. Мустафину за ценные замечания, сделанные ими при подготовке второго издания.

Академик РАЕН, профессор В. Б. Захаров

Введение

Биология – наука о жизни. Ее название возникло из сочетания двух греческих слов: bios (жизнь) и logos (слово, учение). Биология изучает строение, проявления жизнедеятельности, среду обитания всех живых организмов: бактерий, грибов, растений, животных, человека.

Живое на Земле представлено необычайным разнообразием форм, множеством видов живых существ. В настоящее время уже известно около 600 тыс. видов растений, более 2,5 млн видов животных, большое количество видов грибов и прокариот, населяющих нашу планету. Ученые постоянно обнаруживают и описывают новые виды, как существующие в современных условиях, так и вымершие в минувшие геологические эпохи.

Раскрытие общих свойств живых организмов и объяснение причин их многообразия, выявление связей между строением и условиями окружающей среды относятся к основным задачам биологии. Важное место в этой науке занимают вопросы возникновения и законы развития жизни на Земле – эволюционное учение. Понимание этих законов является основой научного мировоззрения и необходимо для решения практических задач.

Биологию подразделяют на отдельные науки по предмету изучения.

Так, микробиология изучает мир бактерий; ботаника исследует строение и жизнедеятельность представителей царства растений; зоология – царства животных и т. д. Вместе с тем развиваются области биологии, изучающие общие свойства живых организмов: генетика – закономерности наследования признаков, биохимия – пути превращения органических молекул, экология – взаимоотношения популяций с окружающей средой. Функции живых организмов изучает физиология.

В соответствии с уровнем организации живой материи выделились такие научные дисциплины, как молекулярная биология, цитология – учение о клетке, гистология – учение о тканях и т. д.

Биология использует самые различные методы. Один из важнейших – исторический, служащий основой осмысления получаемых фактов. К традиционным относится описательный метод; широко используются инструментальные методы: микроскопия (светооптическая и электронная), электрография, радиолокация и др.

В самых различных областях биологии все больше возрастает значение пограничных дисциплин, связывающих биологию с другими науками – физикой, химией, математикой, кибернетикой и др. Так возникли биофизика, биохимия, бионика.

Возникновение жизни и функционирование живых организмов обусловлены естественными законами. Познание этих законов позволяет не только составить точную картину мира, но и использовать их для практических целей.

Достижения биологии последнего времени привели к возникновению принципиально новых направлений в науке, ставших самостоятельными разделами в комплексе биологических дисциплин. Так, раскрытие молекулярного строения структурных единиц наследственности (генов) послужило основой для создания генной инженерии. С помощью ее методов создают организмы с новыми, в том числе и с не встречающимися в природе, комбинациями наследственных признаков и свойств. Практическое применение достижений современной биологии уже в настоящее время позволяет получать промышленным путем значительные количества биологически активных веществ.

На основе изучения взаимоотношений между организмами созданы биологические методы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Многие приспособления живых организмов послужили моделями для конструирования эффективных искусственных сооружений и механизмов. В то же время незнание или игнорирование законов биологии приводит к тяжелым последствиям как для природы, так и для человека. Настало время, когда от поведения каждого из нас зависит сохранность окружающего мира. Хорошо отрегулировать двигатель автомобиля, предотвратить сброс ядовитых отходов в реку, предусмотреть в проекте гидроэлектростанции обводные каналы для рыбы, удержаться от желания собрать букет полевых цветов – все это позволит сохранить окружающую среду, среду нашей жизни.

Исключительная способность живой природы к восстановлению создала иллюзию ее неуязвимости к разрушительным воздействиям человека, безграничности ее ресурсов. Теперь мы знаем, что это не так. Поэтому вся хозяйственная деятельность человека сейчас должна строиться с учетом принципов организации биосферы.

Значение биологии для человека огромно. Общебиологические закономерности используются при решении самых разных вопросов во многих отраслях народного хозяйства. Благодаря знанию законов наследственности и изменчивости достигнуты большие успехи в сельском хозяйстве при создании новых высокопродуктивных пород домашних животных и сортов культурных растений. Ученые вывели сотни сортов зерновых, бобовых, масличных и других культур, отличающихся от предшественников высокой продуктивностью и другими полезными качествами. На основе этих знаний проводится селекция микроорганизмов, продуцирующих антибиотики.

Большое значение в биологии придается решению проблем, связанных с выяснением тонких механизмов биосинтеза белка, тайн фотосинтеза, которые откроют путь синтезу органических пищевых веществ вне растительных и животных организмов. Кроме того, использование в промышленности (в строительстве, при создании новых машин и механизмов) принципов организации живых существ (бионика) приносит в настоящее время и даст в будущем значительный экономический эффект.

В дальнейшем практическое значение биологии еще больше возрастет. Это связано с быстрыми темпами роста населения планеты, а также с постоянно возрастающей численностью городского населения, непосредственно не участвующего в сельскохозяйственном производстве. В такой ситуации основой увеличения количества пищевых ресурсов может быть лишь интенсификация сельского хозяйства. Важную роль в этом процессе будет играть выведение новых высокопродуктивных форм микроорганизмов, растений и животных, а также рациональное, научно обоснованное использование природных богатств.

Раздел 1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле

Человек всегда стремился познать окружающий его мир и определить то место, которое он в нем занимает. Как возникли современные животные и растения? Что привело к их поразительному разнообразию? Каковы причины исчезновения фауны и флоры далеких от нас времен? Каковы дальнейшие пути развития жизни на Земле? Вот лишь несколько вопросов из того огромного количества загадок, решение которых всегда волновало человечество. Одна из них – самое начало жизни. Вопрос о происхождении жизни во все времена, на протяжении всей истории человечества имел не только познавательный интерес, но и огромное значение для формирования мировоззрения людей.

Глава 1. Многообразие живого мира. Основные свойства живой материи

Полна, полна чудес могучая природа.

А. С. Пушкин

Первые живые существа появились на нашей планете около 3 млрд лет назад. От этих ранних форм возникло бесчисленное множество видов живых организмов, которые, появившись, процветали в течение более или менее продолжительного времени, а затем вымирали. От ранее существовавших форм произошли и современные организмы, образующие четыре царства живой природы: более 2,5 млн видов животных, 600 тыс. видов растений, значительное количество разнообразных грибов, а также множество прокариотических организмов.

Мир живых существ, включая человека, представлен биологическими системами различной структурной организации и разного уровня соподчинения, или согласованности. Известно, что все живые организмы состоят из клеток. Клетка, например, может быть и отдельным организмом, и частью многоклеточного растения или животного. Она бывает довольно просто устроенной, как бактериальная, или значительно более сложно, как клетки одноклеточных животных – Простейших. Как бактериальная клетка, так и клетка Простейших представляет целый организм, способный выполнять все функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности. А вот клетки, входящие в состав многоклеточного организма, специализированы, т. е. могут осуществлять только одну какую-либо функцию и не способны самостоятельно существовать вне организма. У многоклеточных организмов взаимосвязь и взаимозависимость многих клеток приводит к созданию нового качества, неравнозначного простой их сумме. Элементы организма – клетки, ткани и органы – в сумме еще не представляют собой целостный организм. Лишь соединение их в исторически сложившемся в процессе эволюции порядке, их взаимодействие, образует целостный организм, которому присущи определенные свойства.

1.1. Уровни организации живой материи

Живая природа представляет собой сложно организованную иерархическую систему (рис. 1.1). Ученые-биологи на основании особенностей проявления свойств живого выделяют несколько уровней организации живой материи.

1. Молекулярный

Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, функционирует на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

2. Клеточный

Клетка – структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.

Рис. 1.1. Уровни организации живой материи (на примере отдельного организма). Организм, как и вся живая природа, построен по иерархическому принципу

3. Тканевый

Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.

4. Органный

У большинства животных орган – это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций. Среди них наиболее важная – защитная.

5. Организменный

Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных на выполнении различных функций.

6. Популяционно-видовой

Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

7. Биогеоценотический

Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания – компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Он включает: неорганические и органические вещества, автотрофные и гетеротрофные организмы. Основные функции биогеоценоза – аккумуляция и перераспределение энергии.

8. Биосферный

Биосфера – самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество – совокупность всех живых организмов, неживое, или косное, вещество и биокосное вещество. По ориентировочным оценкам биомасса живого вещества составляет около 2,5×1012 т. Причем биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2 % представлена зелеными растениями. На биосферном уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Summary

Every living organism represents a multilevel system with a different rate of complexity and coordination. All the signs of vital activity – metabolism, transformation of energy, and transference of genetic information – start with interactions of macromolecules. However, only the cell, where the processes of interactions between molecules are in the spatial order, can be considered as structural and function as a unit of living organisms. In multicellular bodies coordinated activity of many cells enables the appearance of qualitatively new formations – tissues and organs, specialized to definite functions of the organism.

Опорные точки

1. Органические молекулы составляют основную массу сухого вещества клетки.

2. Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу наследственной информации во всех клетках.

3. В основе процессов метаболизма лежат взаимодействия органических молекул друг с другом.

4. Клетка является наименьшей структурно-функциональной единицей организации живых организмов.

5. Возникновение тканей и органов у многоклеточных животных и растений ознаменовало специализацию частей организма по выполняемым функциям.

6. Интеграция органов в системы привела к еще большему усилению функций организма.

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое органические молекулы и какова их роль в обеспечении процессов метаболизма в живых организмах?

2. В чем заключаются принципиальные различия клеток живых организмов, относящихся к различным царствам природы?

3. В чем сущности цитологических, гистологических и анатомических методов исследования живой материи?

4. Что называют биогеоценозом?

5. Как можно охарактеризовать биосферу Земли?

6. Какие метаболические процессы протекают на уровне биосферы? В чем их принципиальное значение для живых организмов, обитающих на нашей планете?

Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».

Терминология

Каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее ему определение, приведенное в правой колонке на русском и английском языках.

Select the correct definition for every term in the left column from English and Russian variants listed in the right column.

Вопросы для обсуждения

Как вы считаете, в чем заключается необходимость выделения различных уровней организации живой материи?

Укажите критерии выделения различных уровней организации живой материи.

Какова сущность основных свойств живого на разных уровнях организации?

Чем отличаются биологические системы от объектов неживой природы?

1.2. Критерии живых систем

Рассмотрим подробнее критерии, отличающие живые системы от объектов неживой природы, и основные характеристики процессов жизнедеятельности, выделяющие живое вещество в особую форму существования материи.

Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. Элементный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д. В живых организмах 98 % химического состава приходится на четыре элемента – углерод, кислород, азот и водород. Однако в живых телах эти элементы участвуют в образовании сложных органических молекул, распространение которых в неживой природе принципиально иное как по количеству, так и по существу. Подавляющее большинство органических молекул окружающей среды представляют собой продукты жизнедеятельности организмов.

В живом веществе содержится несколько основных групп органических молекул, характеризующихся определенными специфическими функциями и в большинстве своем представляющих собой нерегулярные полимеры. Во-первых, это нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК, свойства которых обеспечивают явления наследственности и изменчивости, а также самовоспроизведение. Во-вторых, это белки – основные структурные компоненты и биологические катализаторы. В-третьих, углеводы и жиры – структурные компоненты биологических мембран и клеточных стенок, главные источники энергии, необходимой для обеспечения процессов жизнедеятельности. И наконец, огромная группа разнообразных так называемых «малых молекул», принимающих участие в многочисленных и разнообразных процессах метаболизма в живых организмах.

Метаболизм. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности.

В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте веществ они главным образом просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед.

В отличие от обменных процессов в неживой природе у живых организмов они имеют качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными стали процессы превращения веществ – процессы синтеза и распада.

Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды перестраиваются в вещества, свойственные данному живому организму. Эти процессы называют ассимиляцией или пластическим обменом.

Рис. 1.2. Обмен веществ и превращение энергии на уровне организма

Другая сторона обмена веществ – процессы диссимиляции, в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют энергетическим обменом (рис. 1.2).

Обмен веществ обеспечивает гомеостаз организма, т. е. неизменность химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

Единый принцип структурной организации. Все живые организмы, к какой бы систематической группе они ни относились, имеют клеточное строение. Клетка, как уже указывалось выше, является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех обитателей Земли.

Репродукция. На организменном уровне самовоспроизведение, или репродукция, проявляется в виде бесполого или полового размножения особей. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки воспроизводят котят, собаки – щенят. Из семян тополя опять вырастает тополь. Деление одноклеточного организма – амебы – приводит к образованию двух амеб, полностью схожих с материнской клеткой.

Таким образом, размножение – это свойство организмов воспроизводить себе подобных.

Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органеллы клеток (митохондрии, пластиды и др.) после деления сходны со своими предшественниками. Из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную.

В основе самовоспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Следовательно, самовоспроизведение – одно из основных свойств живого, тесно связанное с явлением наследственности.

Наследственность. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Признаком называют любую особенность строения на самых различных уровнях организации живой материи, а под свойствами понимают функциональные особенности, в основе которых лежат конкретные структуры. Наследственность обусловлена специфической организацией генетического вещества (генетического аппарата) – генетическим кодом. Под генетическим кодом понимают такую организацию молекул ДНК, при которой последовательность нуклеотидов в ней определяет порядок аминокислот в белковой молекуле. Обеспечивается явление наследственности стабильностью молекул ДНК и воспроизведением ее химического строения (редупликацией) с высокой точностью. Наследственность обеспечивает материальную преемственность (поток информации) между организмами в ряду поколений.

Изменчивость. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней, так как при этом изменяются наследственные задатки – гены, определяющие развитие тех или иных признаков. Если бы репродукция матриц – молекул ДНК – всегда происходила с абсолютной точностью, то при размножении организмов осуществлялась бы преемственность только существовавших прежде признаков, и приспособление видов к меняющимся условиям среды оказалось бы невозможным. Следовательно, изменчивость – это способность организмов приобретать новые признаки и свойства в результате изменений структуры наследственного материала или возникновения новых комбинаций генов.

Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, т. е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природных условиях. А это, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.

На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Развитие сопровождается ростом. Независимо от способа размножения все дочерние особи, образующиеся из одной зиготы или споры, почки или клетки, получают по наследству только генетическую информацию, т. е. возможность проявить те или иные признаки. В процессе развития возникает специфическая структурная организация индивида, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток.

Филогенез, или эволюция, – это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.

Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и т. д. В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия. Это свойство носит название раздражимости. Всякое изменение окружающих организм условий среды представляет собой по отношению к нему раздражение, а его реакция на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявлением раздражимости.

Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и называется рефлексом.

Организмы, не имеющие нервной системы, например простейшие или растения, лишены и рефлексов. Их реакции, выражающиеся в изменении характера движения или роста, принято называть таксисами или тропизмами, прибавляя при их обозначении название раздражителя. Например, фототаксис – движение в направлении к свету; хемотаксис – перемещение организма по отношению к концентрации химических веществ. Каждый род таксиса может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, действует раздражитель на организм притягивающим или отталкивающим образом.

Под тропизмами понимают определенный характер роста, который свойствен растениям. Так, гелиотропизм (от греч. helios – Солнце) означает рост наземных частей растений (стебля, листьев) по направлению к Солнцу, а геотропизм (от греч. geo – Земля) – рост подземных частей (корней) в направлении к центру Земли.

Для растений характерны также настии – движения частей растительного организма, например движение листьев в течение светового дня, зависящее от положения Солнца на небосводе, раскрытие и закрытие венчика цветка и т. д.

Дискретность. Само слово дискретность произошло от латинского discretus, что означает прерывистый, разделенный. Дискретность – всеобщее свойство материи. Так, из курса физики и общей химии известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, что атомы образуют молекулу. Простые молекулы входят в состав сложных соединений или кристаллов и т. д.

Жизнь на Земле также проявляется в виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или ограниченных в пространстве, но тем не менее тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образует пространственно ограниченные органы, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток. Энергетический аппарат клетки представлен отдельными митохондриями, аппарат синтеза белка – рибосомами и т. д. вплоть до макромолекул, каждая из которых может выполнять свою функцию, лишь будучи пространственно изолированной от других.

Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления его путем замены «износившихся» структурных элементов (молекул, ферментов, органоидов клетки, целых клеток) без прекращения выполняемой функции. Дискретность вида предопределяет возможность его эволюции путем гибели или устранения от размножения неприспособленных особей и сохранения индивидов с полезными для выживания признаками.

Авторегуляция. Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов – гомеостаз. При этом недостаток поступления каких-либо питательных веществ из окружающей среды мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает запасание этих веществ. Подобные реакции осуществляются разными путями благодаря деятельности регуляторных систем – нервной, эндокринной и некоторых других. Сигналом для включения той или иной регулирующей системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.

Ритмичность. Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов.

В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека; сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи) и многие другие (рис. 1.3).

Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к периодически меняющимся условиям существования.

Энергозависимость. Живые тела представляют собой «открытые» для поступления энергии системы. Это понятие заимствовано из физики. Под «открытыми» системами понимают динамические, т. е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Таким образом, живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступает материя в виде пищи из окружающей среды и энергия. Следует отметить, что живые организмы в отличие от объектов неживой природы ограничены от окружающей среды оболочками (наружная клеточная мембрана у одноклеточных, покровная ткань у многоклеточных). Эти оболочки затрудняют обмен веществ между организмом и внешней средой, сводят к минимуму потери вещества и поддерживают пространственное единство системы.

iknigi.net

Читать книгу Биология. Общая биология. Профильный уровень. 10 класс Н. И. Сонина : онлайн чтение

Текущая страница: 11 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 12 страниц]

Обзор изученного материала главы 6
Основные положения

Выделяют две основные формы размножения организмов – половое и бесполое.

В основе всех форм бесполого размножения: почкования, спорообразования, вегетативного размножения и деления клеток одноклеточных организмов лежит митотическое деление клеток.

При размножении бесполым путем увеличивается количество генетически однородных особей.

Половое размножение осуществляется при помощи половых клеток – гамет: мужских (сперматозоидов) и женских (яйцеклеток).

Главным этапом гаметогенеза является период созревания – мейоз, в результате которого образуются гаплоидные клетки.

Слияние половых клеток – оплодотворение – приводит к образованию зиготы и служит началом развития организма.

Проблемные области

Какие формы осеменения и оплодотворения вы знаете? В чем заключается биологический смысл бесполого размножения?

Что, по вашему мнению, обусловливает партеногенетическое развитие организмов?

Прикладные аспекты

Какое значение для сельскохозяйственного производства имеет способность растений к вегетативному размножению?

Задания

Рассмотрите и воспроизведите в тетради схемы мейоза и гаметогенеза в целом.

Проведите сравнительный анализ процессов, происходящих в митозе и делениях мейоза.

Глава 7. Индивидуальное развитие организмов (онтогенез)

Онтогенез, или индивидуальное развитие организмов, есть краткое и быстрое повторение филогенеза; или исторического развития вида, к которому данная особь относится.

Биогенетический закон

Независимо от способа размножения, начало новому животному или растительному организму дает одна или несколько клеток, содержащих только наследственные задатки – гены и не обладающих всеми характерными признаками и свойствами целого организма. Развитие заключается в постепенной реализации наследственной информации, полученной от родителей.

Изучением вопросов, связанных с индивидуальным развитием организмов, занимается эмбриология (от греч. embryon – зародыш).

7.1. Краткие исторические сведения

Основателем современной эмбриологии по праву считается академик Российской Академии К. М. Бэр. В 1828 г. он опубликовал сочинение «История развития животных», в котором на основе фундаментальных наблюдений над развитием куриного зародыша и зародышами млекопитающих положил начало учению о зародышевых листках и сформулировал закон зародышевого сходства. К. М. Бэр доказал, что человек развивается по единому плану со всеми позвоночными животными.

Заслуга создания эволюционной эмбриологии принадлежит замечательным русским ученым А. О. Ковалевскому и И. И. Мечникову. Современными представлениями о зародышевых листках наука обязана А. О. Ковалевскому, обнаружившему эктодерму, энтодерму и мезодерму у всех групп хордовых. Благодаря работам Мечникова и Ковалевского, а также других ученых второй половины XIX в. установлены принципы развития беспозвоночных и позвоночных животных.

Эволюционная эмбриология наряду со сравнительной анатомией и палеонтологией дали важнейшие доказательства эволюции животных, выяснив историческое родство различных групп животных. Идеи Дарвина, работы Бэра, Ковалевского, Мечникова и других эмбриологов подготовили почву для создания немецкими учеными Ф. Мюллером и Э. Геккелем биогенетического закона, согласно которому онтогенез, т. е. индивидуальное развитие особи, есть краткое повторение филогенеза – исторического развития вида, к которому она относится. В первой половине XX века вопросами соотношения онто– и филогенеза особенно продуктивно занимался один из крупнейших эволюционных морфологов – академик А. Н. Северцов.

Теперь на примере некоторых хордовых животных рассмотрим процессы, характерные для онтогенеза, и результаты, к которым ведут различные этапы индивидуального развития. Что же такое онтогенез? Онтогенезом, или индивидуальным развитием, называют весь период жизни особи с момента слияния сперматозоидов с яйцом и образованием зиготы до гибели организма. Онтогенез делится на два периода: 1) эмбриональный – от образования зиготы до рождения или же выхода из яйцевых оболочек; 2) постэмбриональный – от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

Опорные точки

1. Основателем современной эмбриологии по праву считается академик Российской Академии К. М. Бэр.

2. Заслуга создания эволюционной эмбриологии принадлежит замечательным русским ученым А. О. Ковалевскому и И. И. Мечникову.

Вопросы для повторения и задания

1. Что называют индивидуальным развитием организма?

2. На какие периоды делится индивидуальное развитие организмов?

3. Назовите российских ученых, внесших большой вклад в эмбриологию.

Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».

7.2. Эмбриональный период развития

У большинства многоклеточных животных, независимо от сложности их организации, стадии эмбрионального развития, которые проходит зародыш, едины. В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез.

7.2.1. Дробление

Развитие организма начинается с одноклеточной стадии. Оплодотворенное яйцо – клетка и в то же время уже организм на самой ранней стадии его развития. В результате многократных делений одноклеточный организм превращается в многоклеточный. Возникшее при оплодотворении путем слияния сперматозоида и яйцеклетки ядро обычно уже через несколько минут начинает делиться, вместе с ним делится и цитоплазма. Образующиеся клетки, еще сильно отличающиеся от клеток взрослого организма, называются бластомерами (от греч. blastos – зародыш, meros – часть). При делении бластомеров размеры их не увеличиваются, поэтому процесс деления носит название дробления. Вдавления цитоплазмы, образующиеся при делении цитоплазмы одной клетки на две, получили название борозд дробления. В период дробления накапливается клеточный материал для дальнейшего развития.

Рассмотрим, как протекает дробление у наиболее просто устроенного хордового животного – ланцетника (рис. 7.1).

Первая борозда дробления проходит в меридиональной плоскости, соединяющей оба полюса – вегетативный и анимальный, и делит зиготу на две одинаковые клетки. Это стадия двух бластомеров. Вторая борозда также меридиональна, но перпендикулярна первой. Она разделяет оба бластомера, возникших в результате первого деления, надвое – образуются четыре сходных бластомера.

Следующая, третья, борозда дробления – широтная. Она пролегает несколько выше экватора и делит все четыре бластомера сразу на восемь клеток. В дальнейшем борозды дробления чередуются: вслед за широтными идут меридиональные, затем вновь широтные и т. д. По мере увеличения числа клеток деление их становится неодновременным. Бластомеры все дальше и дальше отходят от центра зародыша, образуя полость. В конце дробления зародыш принимает форму пузырька со стенкой, образованной одним слоем клеток, тесно прилегающих друг к другу. Внутренняя полость зародыша, первоначально сообщавшаяся с внешней средой через щели между бластомерами, в результате их плотного смыкания становится совершенно изолированной. Эта полость носит название первичной полости тела – бластоцеля. Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша – бластулы.

В яйцеклетке лягушки желтка больше, чем у ланцетника, и он сосредоточен в основном у вегетативного полюса.

Это отражается на характере дробления. Дробление яйца лягушки полное, но неравномерное. Первые две меридиональные борозды делят яйцо на четыре одинаковых бластомера. Третья, широтная, борозда сильно смещена в сторону анимального полюса, где желтка меньше. Вследствие этого размеры образовавшихся бластомеров резко различаются (см. рис. 7.1).

В результате продолжающегося дробления клетки, меньше перегруженные желтком, делятся чаще и имеют меньшие размеры, чем клетки, содержащие основную массу желтка. Дробление у земноводных завершается образованием бластулы, несколько отличающейся от бластулы ланцетника. Стенка бластулы амфибии также однослойна, но этот слой, называемый бластодермой, состоит из нескольких рядов неспециализированных клеток. Первичная полость тела невелика и смещена к полюсу, клетки которого содержат мало желтка, – анимальному полюсу.

Иначе протекает период дробления у птиц (см. рис. 7.1). Свободная от желтка цитоплазма составляет всего 1 % от общего объема яйцеклетки курицы. Если присмотреться к оплодотворенному яйцу курицы, на одном из его полюсов непосредственно на желтке можно увидеть маленькое пятнышко – бластулу, или зародышевый диск, образовавшийся в результате дробления свободного от желтка участка цитоплазмы, содержащего ядро.

Во всех разнообразных случаях – и у ланцетника, и у амфибии, и у птиц, а также у других животных – общий объем бластомеров на стадии бластулы не превышает объема зиготы. Другими словами, митотическое деление зиготы и бластомеров не сопровождается ростом образовавшихся дочерних клеток до объема материнской, и размеры бластомеров в результате последовательных делений прогрессивно уменьшаются. Эта особенность митотического деления бластомеров наблюдается при развитии оплодотворенных яиц у всех животных.

Рис. 7.1. Дробление и типы бластул у позвоночных: 1 – анимальный полюс, 2 – вегетативный полюс

Для дробления характерны и другие черты, свойственные всем видам животных. Например, все клетки в бластуле имеют диплоидный набор хромосом, одинаковы по строению и отличаются друг от друга главным образом по количеству содержащегося в них желтка. Такие клетки, не имеющие признаков специализации и неприспособленные для выполнения определенных функций, называют неспециализированными, недифференцированными, клетками.

Другой особенностью дробления является чрезвычайно короткий митотический цикл бластомеров по сравнению с клетками взрослого организма. Во время очень короткой интерфазы происходит только удвоение ДНК.

Еще одна важная черта дробления – то, что цитоплазма зиготы при делении не перемещается. Эти и ряд других различий в организации цитоплазмы яйца создают основу для дифференцировки клеток, вследствие которой из разных клеток бластулы образуются те или иные органы и ткани.

7.2.2. Гаструляция

Бластула, как правило, состоящая из большого числа бластомеров (например, у ланцетника из 3000 клеток), в процессе развития переходит в новую стадию, которая называется гаструлой (от греч. gaster – желудок). Зародыш на этой стадии состоит из явно разделенных пластов клеток, так называемых зародышевых листков: наружного, или эктодермы (от греч. ectos – находящийся снаружи), и внутреннего, или энтодермы (от греч. entos – находящийся внутри). Совокупность процессов, приводящих к образованию гаструлы, называется гаструляцией.

У ланцетника гаструляция осуществляется путем впячивания вегетативного полюса (нижней части стенки бластулы) в первичную полость тела (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Гаструляция у ланцетника: А – бластула, Б, В, Г – гаструляция, 1 – эктодерма, 2 – энтодерма

Грубой моделью процесса гаструляции может быть опыт с проколотым детским мячом. Всем известны детские двуцветные резиновые мячи, разделенные по экватору полосой. Если мяч сложить таким образом, чтобы образовался колпачок или чаша, краем которой будет полоса, то получится упрощенная модель гаструлы ланцетника. В этом случае роль эктодермы будет выполнять поверхность, окрашенная одним, а роль энтодермы – поверхность с другим цветом.

Рис. 7.3. Зародышевые листки

У многоклеточных животных, кроме кишечнополостных, параллельно с гаструляцией или, как у ланцетника, вслед за ней возникает и третий зародышевый листок – мезодерма (от греч. mesos – находящийся посередине), который представляет собой совокупность клеточных элементов, расположенных между эктодермой и энтодермой. Вследствие появления мезодермы зародыш становится трехслойным (рис. 7.3).

Таким образом, сущность процесса гаструляции заключается в перемещении клеточных масс. Клетки зародыша практически не делятся и не растут.

Однако на этой стадии начинается использование генетической информации клеток зародыша, появляются первые признаки дифференцировки.

Дифференцировка, или дифференцирование, – это процесс возникновения и нарастания структурных и функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша. С морфологической точки зрения дифференцирование выражается в том, что образуются несколько сотен типов клеток специфического строения, отличающихся друг от друга. С биохимической точки зрения специализация клеток заключается в синтезе определенных белков, свойственных только данному типу клеток. В коже, в клетках эпителия, синтезируется кератин, в эритроцитах – гемоглобин, в клетках островковой ткани поджелудочной железы – инсулин и т. д. Биохимическая специализация клеток обеспечивается дифференциальной активностью генов, т. е. в клетках разных зародышевых листков – зачатков определенных органов и систем – начинают функционировать разные группы генов.

При дальнейшей дифференцировке клеток, входящих в состав зародышевых листков, из эктодермы образуются нервная система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов; из энтодермы – эпителий средней кишки, пищеварительные железы – печень и поджелудочная железа, эпителий жабр и легких; из мезодермы – мышечная ткань, соединительная ткань, кровеносная система, почки, половые железы и др.

У разных видов животных одни и те же зародышевые листки дают начало одним и тем же органам и тканям. Это значит, что они гомологичны. Гомология зародышевых листков подавляющего большинства животных – одно из доказательств единства животного мира.

7.2.3. Органогенез

После завершения гаструляции у зародыша образуется комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная трубка. У ланцетника осевые органы формируются следующим образом (рис. 7.4). Эктодерма спинной стороны зародыша под влиянием зачатка хорды прогибается по средней линии, превращаясь в желобок, а эктодерма, расположенная справа и слева от него, начинает нарастать на его края. Желобок – зачаток нервной системы – погружается под эктодерму, и края его смыкаются. Образуется нервная трубка. Вся остальная эктодерма – зачаток кожного эпителия. На этой стадии зародыш носит название нейрулы.

Рис. 7.4. Образование комплекса осевых органов у ланцетника: А – гаструла, Б, В – формирование нервной трубки, Г – формирование хорды, кишечной трубки и мезодермы, 1 – эктодерма, 2 – энтодерма, 3 – зачаток мезодермы, 4 – полость кишки, 5 – нервная пластинка, 6 – нервная трубка, 7 – хорда, 8 – вторичная полость тела

Спинная часть энтодермы, располагающаяся непосредственно под нервным зачатком, обособляется от остальной энтодермы и сворачивается в плотный тяж – хорду. Из оставшейся части энтодермы развивается мезодерма и эпителий кишечника. Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листков – органов и тканей.

Эмбриональная индукция. Наблюдения за оплодотворенной яйцеклеткой лягушки позволили проследить путь развития клеток, входящих в состав того или иного участка зародыша. Оказалось, что строго определенные клетки, занимающие соответствующее место в бластуле, дают начало строго определенным зачаткам органов. Удалось выяснить, какие группы клеток дают начало нервной трубке, хорде, мезодерме, кожному эпителию. Действительно, в развивающемся организме (in vivo) определенные клетки дают начало определенным органам и тканям, а вот культивирование клеток зародыша вне организма (в пробирке – in vitro) не приводит к формированию типичных тканевых структур, которые могли бы образоваться из этих клеток. Чем же вызывается преобразование тех или иных клеток зародыша в конкретные ткани или органы?

Впервые выяснением этого вопроса занялся выдающийся немецкий исследователь, один из основателей экспериментальной эмбриологии Г. Шпеман. В 20–30-х годах XX в. Шпеман провел следующие эксперименты. На стадии ранней гаструлы он вырезал зачаток хорды вместе с участком зачатка мезодермы у одного зародыша амфибий и пересадил его под эктодерму, из которой должна была развиться кожа, другому зародышу (рис. 7.5). В месте контакта пересаженного участка с эктодермой из зачатка кожного эпителия у второго зародыша возникла дополнительная нервная трубка, а из чужого зачатка развивалась хорда и мезодерма. В других опытах на месте пересаженного фрагмента возникал целый комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, мезодерма (рис. 7.6). Все это образуется помимо нормально развивающихся собственных образований зародыша. Такое влияние одного зачатка на другой получило название эмбриональной индукции.

Рис. 7.5. Схема пересадки частей зародыша на стадии ранней гаструлы: 1 – зачаток хордомезодермы, 2 – полость бластулы

Насколько важную роль играет эмбриональная индукция в развитии, показывает следующий опыт. Если на стадии ранней гаструлы полностью удалить зачаток хорды, то нервная трубка совсем не развивается. Эктодерма на спинной стороне зародыша, из которой в норме образуется нервная трубка, дифференцируется в кожный эпителий, и такой зародыш погибает.

Рис. 7.6. Первичный (сверху) и индуцированный (внизу) зародыши тритона: 1 – первичная нервная трубка, 2 – хорда, 3 – индуцированная нервная трубка, 4 – хорда, развивающаяся из пересаженного зачатка, 5 – энтодерма, 6 – мезодерма

При дальнейшем изучении развития зародышей оказалось, что зачаток хорды не только представляет собой индуктор нервной трубки, но и сам для своей дифференцировки нуждается в индуцирующем воздействии со стороны зачатка нервной системы. Во время эмбрионального развития имеет место не односторонняя индукция, а взаимодействие частей развивающегося зародыша.

Таким образом, эмбриональную индукцию можно определить как явление, при котором в процессе эмбриогенеза один зачаток влияет на другой, определяя путь его развития, и, кроме того, сам подвергается индуцирующему воздействию со стороны первого зачатка.

Summary

Every new animal or plant organism starts its development from one or several cells, which have only the genes, but not the characteristic features or properties of organism in whole. Its development includes gradual realization of information, inherited from parental individuals. Two stages are distinguished within the individual development: embryonic and postembryonic periods. In the majority of multicellular animals, in spite of the complexity level of organization, stages of embryonic development are similar.

Опорные точки

1. С момента образования зиготы и до выхода из яйцевых оболочек или рождения продолжается зародышевый период.

2. В эмбриональном периоде происходит увеличение числа клеток, а затем и их дифференцировка.

3. Специализация клеток зародыша приводит к возникновению первых тканей и органов.

4. В процессе эмбрионального развития ткани зародыша оказывают влияние друг на друга.

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое эмбриональное развитие животных?

2. Назовите стадии эмбрионального развития многоклеточных животных.

3. Охарактеризуйте период дробления.

4. Чем дробление отличается от митотического деления клеток взрослых животных?

5. Как образуется двуслойный зародыш?

6. Какие зародышевые листки образуются в ходе эмбрионального развития?

Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».

Терминология

Каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее ему определение, приведенное в правой колонке на русском и английском языках.

Select the correct definition for every term in the left column from English and Russian variants listed in the right column.

Вопросы для обсуждения

Что собой представляет и в чем выражается дифференцировка клеток в процессе эмбрионального развития?

Что такое эмбриональная индукция? Как можно доказать, что зачаток одного органа влияет на другой и определяет направление его развития?

О чем свидетельствует гомология зародышевых листков?

7.3. Постэмбриональный период развития

В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается эмбриональный и начинается постэмбриональный период развития. Постэмбриональное развитие может быть прямым или сопровождаться превращением (метаморфозом). При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм небольших размеров, но в нем заложены все основные органы, свойственные взрослому животному (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). Постэмбриональное развитие у этих животных сводится в основном к росту и половому созреванию.

При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка питается, растет и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным. Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и возникают органы, присущие взрослым животным.

Рис. 7.7. Метаморфоз у асцидий: А – плавающая личинка, Б – личинка, прикрепленная к субстрату, В – взрослая асцидия: 1 – хорда, 2 – нервная трубка, 3 – жаберные щели

Разберем несколько примеров непрямого постэмбрионального развития. У асцидий (тип хордовые, подтип личиночно-хордовые) образуется личинка, обладающая всеми основными признаками хордовых животных: хордой, нервной трубкой, жаберными щелями в глотке (рис. 7.7). Личинка свободно плавает, затем прикрепляется к какой-либо твердой поверхности на дне моря и совершает метаморфоз: хвост исчезает, хорда, мышцы, нервная трубка распадаются на отдельные клетки, большая часть которых фагоцитируется. От нервной системы личинки остается лишь группа клеток, дающая начало нервному узлу. Строение тела взрослой асцидии, ведущей прикрепленный образ жизни, нисколько не напоминает обычные черты организации хордовых животных. Только знание особенностей онтогенеза позволяет определить систематическое положение асцидий. Строение личинки указывает на происхождение их от хордовых животных, которые вели свободный образ жизни. В процессе метаморфоза асцидии переходят к сидячему образу жизни, в связи с чем упрощается их организация.

Личиночная форма амфибий – головастик, для которого характерны жаберные щели, боковая линия, двухкамерное сердце, один круг кровообращения (рис. 7.8). В процессе метаморфоза, происходящего под влиянием гормона щитовидной железы, рассасывается хвост, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются легкие и второй круг кровообращения. Обращает внимание сходство ряда черт строения головастиков и рыб (боковая линия, строение сердца и кровеносной системы, жаберные щели).

Примером метаморфоза может служить также развитие насекомых. Гусеницы бабочек (рис. 7.9) или личинки стрекоз резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных. Таким образом, метаморфоз связан с переменой образа жизни и среды обитания.

Значение метаморфоза заключается в том, что личинки могут самостоятельно питаться и растут, накапливая клеточный материал для формирования постоянных органов, свойственных взрослым животным. Кроме того, свободноживущие личинки прикрепленных или паразитических животных играют важную роль в расселении вида, в расширении ареала их обитания. Смена образа жизни или среды обитания в процессе индивидуального развития в результате того, что личиночные формы некоторых животных живут в иных условиях и имеют другие источники питания, чем взрослые особи, снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида.

Рис. 7.8. Последовательные стадии (1–6) метаморфоза амфибий (лягушка)

Постэмбриональный период развития имеет разную продолжительность. Один из вариантов – поденки, которые в личиночном состоянии живут 2–3 года, а в половозрелом – от 2–3 часов до 2–3 дней, в зависимости от видовой принадлежности. В большинстве же случаев постэмбриональный период более продолжителен. У человека он включает дорепродуктивный период, характеризующийся интенсивным ростом и завершающийся половым созреванием, репродуктивный период (стадию зрелости) и стадию старости (пострепродуктивный период).

У млекопитающих и человека наблюдается известная зависимость продолжительности жизни от длительности полового созревания и беременности. Обычно продолжительность жизни превышает дорепродуктивный период онтогенеза в 5–8 раз (табл. 7.1).

Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. Различают рост неопределенный, продолжающийся в течение всей жизни, и определенный, ограниченный каким-то сроком. Неопределенный рост наблюдается у древесных форм растений, некоторых моллюсков, из позвоночных – у рыб, крыс.

У многих животных рост прекращается вскоре после достижения полового созревания. У человека рост заканчивается к 20–25 годам. В старческом же периоде происходит некоторое уменьшение размеров тела, изменяется характер деятельности эндокринных желез, прекращается гаметогенез и ослабевают физиологические функции.

Рис. 7.9. Метаморфоз у бабочки крыжовниковой пяденицы: 1 – взрослая особь, 2 – гусеница, 3 – куколка

Таблица 7.1. Зависимость продолжительности жизни от длительности периода беременности и достижения половой зрелости у млекопитающих

Таким образом, постэмбриональное развитие в основном сводится к росту, половому созреванию и репродукции. У многих просто устроенных животных времени активного размножения предшествует личиночная стадия, завершающаяся метаморфозом.

Summary

Postembryonic development starts with the moment, when the organism hatches from egg-shells or is born. It can be either direct, i.e. ametobolous, or include metamorphosis. Ametobolous development takes place, when an organism, born by mother or hatched from an egg is small, but has all the organs and is similar in appearance to the adult one. During metabolous development larvae, that hatches from the egg, is usually more primitive than adult individuals. It is feeding and growing independently, storing organic material; in the following metamorphosis larval organs are interchanged with structures, typical for adult forms.

Опорные точки

1. Постэмбриональное развитие можно разделить на три периода: дорепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный.

2. Дорепродуктивный период у высокоорганизованных позвоночных сводится к интенсивному росту и половому созреванию.

Вопросы для повторения и задания

1. Какое развитие называют постэмбриональным?

2. Что такое прямое и непрямое постэмбриональное развитие?

3. Приведите примеры строения личинок, свойственные предкам этих животных.

4. Что такое неопределенный рост? Определенный рост? Приведите примеры.

Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».

Терминология

Каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее ему определение, приведенное в правой колонке на русском и английском языках.

Select the correct definition for every term in the left column from English and Russian variants listed in the right column.

Вопросы для обсуждения

В чем заключается биологическое значение личиночной стадии развития?

Приведите примеры различия среды обитания и объектов питания у взрослых особей и их личинок.

iknigi.net