Тема:Багатоклітинні організми. Обмін речовин, енергії, інформації та регуляція функцій у багатоклітинних організмів.
Мета:Сформувати у студентів поняття про будову та регуляцію функцій у багатоклітинних організмів.
План
1.Будова і функції багатоклітинних організмів.
2. Органи багатоклітинних рослин і грибів, регуляція їхніх функцій.
3.Системи органів багатоклітинних тварин.
4. Регуляція життєвих функцій організмів тварин.
Будова і функції багатоклітинних організмів.
У більшості багатоклітинних організмів клітини диференціюються за особливостями будови та функцій, утворюючи різні типи тканин. Різні тканини входять до складу органів. Орган - це певна структура організму, яка складається з тканин різних типів, але, як правило, переважає один із них (наприклад, у серці - м'язова тканина). Кожен орган займає в організмі певне положення, характеризується певними особливостями будови та виконує конкретні функції.
Органи, що виконують спільні функції, утворюють в організмі тварин системи органів, наприклад, дихальну, кровоносну, опорно-рухову, сечостатеву та ін. Органи однієї системи можуть послідовно з'єднуватись один з одним (наприклад, органи травної, дихальної систем) або бути «розкиданими» в організмі (ендокринна система).
Органи різних систем можуть тимчасово об'єднуватись для виконання певної функції, утворюючи функціональну систему органів (наприклад, під час бігу скоординовано функціонують опорно-рухова, дихальна, кровоносна, нервова системи тощо).
Основними властивостями багатоклітинного організму, як і одноклітинного, є обмін речовин, перетворення енергії, здатність до саморегуляції та розмноження. Будь-який організм є відкритою системою: він потребує постійного надходження ззовні енергетичного та будівельного матеріалу. Особливе місце в організмі належить регуляторним системам: нервовій, гуморальній та імунній, які забезпечують його функціонування як єдиного цілого, зокрема зумовлюючи певні реакції на зміни умов зовнішнього та внутрішнього середовища.
Основними відмінностями одноклітинних і багатоклітинних організмів є те, що кожен одноклітинний організм виконує всі життєві функції за допомогою органел чи інших клітинних структур, а кожна з клітин багатоклітинних організмів пристосована до виконання лише однієї чи кількох певних функцій у складі певних тканин, які, в свою чергу, утворюють органи. Тому різні прояви життєдіяльності (живлення, дихання, виділення, транспорт речовин, рух, регуляція обміну речовин, розмноження та індивідуальний розвиток) у багатоклітинних організмів лише частково відбуваються на клітинному рівні, а реалізуються здебільшого в тканинах і органах насамперед завдяки взаємодії цих структур. Усі життєві процеси багатоклітинних організмів регулюються різноманітними біологічно активними речовинами, а у більшості тварин — ще й нервовою, ендокринною та імунною системами.
Органи багатоклітинних організмів поділяють на вегетативні та генеративні. Перші забезпечують обмін речовин, рух, ріст тощо, другі спеціалізовані для здійснення процесів розмноження.
Багатоклітинні тварини та рослини по-різному реалізують свої життєві функції, що насамперед залежить від способу живлення - гетеротрофного у тварин і автотрофного - у рослин. Проте деякі процеси життєдіяльності цих організмів можуть здійснюватися подібно.
Рослини як автотрофні організми дістають необхідні для процесів біосинтезу речовини з грунту (розчини мінеральних солей) та повітря (вуглекислий газ), а необхідну енергію — від сонячного проміння. Рослини, на відміну від тварин, ведуть переважно прикріплений спосіб життя, у них відсутні нервова система, органи чуттів, спеціалізовані травна, дихальна, видільна системи тощо. Провідні тканини забезпечують транспорт води, розчинів мінеральних та органічних сполук, біологічно активних регуляторних речовин.
Багатоклітинні тварини як гетеротрофи активно використовують різні джерела живлення, багаті на органічні сполуки. Вони мають органи чуттів, нервову та опорно-рухову системи, структури для захоплення та перероблення їжі (травна система). Це сприяло інтенсифікації обміну речовин і перетворенню енергії, забезпечило активний спосіб життя, а у теплокровних тварин (птахи, ссавці) зникла залежність температури тіла від умов довкілля.
У тварин є особливі системи ефективного транспорту кисню до окремих тканин і клітин (дихальна та кровоносна) та розподілу речовин між різними частинами організму (лімфатична і кровоносна системи, порожнинні рідини), а також спеціальні органи виділення, які, крім виведення з організму продуктів обміну, водночас беруть участь у підтриманні гомеостазу.
Органи багатоклітинних рослин і грибів, регуляція їхніх функцій.
У багатоклітинних нижчих рослин (водоростей) і грибів, унаслідок відсутності диференційованих тканин, вегетативні органи чітко не виражені: тіло водоростей має назву слань (талом), а грибів - грибниця (міцелій), яка становить собою сукупність нитчастих утворів (гіфів).
У вищих рослин, як вам відомо, вегетативними органами є пагін і корінь. Ці органи здатні видозмінюватись унаслідок набуття ними нових функцій. Всі вегетативні органи та більшість їхніх видозмін часто здатні до вегетативного розмноження.
Корінь- це вегетативний орган, який забезпечує закріплення рослини в грунті, всмоктування грунтового розчину солей та його транспорт до надземних частин рослини, а його видозміни - запасання поживних речовин (коренеплоди, кореневі бульби), прикріплення пагонів до субстратів (причіпки, ходульні корені) тощо. Різні види коренів (головний, бічні, додаткові) формують кореневу систему.
Пагін складається з осьової частини (стебла), на якому розташовані листки та бруньки. На деяких пагонах, так званих репродуктивних, розміщені також генеративні органи (квітки). Стебло забезпечує взаємозв'язок органів рослини між собою, транспортує різні речовини, утворює і несе на собі листки та квітки. Листок виконує функції фотосинтезу, газообміну та випаровування води (транспірації).
Бруньки — це зачаткові пагони. Вегетативні бруньки складаються із зачаткового стебла з конусом наростання та зачаткових листочків. Генеративні - містять зачатки квіток або суцвіть.
Органи нестатевого розмноження рослин і грибів називають спорангіями. Вони розміщені або поодиноко, або зібрані разом у складні структури (стробіли хвощів та плаунів, плодові тіла грибів).
Органи статевого розмноження забезпечують утворення та дозрівання статевих клітин, процеси запліднення, а у насінних рослій (голо- та покритонасінних) - ще й запилення. Жіночі статеві органи вищих спорових рослин (мохів, папоротей, хвощів, плаунів) та голонасінних мають назву архегонії, а чоловічі - антеридії. У покритонасінних рослин органом насіннєвого розмноження є квітка.
Функції рослинного організму (росту, розвитку тощо) регулюються: за допомогою біологічно активних сполук - фітогормонів, які виробляються спеціалізованими тканинами вищих рослин. Незначні кількості цих сполук можуть значно впливати на різні життєві функції рослин, прискорюючи або гальмуючи їх. Фітогормони транспортуються від місця їхнього утворення до місця дії по провідних тканинах або безпосередньо від однієї клітини до іншої.
За допомогою біологічно активних сполук (фітонцидів, алкалоїдів) рослини можуть впливати на особин свого або інших видів рослин, мікроорганізмів, тварин.
Рослини здатні сприймати зміни довкілля і певним чином на них реагувати. Ці реакції дістали назву тропізмів та настій. Тропізми - це ростові рухи органів рослин у відповідь на подразник, що має певну спрямованість Так, ростові реакції на світло називають фототропізмом, на силу тяжіння землі — геотропізмом, на хімічні сполуки — хемотропізмом. Якщо рухи рослини спрямовані у бік подразника, то такі тропізми називають позитивними, якщо в протилежний бік - негативними. В основі тропізмів лежить явище подразливості. Ці реакції спостерігають в органах рослин, які ростуть. Як правило, тропізми є результатом нерівномірного поділу клітин на різних боках органів унаслідок відповідного розподілу фітогормонів росту.
Настіїявляють собою рухи органів рослин у відповідь на дію подразників, що не мають певного спрямування (зміна освітленості, температури). Прикладом настій можуть слугувати відкривання та закривання віночка квітки у відповідь на зміну освітленості (фотонастії), згортання листків при змінах температури (термонастіі), закривання листків комахоїдних рослин як реакція на рухи комахи (сейсмонастії) тощо. Настії можуть бути пов'язані з розтягуванням органів через нерівномірний ріст або зміну тургорного тиску в певних групах клітин унаслідок коливань концентрації клітинного соку.
Системи органів багатоклітинних тварин.
Основними системами органів багатоклітинних тварин є опорно-рухова, травна, видільна, кровоносна, дихальна, нервова, ендокринна та статева.
Травна система забезпечує надходження в організм поживних речовин, їхнє перероблення, всмоктування продуктів травлення та виведення з організму неперетравлених решток їжі. Травлення — сукупність процесів, що забезпечують механічне та хімічне (за участю травних ферментів) розщеплення їжі на компоненти, які можуть засвоюватись організмом та включатись в обмін речовин. Як правило, травлення починається в порожнині кишечнику, а завершується в клітинах його епітелію. Ферменти, розміщені на поверхні епітеліальних клітин кишечнику, забезпечують мембранне, або пристінкове травлення.
Багато тварин вводять свої травні ферменти в тіло інших організмів (павуки, деякі клопи, попелиці, цикади, деякі круглі черви) або інші субстрати (личинки мух, що мешкають у гниючій органіці), а потім усмоктують перетравлені або напівперетравлені речовини в кишечник.
Розподільні функції в найпростішому випадку виконує порожнинна рідина, яка заповнює проміжки між органами (круглі черви). В інших організмів (членистоногі, молюски, кільчасті черви, хордові) ці функції виконують декілька систем, провідна роль серед яких належить кровоносній.
Кровоносна система складається із судин і центрального пульсуючого органа - серця (в організмів, позбавлених серця, наприклад кільчастих червів, ланцетників, його функції беруть на себе деякі судини, стінки яких мають добре розвинені м'язи). Кровоносна система може бути замкненою та незамкненою. Якщо кров протікає тільки по системі судин і не потрапляє в порожнину тіла, така кровоносна система має назву замкненої (кільчасті черви, більшість хордових тварин). Якщо ж судини відкриваються в порожнину тіла і частина кровообігу відбувається в проміжках між органами, кровоносна система називається незамкненою (членистоногі, молюски). При цьому кров змішується з порожнинною рідиною, утворюючи рідину подвійної природи - гемолімфу. Кровоносна система забезпечує транспорт та перерозподіляє поживні речовини, гази, біологічно активні сполуки, виведення продуктів обміну. Кровоносна та лімфатична системи забезпечують захисні реакції організму.
Дихальна система забезпечує газообмін між організмом і довкіллям. Деякі мешканці водойм і суходолу не мають диференційованої дихальної системи, газообмін у них відбувається крізь зволожені покриви, тому у посушливих місцях вони існувати не можуть. Кисень, який надходить в організм, транспортується по ньому за участю розподільних механізмів (кровоносної системи, порожниної рідини). Лише у членистоногих, які мають трахеї, кисень безпосередньо надходить до органів і тканин по їхніх розгалуженнях.
Органи виділення (екскреції) - це спеціалізовані утвори, різноманітні за будовою та функціями. Крім цих спеціалізованих органів, у виділенні продуктів обміну можуть брати участь й інші утвори (у ссавців — потові та сальні залози, розташовані в шкірі, органи дихання, у комах - жирове тіло).
Опорно-рухова система забезпечує зміну положення тіла тварин, рухи окремих органів та організму в цілому. У різних груп червів опорно-рухова система представлена шкірно-м'язовим мішком та гідроскелетом. В інших тварин є твердий зовнішній (членистоногі) чи нвнутрішній (хордові) скелет, до певних елементів якого прикріплюються м'язи.
Статева система тварин представлена статевими залозами, які продукують статеві клітини, та протоками, через які вони виводяться. Статева система виконує функцію розмноження, завдяки чому забезпечується безперервна послідовність поколінь.