Пособие по Биологии

Пименов А.В., Гончаров О.В.

Пособие по

Биологии

Для поступающих в вузы

Авторы: Пименов А.В., Гончаров О.В.

Оглавление

От авторов. 11

Раздел 1. Царство Растения (Plantae) 12

Введение. 12

Морфология и анатомия растений. 13

Глава 1. Особенности строения растительных клеток. 14

Глава 2. Растительные ткани. 19

2.1. Образовательные ткани (меристемы) 19

2.2. Покровные ткани. 20

2.3. Механические (арматурные) ткани. 22

2.4. Проводящие ткани. 23

2.5. Основные ткани. 24

2.6. Выделительные ткани. 25

Глава 3. Вегетативные органы.. 26

3.1. Корень и корневые системы.. 26

3.1.1. Морфология корня. 26

3.1.2. Анатомическое строение корня. 28

3.1.3. Корневые системы.. 30

3.1.4 Почва. 30

3.1.5. Удобрения. 31

3.1.4. Физиология корня. 33

3.2. Побег и системы побегов. 37

3.2.1. Морфология побега. 38

Внешнее строение побега. 38

Почки. 39

3.2.2. Развитие побега из почки. 40

3.2.3. Образование системы побегов. Ветвление. 41

3.2.4. Видоизменения побега. 42

3.2.5. Стебель — осевой орган побега. 45

Общая характеристика стебля. 45

Анатомия стебля. 45

Транспорт веществ по стеблю.. 47

3.2.6. Лист — боковой орган побега. 48

Морфология листа. 49

Анатомия листа. 53

Функции листа. 54

Видоизменения листа. 56

Листопад. 57

Глава 4. Размножение растений. 58

4.1. Бесполое размножение. 58

4.2. Вегетативное размножение растений. 59

4.3. Половое размножение. 66

Глава 5. Генеративные органы.. 67

5.1. Цветок. 67

5.1.1. Морфология цветка. 67

5.1.2. Соцветия. 75

5.1.3. Опыление. 77

5.1.4. Оплодотворение. Образование плодов и семян. 78

5.2. Семя. 79

5.2.1. Состав семян. 79

5.2.2. Строение семени. 80

5.2.3. Типы семян. 80

5.2.4. Условия прорастания семян. 81

5.3. Плод. 82

5.3.1. Околоплодник. 83

4.3.2. Классификация плодов. 83

Систематика растений. 87

Глава 6. Низшие растения, или Водоросли. 87

6.1. Красные водоросли, или багрянки. 89

6.2. Отдел Бурые водоросли. 90

6.3. Отдел Зеленые водоросли. 92

6.4. Значение водорослей. 96

Высшие растения. 97

Глава 7. Отдел Моховидные (Bryophyta) 97

Значение мхов. 100

Глава 8. Отдел Плауновидные (Lecopodiophyta). 101

Значение плаунов. 102

Глава 9. Отдел Хвощевидные (Equisetophyta) 102

Значение хвощей. 104

Глава 10. Отдел Папоротниковидные (Polypodiophyta) 105

Семенные растения. 107

Глава 11. Отдел Голосеменные (Gimnospermae) 107

Глава 12. Отдел Покрытосеменные (Angiospermae) 111

12.1. Двудольные растения. 113

11.2. Однодольные растения. 118

Раздел 2. Царство Грибы (Mycota) 120

Глава 13. Отдел Грибы.. 120

13.1.1. Плесневые грибы. Дрожжи. 121

13.1.2. Шляпочные грибы.. 123

13.1.3. Грибы-паразиты растений. 125

13.1.4. Значение грибов. 126

13.2. Отдел Лишайники (Lichenophyta Lichenes) 127

13.2.1. Морфология лишайников. 127

13.2.2. Физиология лишайников. 128

13.2.3. Значение лишайников. 129

Раздел 3. Царство Дробянок (Mychota) 130

Глава 14. Бактерии. 130

14.1. Морфология бактерий. 130

14.2. Физиология бактерий. 134

14.3. Значение бактерий. 136

Основные вопросы для повторения. 138

Ткани. 138

Корень. 138

Побег. 138

Лист. 139

Цветы и соцветия. 139

Плоды и семена. 139

Классификация цветковых. 139

Грибы.. 140

Водоросли. 140

Лишайники. 140

Моховидные. 140

Папоротникообразные. 141

Голосеменные. 141

Раздел 4. Царство Животные (Zoa) 142

Глава 15. Подцарство Простейшие (Protozoa) 145

15.1. Общая характеристика. 145

15.2. Тип Корнежгутиковые (Sarcomastigophora) 146

15.2.1. Класс Корненожки, или Саркодовые (Sarcodina) 146

15.2.2. Класс Жгутиконосцы (Mastigophora) 147

15.2.3. Тип Инфузории, или Ресничные (Ciliophora) 150

15.2.4. Тип Споровики (Sporozoa) 152

Подцарство Многоклеточные. 154

Глава 16. Тип Кишечнополостные (Coelenterata) 154

16.1. Появление многоклеточных животных. 154

16.2. Общая характеристика типа. 155

16.2. Класс Гидроидные полипы (Hydrozoa). 156

16.3. Класс Сцифоидные медузы (Scyphozoa) 157

Глава 17. Тип Плоские черви (Plathelminthes) 159

17.1. Общая характеристика типа. 159

17.2. Класс Ресничные (Turbellaria) 161

17.3. Класс Сосальщики (Trematoda) 163

17.4. Класс Ленточные (Cestoda) 166

Первичнополостные. 169

Глава 18. Тип Круглые черви (Nemathelminthes) 169

18.1. Общая характеристика типа. 169

18.2. Строение и жизнедеятельность нематод. 170

Вторичнополостные. 174

Глава 19. Тип Кольчатые Черви (Annelida) 174

19.1. Общая характеристика типа. 174

19.2. Строение и жизнедеятельность. 175

Глава 20. Тип Моллюски (Mollusca) 180

Класс Двустворчатые (Bivalvia), Класс Брюхоногие (Gastropoda) 180

20.1. Общая характеристика типа. 180

20.2. Строение и жизнедеятельность. 181

Глава 20. Тип Членистоногие (Arthropoda) 188

20.1. Общая характеристика типа. 188

20.2. Подтип Жабродышащие (Branchiata) Класс Ракообразные (Crustacea) 189

20.3. Подтип Хелицеровые (Chelicerata) Класс Паукообразные (Arachnida) 193

20.4. Подтип Трахейные (Tracheata) Класс Насекомые (Insecta) 199

Строение и жизнедеятельность. 199

Глава 21. Тип Хордовые (Chordata) 208

Подтип Бесчерепные (Acrania) Класс Головохордовые (Cephalochordata) 208

21.1. Общая характеристика типа. 208

21.2. Ланцетник. 210

Подтип Позвоночные (Vertebrata) Надкласс Рыбы (Pisces) 214

21.3. Характеристика подтипа. 214

21.4. Характеристика надкласса. 217

21.5. Класс Хрящевые рыбы (Сhondrichtyes) 218

21.6. Класс Костные рыбы (Osteichtyes) 219

Надкласс Наземные позвоночные (Tetrapoda) 227

Класс Земноводные (Amphibia) 227

21.7. Характеристика класса. 227

21.8. Строение и жизнедеятельность. 228

Класс Пресмыкающиеся (Reptilia) 237

21.9. Характеристика класса. 237

21.10. Строение и жизнедеятельность. 237

Класс Птицы (Aves) 246

21.11. Характеристика класса. 246

21.12. Строение и жизнедеятельность. 247

Класс Млекопитающие (Mammalia) 260

21.13. Общая характеристика класса. 260

21.14. Строение и жизнедеятельность. 261

Основные вопросы для повторения. 277

Простейшие. 277

Кишечнополостные. 277

Плоские черви. 277

Круглые черви. 278

Кольчатые черви. 278

Членистоногие, ракообразные. 278

Членистоногие, Паукообразные. 279

Членистоногие, Насекомые. 279

Головохордовые. 279

Рыбы.. 280

Земноводные. 280

Пресмыкающиеся. 280

Птицы.. 281

Млекопитающие. 281

Раздел 5. Человек. 282

Глава 22. Общее знакомство с организмом человека. 282

22.1. Человек и окружающая среда. 282

22.2. Строение и свойства клеток. 282

22.3. Ткани. 284

22.4. Органы, системы органов. 287

Глава 23. Опорно-двигательная система. 288

23.1. Скелет. 288

23.2. Мышцы. 292

Глава 24. Кровь. 294

24.1. Виды внутренней среды.. 294

24.2. Эритроциты, переливание крови. 295

24.3. Свертывание крови. 297

24.4. Лейкоциты, иммунитет. 298

Глава 25. Кровообращение. 300

25.1. Органы кровообращения. Сердце. 300

25.2. Работа сердца. Регуляция работы.. 302

25.3. Круги кровообращения. 304

25.4. Кровяное давление. Движение крови. 304

25.5. Лимфа. Лимфатические сосуды и узлы.. 306

Глава 26. Дыхательная система. 307

26.1. Строение органов дыхания. 307

26.2. Жизненная емкость легких. 309

26.3. Газообмен в легких и тканях. 309

26.4. Регуляция дыхания. 310

Глава 27. Пищеварительная система. 311

27.1. Функции органов пищеварения. 311

27.2. Строение пищеварительной системы. 312

27.3. Пищеварение в ротовой полости. 312

27.4. Пищеварение в желудке. 314

27.5. Пищеварение в кишечнике. 315

Глава 28. Обмен веществ и энергии. 318

28.1. Общая характеристика. 318

28.2. Белковый обмен. 318

28.3. Углеводный обмен. 319

28.4. Жировой обмен. 320

28.5. Водно-солевой обмен. 320

28.6. Витамины.. 321

Глава 29. Выделительная система. 323

29.1. Строение и функции. 323

29.2. Образование мочи. 325

29.3. Регуляция мочевыделения. 326

Глава 30. Эндокринная система. 326

30.1. Железы организма. 326

30.2.Гипоталамо-гипофизарная система. 327

30.3. Щитовидная, паращитовидные железы, надпочечники. 329

30.4. Поджелудочная железа, половые железы.. 331

Глава 31. Нервная система. 333

31.1. Строение и функции. 333

31.2. Строение и функции спинного мозга. 333

31.3. Строение и функции головного мозга. 335

31.4. Автономная нервная система. 337

Глава 32. Органы чувств (Анализаторы) 339

32.1. Понятие об анализаторах. 339

32.2. Зрительный анализатор. 340

32.3. Слуховой и вестибулярный анализаторы.. 343

32.4. Кожный анализатор. 346

Глава 33. Высшая нервная деятельность. 348

33.1. Создание учения о ВНД. Рефлексы.. 348

Глава 34. Размножение и развитие человека. 351

34.1. Мужская половая система. 351

34.2. Женская половая система. 352

34.3. Менструальный цикл: 353

Основные вопросы для повторения. 356

Общее знакомство с организмом человека. 356

Опорно-двигательная система. 356

Кровь. 357

Кровообращение. 358

Дыхательная система. 359

Пищеварительная система. 360

Обмен веществ и энергии. 361

Выделительная система. 362

Нервно-гуморальная регуляция. 362

Органы чувств. 364

Высшая нервная деятельность. 364

Размножение и развитие человеческого организма. 365

Раздел 6. Общая биология. 366

Глава 35. Введение в цитологию.. 366

35.1. Предмет и содержание цитологии. 366

35.2. Развитие представлений о клетке. 367

35.3. Общая характеристика химического состава клетки. 369

35.4. Неорганические вещества клетки. 369

35.5. Органические вещества. 372

35.5.1. Белки. 372

35.5.2. Углеводы.. 384

35.5.3. Липиды.. 389

35.5.4. Нуклеиновые кислоты.. 393

35.5.5. Рибонуклеиновые кислоты.. 399

35.5.6.Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) 401

Глава 36. Строение клетки. 402

36.1. Клеточные мембраны.. 403

36.2. Цитоплазма. Органоиды.. 409

36.3. Ядро. 419

Глава 37. Обмен веществ. 423

37.1. Общая характеристика. 423

37.2. Биосинтез белков, код ДНК, транскрипция. 424

37.3. Трансляция. 427

37.4. Фотосинтез. 429

37.5. Энергетический обмен. 432

Глава 38. Размножение и развитие. 435

38.1. Бесполое размножение. 435

38.2. Половое размножение. 437

38.3. Деление клеток. 438

38.4. Онтогенез, или индивидуальное развитие организмов. 447

38.5. Эмбриональное развитие. 456

38.6. Постэмбриональное развитие. 464

Глава 39. Неклеточные формы жизни. 465

Глава 40. Основы генетики и селекции. 471

40.1. Введение в генетику. 471

40.2. Законы Менделя. 473

40.3. Сцепленное наследование. 482

40.4. Генетика пола. 485

40.5. Наследование признаков, сцепленных с полом.. 486

40.6. Генотип целостная, исторически сложившаяся система генов. 488

40.7. Генетика человека. 493

40.8. Генетика популяций. 497

40.9. Изменчивость. 500

Глава 41. Основы селекции. 509

41.1. Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений 509

41.2. Основные методы селекции растений. 510

41.3. Основные методы селекции животных. 514

41.4. Селекция микроорганизмов. Биотехнология. 516

Глава 42. Эволюционное учение. 519

Развитие биологии в додарвиновский период. 519

42.1. Карл Линней, креационизм.. 519

42.2. Жан Батист Ламарк, трансформизм.. 520

Основные положения эволюционной теории Дарвина. 521

42.3. Чарлз Роберт Дарвин. 521

42.4. Ч.Дарвин об искусственном отборе. 522

42.5. Ч.Дарвин о естественном отборе и дивергенции. 523

42.6. Формы естественного отбора. 526

42.7. Факторы эволюции. 527

42.8. Приспособленность организмов. 527

42.9. Вид. Критерии вида. 529

42.10. Популяция единица вида и эволюции. Микроэволюция. 530

42.11. Видообразование. 531

42.12. Главные направления эволюции. 533

42.13. Доказательства эволюции. 536

Глава 43. Возникновение и развитие жизни на Земле. 539

43.1. Теории возникновения жизни на Земле. 539

43.2. Эволюция пробионтов. Теория симбиогенеза. 543

43.3. Развитие жизни на Земле. 546

Глава 44. Происхождение человека. 551

44.1. Доказательства происхождения человека от животных. 551

44.2. Антропогенез. 553

44.3. Человеческие расы, их происхождение и единство. 557

Глава 45. Основы экологии. 558

45.1. Предмет и задачи экологии. 558

45.2. Экологические факторы.. 559

45.3. Абиотические факторы среды.. 560

45.4. Биотические факторы среды.. 563

45.5. Популяция: структура и регуляция численности. Экологическая ниша. 564

45.6. Рациональное использование видов. 566

45.7. Экосистемы. Характеристика экосистемы.. 568

45.8. Смена биогеоценозов. Искусственные биогеоценозы.. 571

45.9. Биосфера и ее границы.. 572

45.10. Живое вещество и его функции. 577

45.11. Человек и биосфера. 577

Основные вопросы для повторения. 580

Химический состав клетки. 580

Строение клетки. 581

Обмен веществ. 581

Размножение и развитие. 583

Основы генетики. 584

Основы селекции. 586

Эволюционное учение. 587

Возникновение и развитие жизни на Земле. 588

Происхождение человека. 590

Основы экологии. 590

Список рекомендуемой литературы.. 592

От авторов

Пособие написано в соответствии с действующей программой по биологии для поступающих в вузы. Предназначено для абитуриентов, слушателей подготовительных отделений, учащихся колледжей, лицеев, гимназий с углубленным изучением биологии, учащихся обычных школ, увлекающихся биологией, учителей биологии.

Книга состоит из четырех разделов: растения, животные, человек, общая биология. Большое количество дополнительного материала, классические схемы и рисунки ко всем разделам, структурированность изложения, вопросы для самоконтроля в конце каждого раздела делают ее полезной как для учащихся при самостоятельном изучении курса биологии, так и для преподавателей биологии средних учебных заведений.

Пособие написано учителями, многие годы успешно готовящими абитуриентов к поступлению в вузы с биологическим профилем. При изучении материала особое внимание нужно обращать на термины, выделенные курсивом. Рисунки, иллюстрирующие изложенный материал, облегчают понимание. Вопросы для самоконтроля находятся в конце каждого раздела, распределены по главам, и сформулированы по важнейшим проблемам главы.

При написании пособия были использованы вузовские учебники и специальная литература отечественных и зарубежных авторов, список литературы приводится в конце пособия.

Авторы выражают глубокую благодарность Коннычевой Г.Г., с легкой руки которой была написана эта книга.

Особая благодарность научному руководителю и рецензенту доктору биологических наук, профессору Московского государственного педагогического университета Шаровой И.Х. за просмотр рукописи и ценные замечания и рекомендации по ее содержанию и структуре.

Раздел 1. Царство Растения (Plantae)

Введение

Царство растений объединяет около 300 тыс. видов. Существует целый ряд признаков, отличающих растения от других эукариотических организмов:

© Клетка растений окружена целлюлозной клеточной стенкой, имеет пластиды, крупные, постоянно существующие вакуоли, заполненные клеточным соком, центриоли отсутствуют, основным запасным веществом является крахмал или близкие по строению и химическим свойствам углеводы (например, багрянковый крахмал).

© Для растений характерны особые ростовые движения — тропизмы и настии. Тропизмы — движения, связанные с ростом частей тела растения, вызванные односторонним воздействием какого-либо фактора среды (например, рост стебля в сторону света). Настии — движения в ответ на изменение факторов среды, действующих ненаправленно (например, движения лепестков цветка при смене дня и ночи).

Многообразие условий на нашей планете обусловило появление огромного разнообразия жизненных форм растений. Жизненная форма — внешний вид (габитус) растения, отражающий их приспособленность к условиям среды. Она возникает в результате естественного отбора в определенных условиях среды и отражает приспособленность растений ко всему комплексу экологических факторов. Например, ель в лесной зоне — дерево, а на севере и в высокогорье — кустарник или стланник. Основными жизненными формами растений являются:

Без растений не возможно существование гетеротрофных организмов, так как они способны аккумулировать солнечную энергию и синтезировать органические вещества, необходимые для других живых организмов. Как первичные продуценты органического вещества, растения являются начальным звеном цепей питания гетеротрофных организмов. При создании органического вещества растения извлекают из атмосферы углекислый газ и выделяют кислород, создавая тем самым условия для существования большинства живых организмов на нашей планете.

Растения образуют разнообразные сообщества. Причем преимущественно растения определяют характер конкретного сообщества, обеспечивая разнообразие экологических условий для других организмов.

Морфология и анатомия растений

Дифференциация тела растений произошла в связи с их выходом на сушу. Попав в более контрастные условия окружающей среды, растения были вынуждены… Органом называют часть растения, имеющую определенное строение и выполняющую… Глава 1. Особенности строения растительных клеток

Глава 2. Растительные ткани

Ткань—группа сходных по происхождению и строению клеток и неклеточных структур, образующих структурно-функциональный комплекс и выполняющих одинаковые функции.

Обычно при классификации учитывают функции, структуру, происхождение и местоположение тканей. Различают шесть основных групп (систем) тканей:

¨ апикальная меристема;

¨ латеральная меристема;

¨ интеркалярная меристема;

¨ раневая меристема.

¨ эпидерма;

¨ перидерма (пробка);

¨ корка (ритидом);

¨ эпиблема.

¨ ассимиляционная (хлорофиллоносная) паренхима (хлоренхима);

¨ запасающая паренхима.

¨ колленхима;

¨ склеренхима.

¨ ксилема;

¨ Флоэма.

¨ наружные секреторные структуры;

¨ внутренние секреторные структуры.

Образовательные ткани (меристемы)

По происхождению различают: © Рис. 3. Конус нарастания: 1 —… © Вторичные меристемы. Возникают на базе первичных. Обеспечивают рост органов преимущественно в ширину.

Покровные ткани

Как правило, покровными тканями называют ткани, покрывающие тело растения и взаимодействующие с внешней средой. Они защищают внутренние ткани от… К собственно покровным тканям относятся: Эпидерма Рис. 4. Строение устьица: 1 — замыкающие клетки; 2 — устьичная щель; 3 —…

Механические (арматурные) ткани

периферии, в корнях — в центре. Состоят из клеток с толстыми стенками, часто одревесневшими. Колленхима Развита главным образом в стеблях, черешках и листьях двудольных растений. Как… Наиболее важная механическая ткань высших растений. По происхождению бывает первичной (если она образовалась из…

Проводящие ткани

Рис. 6. Образование сосудов. Состоит из сосудов и трахеид, осуществляющих восходящий ток воды и… Вытянутые по длине оси органа клетки с сильно скошенными торцевыми стенками.… Образованы из отдельных члеников, бывших ранее клетками (рис. 6). Это длинные микроскопические трубки. Торцевые стенки…

Основные ткани

Наиболее типична для листьев и зеленых ассимилирующих стеблей. Содержит хлоропласты и выполняет функцию фотосинтеза. Клетки округлой или несколько… Преимущественно развита в осевых органах, органах репродуктивного и…

Выделительные ткани

Эволюционно связаны с покровными тканями. Они выделяют различные химические вещества, играющие определенное значение в жизни растений: одни… © нектарники — специализированные железистые выросты, вырабатывающие нектар; … © гидатоды — многоклеточные образования, выделяющие капельножидкую воду и растворенные в ней соли;

Глава 3. Вегетативные органы

Корень и корневые системы

Рис. 8. Виды корней. 1 — главный корень; 2 — боковой корень; 3 — придаточный

Корень — осевой орган, обладающий способностью к неограниченному росту и свойством положительного геотропизма.

Функции корня:

Морфология корня

© Главный корень — корень, развивающийся из зародышевого корешка. Для него в наибольшей степени (у большинства растений) характерны неограниченный… © Боковые корни — корни, развивающиеся на другом корне любого происхождения и… © Придаточные корни — корни, развивающиеся от стеблей, листьев, старых корней. Появляются за счет деятельности…

Анатомическое строение корня

Первичная покровная ткань корня. Состоит из одного ряда плотно сомкнутых клеток, имеющих выросты — корневые волоски. Первичная кора … Первичная кора состоит из живых тонкостенных клеток в периферической части… © Экзодерма. Располагается непосредственно под эпиблемой. Наружная часть первичной коры. Клетки многоугольные, плотно…

Корневые системы

Рис. 11. Типы корневых систем.

Корневая система—это совокупность всех корней растения. В образовании корневой системы участвуют главный корень, боковые и придаточные корни. По форме различают 2 основных типа корневых систем (рис. 11):

Почва

Для нормального роста и развития растений необходимы вода и питательные вещества, источником которых является почва. Почвой называют верхний корнеобитаемый, плодородный слой земной коры.

Любая почва состоит из трех главных компонентов:

Твердая фаза на 90% и более состоит из минералов и примерно на 10% из органических веществ — гумуса, образованного остатками растительного и животного происхождения. Именно количества в почве гумуса определяет ее плодородие. Содержание гумуса можно определить по цвету почвы — чем больше в почве гумуса, тем более интенсивна ее темная окраска

Жидкая фаза представляет собой водный раствор различных минеральных солей, углекислоты, минеральных и органических кислот. Она служит непосредственным источником питательных веществ для растений.

Газообразная фаза служит источником кислорода для дыхания корней.

В основе классификации почв лежит размер частиц твердой фазы — от крупного гравия (свыше 2 мм в диаметре) до глины (диаметр частиц менее 0,002 мм). Различают каменистые, песчаные, суглинистые (50% песка, 25% пыли и 25% глины) и подзолистые почвы. Самыми благоприятными для произрастания растений являются черноземы — почвы, богатые перегноем. От механического состава почвы зависит ее влаго- и воздухоемкость.

Помимо гумуса почва содержит большое количество бактерий и грибов, принимающих участие в разложении органических остатков.

Удобрения

Удобрения делят на две группы: © органические (навоз, торф, навозная жижа, птичий помет, фекалии, компосты,… © минеральные — азотные, фосфорные, калийные и другие промышленные удобрения, а их местных удобрений — зола. …

Физиология корня

Возьмем 3-4 дневные проростки семян фасоли, нанесем на развивающийся корень тушью тонкие метки на расстоянии 1 мм друг от друга и поместим их во… Данный факт используется в практической деятельности человека. При пересадке… Рис. 12. Рост корня в длину. …

Побег и системы побегов

Побег — надземный осевой орган растения, обладающий способностью неограниченного роста и отрицательным геотропизмом. Побег представляет собой стебель с расположенными на нем листьями и почками. Различают:

В ряде случаев побеги, видоизменяясь, могут выполнять и другие функции: увеличение общей поверхности растения за счет ветвления, накопление запаса питательных веществ, вегетативное размножение и т.д.

Морфология побега

Внешнее строение побега

© Укороченные побеги — побеги со слабо развитыми короткими междоузлиями, у которых узлы сильно сближены (плодушки яблони, груши, смородины). К… © Удлиненные побеги — побеги с длинными междоузлиями (вегетативные побеги… ну междоузлия, заканчивающегося цветком или соцветием. Такой побег называют цветочной стрелкой (лук, тюльпан).

Почки

Помимо листьев, на стеблях располагаются почки. Почка представляет собой укороченный зачаточный побег.

По составу и функции почки бывают (рис. 18):

© Вегетативные почки, из которых развиваются побеги с листьями (у большинства растений). Внутри почки находится зачаточный стебель, заканчивающийся конусом нарастания и зачаточные листья. В пазухах зачаточных листьев закладываются зачатки пазушных почек.

© Вегетативно-генеративные (смешанные) — почки, из которых развиваются облиственные побеги с цветками (яблоня, груша, сирень). Эти почки похожи на вегетативные, но конус нарастания превращен в зачаточный цветок или соцветие.

Рис. 18. Виды почек: А — вегетативная почка; Б — генеративная почка; В — вегетативно-генеративная почка; 1 — зачаточный стебель; 2 — почечные чешуи; 3 — зачаточные цветки; 4 — зачаточные листья.

По местоположению на стебле почки бывают:

Различают:

¨ пазушные почки — почки, развивающиеся в пазухах листьев;

¨ придаточные почки — любые не верхушечные и не пазушные почки; они возникают на взрослых частях стебля, корня и листа из внутренних тканей.

Развитие побега из почки

Развитие побега из почки начинается в разрастания листовых зачатков и роста междоузлий. Почечные чешуи быстро засыхают и отпадают при развертывании… Развитие побега из почки происходит за счет деятельности верхушечной и… 3.2.3. Образование системы побегов. Ветвление

Видоизменения побега

Видоизменения побега возникают в связи с приобретением им специальных, дополнительных функций. В основном видоизменения носят приспособительный… Различают надземные и подземные видоизменения побегов (рис. 20). © Надземные видоизмененные побеги:

Стебель — осевой орган побега

Общая характеристика стебля

Основные функции: © опорная; © проводящая;

Анатомия стебля

Стебли двудольных растений характеризуются следующими особенностями: © первичное строение рано сменяется вторичным; © кроме эпидермы, развиваются вторичные покровные ткани — перидерма и корка;

Транспорт веществ по стеблю

Вода и минеральные вещества поглощаются растением из почвы корнями поступают в сосуды и трахеиды ксилемы стебля. (Механизм транспорта см. в теме… Главное направление перемещения метаболитов — отток продуктов фотосинтеза… Доказательством транспорта органических веществ служат опыты с "кольцеванием" стеблей древесных растений,…

Лист — боковой орган побега

Как правило, лист — плоский дорсовентральный (разносторонний) орган: верхняя (брюшная) и нижняя (спинная) стороны построены различно. Лист растет только в ограниченный период времени своим основанием путем… У большинства растений лист живет, как правило, в течение одного вегетационного периода, а у вечнозеленых — 1-5 лет…

Анатомия листа

Рис. 29. Внутреннее строение листа: 1 — кутикула; 2 — эпидерма; 3 — ксилема; 4 — флоэма; 5 — волокна; 6 —… Ближе к нижней эпидерме располагается губчатая хлоренхима, осуществляющая преимущественно функции газообмена и транспирации. Клетки губчатой хлоренхимы принимают участие и в…

Функции листа

Фотосинтез — сложный, многоступенчатый процесс. Он представляет собой последовательную цепь окислительно-восстановительных реакций, часть которых… В световой фазе фотосинтеза происходит активирование молекул хлорофилла за… Темновая фаза фотосинтеза включает реакции, идущие за счет энергии, накопленной в световую фазу или при дыхании. В…

Видоизменения листа

Это видоизменение характерно для растений, обитающих в сухом и жарком климате, хотя нередко они возникают и у растений других климатических зон.… Метаморфоз всего листа в колючку характерен для кактусов. У многих астрагалов,… Это нитевидные образования, чувствительные к прикосновению и приспособленные для лазания. У вики, чечевицы, гороха в…

Листопад

Верным признаком старения листа является изменение его окраски. Листья теряют зеленую окраску в результате деградации хлоропластов. Пожелтение и… У однодольных и травянистых двудольных листья постепенно отмирают и… Рис. 33. Образование отделительного слоя: 1 — древесина; 2 — сердцевина; 3 —…

Глава 4. Размножение растений

Размножение является неотъемлемым свойством живых организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и преемственность жизни. Различают две основные формы размножения: бесполое и половое.

Бесполое размножение

Размножение путем деления характерно для одноклеточных водорослей. Деление происходит путем митоза. В результате деления образуются две идентичные… Споры — репродуктивные, одноклеточные образования, при прорастании которых… Споры образуются в органах бесполого размножения — спорангиях или зооспорангиях. У водорослей практически любая клетка…

Вегетативное размножение растений

Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным. Естественное вегетативное размножение Естественное вегетативное размножения является важной характерной особенностью… © фрагментация материнской особи на две или более дочерних в результате перегнивания протонемы или слоевища…

Половое размножение

Гаметы всегда гаплоидны. При слиянии мужской и женской гамет происходит образование зиготы, из которой развивается новый организм. Процесс слияния… Сущность полового процесса едина для всех живых организмов, а его формы… Рис. 39. Типы полового размножения: 1 — изогамия; 2 — гетерогамия; 3 —…

Глава 5. Генеративные органы

Генеративные, или репродуктивные, органы выполняют функцию полового размножения.

Цветок

Цветок — это видоизмененный, укороченный, ограниченный в росте, неразветвленный побег, предназначенный для образования спор и гамет и полового процесса, завершающегося образованием семян и плода. Таким образом, цветок является органом полового и бесполого размножения покрытосеменных растений.

Морфология цветка

У некоторых цветков отдельные части могут отсутствовать. Рис. 40. Строение цветка: 1 — цветоножка; 2 — цветоложе; 3 — чашелистики; 4…

Соцветия

Рис. 49. Простые соцветия: 1 — кисть; 2 — щиток; 3 — колос; 4 — початок; 5 — зонтик; 6 — головка; 7 —… Любое соцветие имеет главную ось (ось соцветия) и боковые оси, которые могут… Соцветие, имеющее только главную ось, на которой располагаются цветки на цветоножках или сидячие, называется простым…

Опыление

© естественное опыление — опыление, происходящее в природе; © искусственное опыление — опыление, осуществляемое человеком. … Естественное опыление бывает двух видов: самоопыление и перекрестное опыление. Самоопыление

Семя

Семя—высокоспециализированный орган полового размножения, расселения и переживания неблагоприятных условий жизни у семенных растений, развивающийся обычно после оплодотворения из семязачатка.

Состав семян

Неорганические вещества семян представлены водой и минеральными веществами. Даже самые сухие на вид семена содержат от 7 до 12% воды. В этом можно… Семена всех растений содержат органические вещества — белки, жиры и углеводы.… Рис. 51. Строение зерновки: 1 — хохолок; 2 — околоплодник; 3 — семенная…

Типы семян

Условия прорастания семян

Плод

Плод — репродуктивный орган покрытосеменных, обеспечивающий семенное размножение. Функции плода: формирование, защита и распространение семян.

Плоды характерны только для цветковых растений. Плод образуется из цветка, как правило, после оплодотворения. Главную роль в образовании плода играет гинецей. Нижняя часть пестика — завязь, содержащая семязачатки, разрастается за счет усиленного деления и увеличения размеров клеток, в которых накапливаются различные вещества (белки, крахмал, сахара, жирные кислоты, витамины и т.д.), и превращается в плод.

Плод состоит из околоплодника и семян, число которых соответствует числу семязачатков. Иногда в образовании плода принимают участие и другие части цветка (тычинки, околоцветник, цветоложе).

Околоплодник

Классификация плодов

Общепринятой классификации плодов нет. Различные классификации строятся на основе следующих признаков:

¨ простой плод — плод, образованный из завязи единственного пестика (горох, вишня, мак);

¨ сложный, или сборный, плод — плод, образованный из нескольких пестиков одного цветка (малина, ежевика, лютик).

У некоторых растений может образовываться соплодие — более или менее сросшиеся в единое целое плоды, образовавшиеся из цветков одного соцветия (инжир, ананас, шелковица, сахарная свекла).

¨ сухие плоды — плоды с сухим, деревянистым или кожистым околоплодником (фасоль, лещина, белена);

¨ сочные плоды — плоды, у которых весь околоплодник или его часть сочная или мясистая (груша, смородина, арбуз).

¨ односеменные плоды (слива, пшеница);

¨ многосеменные плоды (крыжовник, дыня, помидор).

¨ вскрывающиеся — плоды, которые после созревания семян растрескиваются по швам или по поверхности плодолистика (горох, бальзамин, фиалка);

¨ невскрывающиеся — плоды, из которых семена освобождаются после разрушения околоплодника (овес, одуванчик, лещина).

Рис. 54. Простые коробочковидные плоды: 1 — боб; 2 — стручок; 3 — стручочек; 4 — коробочка.

Выделяют следующие виды плодов.

¨ Коробочковидные плоды (рис. 54):

§ боб — одногнездный, чаще многосеменной плод (иногда односеменной например, у клеверов), вскрывающийся одновременно по брюшному и спинному швам, семена прикрепляются к створкам плода вдоль брюшного шва (акация белая, люпин, душистый горошек);

§ стручок, стручочек — двугнездный, многосеменной плод, образованный двумя плодолистиками, семена располагаются на перегородке между створками (левкой, сурепка, капуста); у

стручка длина в четыре и более раз превышает ширину (горчица, капуста), у стручочка — в два-три раза или равна ей.

§ коробочка — многосемянный плод, образованный двумя или более плодолистиками (табак, хлопчатник). Коробочки могут быть одногнездными и многогнездными.

¨ Ореховидные плоды (рис. 55):

§ орех — плод с деревянистым околоплодником, не срастающимся с семенной кожурой, образованный из двух плодолистиков (лещина). У лещины орехи заключены в плюску — листовидную обертку, развивающуюся из трех сросшихся прицветников;

§ орешек — отличается от ореха меньшими размерами (гречиха, липа);

§ крылатка — орех без плюски, имеющий крыло, образующееся из сросшихся с околоплодником чешуевидных прицветников и прицветничков (береза, ольха) или из приросших к околоплоднику сегментов околоцветника (вяз, щавель);

§ желудь — плод с тонкокожистым или тонкодеревянистым околоплодником, не срастающимся с семенем, образованный тремя плодолистиками; имеет чашевидную плюску, образованную видоизмененными стерильными веточками соцветия (дуб, бук);

§ семянка — плод с кожистым околоплодником, не срастающимся с семенем, образованный чаще всего из двух плодолистиков; часто имеет придатки, представляющие собой видоизмененные прицветники или части околоцветника (астра, одуванчик);

§ зерновка — плод с тонким пленчатым (реже мясистым — у некоторых бамбуков) околоплодником, срастающимся с семенной кожурой, образованный из двух (реже трех) плодолистиков (рожь, рис, бамбук).

Рис.55. Простые ореховидные плоды: 1 — орех; 2 — орешек; 3 — зерновка; 4 — семянка; 5 — желудь; 6 — крылатка.

¨ Ягодовидные плоды (рис. 56):

Рис. 56. Сочные ягодовидные плоды: 1 — ягода; 2 — померанец.

ягода — как правило, многосеменной плод с сочным мясистым эндо- и мезокарпием, в мякоть которых погружены семена, и тонким пленчатым или кожистым экзокарпием (виноград, томаты, брусника, черника, клюква);

§ померанец, или гесперидий — плод цитрусовых растений (апельсин, лимон). Экзокарпий состоит из наружной эпидермы, покрытой кутикулой и слоем воска, и хлорофиллоносной паренхимы с маслянистыми железками (при созревании плода хлоропласты превращаются в хромопласты, и зеленые плоды

становятся желтыми или оранжевыми). Мезокарпий рыхлый, белый, губчатой консистенции, сухой и безвкусный. Эндокарпий пленчатый, состоящий из нескольких слоев плотной паренхимы и внутренней эпидермы. Клетки эндокарпа образуют соковые мешочки на длинных ножках, заполненных клеточным соком, из которых состоит съедобная мякоть плода.

§ гранатина — плод, мякоть которого образуется из сочного наружного слоя семенной кожуры многочисленных семян. Околоплодник и ткани цветочной трубки у зрелого плода подсыхают и образуют твердую кожистую кожуру.

§ яблоко (рис. 57) — как правило, многосеменной плод, у которого мякоть развивается в основном из тканей цветочной трубки (основания тычинок, лепестков и чашелистиков) или в малой степени из тканей экзо- и мезокарпия; внутренняя часть плода (эндокарпий), перепончатая или хрящеватая, образует стенки гнезд с семенами (яблоня, груша, рябина, боярышник);

§ тыквина (рис. 57) — многосемянный плод с твердым, жестким, одревесневающим или кожистым экзокарпием и мясистым мезо- и эндокарпием; в образовании плода принимают участие разросшиеся плаценты(тыква, огурец).

¨ Костянковидные плоды:

§ сочная костянка — плод с мясистым сочным мезокарпием и деревянистым эндокарпием (косточка) (слива, вишня, черешня);

§ сухая костянка — по строению сходен с сочной костянкой, но при полном созревании мезокарпий подсыхает (миндаль, грецкий орех).

Рис. 57. Сочные простые и сборные плоды: 1 — сборная костянка; 2 — земляничина; 3 — яблоко; 4 — тыквина; 5 — цинародий.

¨ сборная костянка (многокостянка) — совокупность множества костянок, располагающихся на общем цветоложе (малина, ежевика):

¨ сборная орешек (многоорешек) — совокупность множества орешков (лютик, горицвет, лапчатка). Многоорешек земляники и клубники представляет собой сильно разросшийся мясистый и сочный гипантий, на выпуклой поверхности которого у углублениях расположены орешки. Его называют земляничиной. Многоорешек шиповника — цинородий — плод, образованный разросшимся кувшинчатым гипантием, в нижней части которого прикреплены орешки.

Систематика растений

Согласно правилам ботанической номенклатуры устанавливаются определенные таксономические категории. Под таксономической категорией понимают… Таблица 1. Таксономические категории и таксоны на примере картофеля:

Глава 6. Низшие растения, или Водоросли

Водоросли — большая сборная группа фотосинтезирующих, преимущественно водных, автотрофных эукариотических растений. К водорослям традиционно относят и цианобактерии (сине-зеленые водоросли), являющиеся прокариотическими организмами, так как особенности их экологии и невозможность получения штаммов некоторых сине-зеленых водорослей в культуре, не позволяют полностью отлучить их от сборной группы "водоросли".

Для большинства водорослей характерно:

© клетки большинства водорослей имеют клеточную стенку, образованную целлюлозой или пектином (только у примитивных подвижных одноклеточных и колониальных водорослей, у зооспор и гамет клетки ограничены лишь плазмалеммой);

© протопласт клеток состоит из цитоплазмы, одного или нескольких ядер и хроматофоров (пластид), содержащих хлорофилл и другие пигменты; в хроматофорах имеются особые образования — пиреноиды — белковые тельца, вокруг которых накапливается крахмал, образующийся в процессе фотосинтеза; вакуоли, как правило, хорошо развиты; иногда (особенно в подвижных клетках) имеются особые сократительные вакуоли; большинство подвижных водорослей имеют светочувствительное образование — глазок, или стигму, благодаря которому водоросли обладают фототаксисом (способностью к активному движению по направлению к свету); подвижные клетки имеют жгутики (преобладают двужгутиковые формы);

¨ фрагментации таллома;

¨ деления клеток одноклеточных водорослей;

¨ у колониальных — распада колоний.

Настоящее бесполое размножение водорослей осуществляется с помощью зооспор или спор.

Половое размножение происходит путем образования множества специализированных половых клеток — гамет — с их последующей копуляцией (слиянием), что представляет собой половой процесс. В результате слияния образуется зигота, которая покрывается толстой защитной оболочкой. После периода покоя (реже сразу же) зигота прорастает в новую особь, образующуюся в основном путем мейотического деления. Этим завершается половое размножение. Формы полового процесса водорослей: изогамия, гетерогамия, оогамия.

Для некоторых водорослей половой процесс осуществляется в форме конъюгации. У высокоорганизованных водорослей гаметы развиваются в специальных органах полового размножения: яйцеклетки — в оогониях, сперматозоиды — в антеридиях.

Споры и гаметы могут развиваться в клетках как одной и той же особи, так и разных.

Обычно водоросли подразделяют на несколько отделов: красные (выделяемые в самостоятельное подцарство Багрянки), бурые, зеленые, золотистые, желто-зеленые, диатомовые, харовые и эвгленовые водоросли (образуют подцарство Настоящие водоросли).

Красные водоросли, или багрянки

Среди багрянок встречаются как одноклеточные, так и многоклеточные нитчатые и пластинчатые водоросли. Однако большинство красных водорослей имеет… Окраска красных водорослей разнообразна: от ярко-красной до голубовато-зеленой… Клеточная стенка — пектиново-целлюлозная, способная к сильному ослизнению, в результате чего у некоторых водорослей…

Отдел Бурые водоросли

Талломы бурых водорослей имеют наиболее сложное строение среди водорослей. Одноклеточные и колониальные формы отсутствуют. У низкоорганизованных… Клетки бурых водорослей одноядерные с многочисленными хроматофорами, имеющими… Размножение бесполое, половое и вегетативное:

Отдел Зеленые водоросли

Рис. 60. Строение хламидомонады: 1 — две пульсирующие вакуоли; 2 — стигма; 3 — цитоплазма; 4 — ядрышко; 5… Основным запасным веществом, накапливающимся в хлоропластах, является крахмал.… Одноклеточная водоросль, обитающая преимущественно в мелких водоемах, загрязнен-

Значение водорослей

Водоросли играют огромную роль в жизни человека. Они являются кормом для многих промысловых рыб и других животных, служат добавками в различных… При массовом развитии они могут наносить ущерб, поскольку ухудшается качество… Способность водорослей к самоочищению воды имеет огромное народнохозяйственное значение и занимает важное место в…

Высшие растения

Глава 7. Отдел Моховидные (Bryophyta)

Отдел наиболее низкоорганизованных высших споровых растений, объединяющий около 25 тыс. современных видов. Для мхов характерно:

© антеридии (мужские органы полового размножения) представляют собой однослойные мешочкоподобные образования на ножке, заполненные сперматозоидными клетками, из которых образуется двужгутиковые сперматозоиды; архегонии (женские органы полового размножения) — бутылеобразные структуры, состоят из брюшка, содержащего яйцеклетку, и шейки;

© спорофит состоит из коробочки, в которой развивается спорангий, ножки (у некоторых мхов она может отсутствовать), на которой располагается коробочка, стопы, или гаустории, обеспечивающей связь с гаметофитом;

Класс Листостебельные мхи

Кукушкин лен

Кукушкин лен — один из наиболее широко распространенных представителей подкласса Зеленые мхи (рис. 66). Произрастает на влажных местах, в болотах, заболоченных лесах. Это многолетнее растение, достигающее высоты 15-40 см. Произрастает группами, образуя крупные подушковидные дернины.

Рис. 66. Кукушкин лен.

"Стебель" мха прямостоячий, неветвящийся. В центре "стебля" располагаются более вытянутые (удлиненные) клетки, соответствующие ксилеме и флоэме. "Стебель" густо покрыт узкими линейно-ланцетными "листьями". Они состоят из нескольких слоев клеток. У основания стебля развиваются многоклеточные нитевидные ризоиды — аналоги корней.

Кукушкин лен относится к двудомным растениям (рис. 67). На мужском гаметофите между бесплодными красноватыми (или желтоватыми) "листочками", образующими розетку, располагаются мужские половые органы — антеридии, в которых образуются двужгутиковые сперматозоиды. Антеридии имеют вид продолговатых или округлых мешочков на ножке. На женском гаметофите между верхними междоузлиями образуются женские половые органы — архегонии. В брюшке развивается яйцеклетка. Внутри шейки

расположе

Рис. 67. Цикл развития мха кукушкин лен: 1 — гаметофит; 2 — спорофит; 3 — антеридий; 4 — архегоний; 5, 6 — протонема.

ны канальцевые клетки. Как и архегонии, антеридии располагаются на верхушке растения среди бесплодных листочков. При созревании архегония шейковые и брюшные клетки ослизняются, и на их месте формируется узкий канал, по которому сперматозоиды могут проникнуть к яйцеклетке. Оплодотворение происходит в дождливую погоду, так как для передвижения сперматозоидов необходима водная среда. Предполагают, что сперматозоиды обладают положительным хемотаксисом к содержимому слизи архегония. Сперматозоиды, передвигаясь по воде, проникают внутрь архегония, в котором происходит слияние одного из них с яйцеклеткой. Зигота является начальной стадией спорофита и содержит

диплоидный набор хромосом. Через несколько месяцев из зиготы прорастает спорофит. Он располагается в верхней части стебля женских растений мха. Спорофит кукушкина льна состоит из гаустории, ножки и коробочки. Гаустория (присоска) служит для внедрения в тело гаметофита. Спорофит полностью зависит от гаметофита. На верхнем конце коробочки до созревания находится колпачок. Он развивается из стенки брюшка архегония. Под колпачком расположена крышечка коробочки. В коробочках в спорангии путем мейотического деления происходит образование спор. Следовательно, споры имеют гаплоидный набор хромосом. Все споры морфологически одинаковы (изоспоры).

После созревания колпачок и крышечка отпадают и споры легко рассеиваются с помощью ветра. При благоприятных условиях спора прорастает в тонкую ветвящуюся зеленую нить — протонему, или предросток. На протонеме образуются почки, из которых развиваются гаметофиты — взрослые растения мха, какого-либо одного пола, имеющие гаплоидный набор хромосом.

Торфяной мох сфагнум

К сфагновым мхам относится свыше 300 видов единственного рода сфагнум, распространеных преимущественно на севере Евразии и Америки. Здесь они занимают обширные площади, являясь основными образователями торфяных болот.

Рис. 68. Сфагновый мох: 1 — общий вид; 2 — спорангий; 3 — протонема; 4 — часть листа при большом увеличении (а — гиалиновая клетка; б — пора; в — ассимилирующая клетка).

Мох сфагнум — небольшие растение (до 15—20 см) белесоватого цвета с ветвящимся на верхушке стеблем, густо покрытым узкими длинными листьями (рис. 68). Растет обычно плотными дернинами.

Стебель взрослого растения ризоидов не имеет. Он ежегодно нарастает верхушкой, в то время как его нижняя часть постояннно отмирает. Спрессованные слои отмершего сфагнума образуют залежи торфа.

Сердцевина стебля заполнена паренхимными клетками, к которым примыкают одревесневшие клетки, придающие стеблю прочность. Снаружи он покрыт 1-3 слоями мертвых клеток, оболочки которых пронизаны отверстиям (сквозным порам), через которые происходит всасывание воды.

Листья сфагнума яйцевидной формы, без средней жилки. Они образованы одним слоем клеток двух типов:

Антеридии и архегонии формируются боковых веточках в верхней части стебля. Оплодотворение яйцеклеток двужгутиковыми сперматозоидами происходит при наличии воды. Из зиготы развивается спорофит, состоящий из круглой коробочки со спорангиями и небольшой ножки.

К моменту созревания спор (в результате мейоза) верхняя часть стебля удлиняются и коробочки поднимаются над облиственной частью стебля. Крышечка коробочки отделяется и споры рассеиваются. Попав в благоприятные условия, споры прорастают в однослойную пластинчатую протонему, на которой возникают почки, дающие начало новым побегам мха.

Сфагнум в четыре раза гигроскопичнее ваты и содержит вещество — сфагнон, обладающее антисептическим действием. Это делает возможным использовать сфагнум как перевязочный материал.

Значение мхов

Хозяйственное значение мхов невелико. Животные мхи не поедают. Торф применяют в качестве топлива, подстилки для домашних животных, удобрения. Путем… Глава 8. Отдел Плауновидные (Lecopodiophyta) В настоящее этот отдел высших споровых растений объединяет около 1 тыс. видов. Для плауновидных характерно:

Значение плаунов

Глава 9. Отдел Хвощевидные (Equisetophyta) Отдел высших споровых растений, включающий в себя в настоящее лишь один род,… © распространенны на всех континентах, кроме Австралии, Новой Зеландии и тропической Африки;

Значение хвощей

Глава 10. Отдел Папоротниковидные (Polypodiophyta)

Семенные растения

Глава 11. Отдел Голосеменные (Gimnospermae)

Отдел высших семенных растений, объединяющий около 800 современных видов. Для голосеменных характерно:

© главный и боковые корни имеют обычное для деревьев и кустарников строение, придаточные корни встречаются очень редко (у примитивных представителей); способны к вторичному утолщению, часто с микоризой;

© гаметофит сильно редуцирован, лишен самостоятельного существования; женский гаметофит развивается внутри видоизмененного мегаспорангия — нуцеллуса семязачатка и представляет собой эндосперм с архегониями; мужской гаметофит образуется в микроспорангии, представлен пыльцевым зерном, лишен антеридиев, состоит из нескольких клеток, завершает свое развитие в семязачатке;

Среди современных голосеменных господствующее положение занимают хвойные.

Сосна обыкновенная

Широко распространена в Евразии. Высокое (до 50 м) светолюбивое вечнозеленое растение. Сосна неприхотлива к почвам: растет и на песках, и на болоте. Продолжительность жизни — до 400 лет.

Корневая система хорошо выражена, уходит в почву на большую глубину. Анатомическое строение корней сосны и покрытосеменных растений сходно. Корни вступают в симбиотические отношения с грибами, образуя микоризу. Корневые волоски развиты слабо и локализованы в узкой зоне верхушки корня.

Сосны имеют хорошо развитый, одревесневающий, моноподиально ветвящийся стебель. Основную массу стебля составляет древесина, кора и сердцевина развиты слабо. В древесине и коре имеется большое количество смоляных ходов (каналов). У сосны различают два типа побегов: удлиненные и укороченные. Удлиненные (ростовые) побеги покрыты видоизмененными бурыми чешуевидными листьями, в пазухах которых располагаются сильно укороченные побеги, несущие игловидные листья — хвоинки.

Сизо-зеленые хвоинки сосны длинные, жесткие, заостренные, сидят попарно на укороченных побегах, опадают обычно через 2-3 года. Эпидерма покрыта толстым слоем кутикулы. Под ней располагается несколько слоев толстостенной гиподермы. Устьица располагаются в углублениях на поверхности листа. В центре листа проходит два проводящих пучка. Листья, как кора и древесина, пронизаны смоляными ходами.

Сосна — однодомное растение. На 30-40-м году жизни (у отдельно стоящих — на 15-20) она начинает давать семена. Весной на молодых побегах появляются шишки: мужские — у основания, женские — на верхушках годичных побегов (рис. 72).

Зеленовато-желтая мужская шишка длиной 4-5 см представляет собой побег, к оси которого спирально прикреплены чешуи — микроспорофиллы, на нижней стороне которых формируется по два микроспорангия. Мужские шишки собраны в группы. Красноватые женские шишки крупнее мужских и располагаются одиночно. На главной оси женской шишки располагаются кроющие чешуи, в пазухах которых сидят семенные, несущие по два семязачатка.

На мужской шишке внутри микроспорангиев развивается большое количество материнских клеток микроспор. Они мейотически делятся и образуют многочисленные тетрады гаплоидных микроспор. Каждая микро-

Рис. 72. Цикл размножения голосеменных: 1 — мужская шишка; 2 — микроспорофиллы с двумя микроспорангиями; 3 — пыльцевое зерно; 4 — мужской гаметофит; 5 — генеративная клетка; 6 — сифоногенная клетка; 7 — женская шишка; 8 — мегаспорофиллы; 9 — кроющая чешуйка; 10 — семенная чешуйка; 11 — семязачаток; 12 — мегаспоры; 13 — интегументы; 14 — архегонии с яйцеклетками; 15 — зародыш; 16 — эндосперм; 17 — чешуйка с двумя семенами; 18 — шишка первого года; 19 — шишка второго года.

спора одета наружной плотной оболочкой (экзиной), под которой позже формируется внутренняя оболочка (интина). У сосны экзина отстает от интины, и образуется два воздушных мешка, увеличивающих поверхность пыльцы и способствующих ее распространению ветром. Еще в микроспорангиях начинает формироваться сильно редуцированный мужской гаметофит. Ядро микроспоры дважды делится митотически. При этом происходит образование двух мелких проталлиальных клеток, которые быстро разрушаются. Оставшаяся крупная

клетка еще раз делится, образуя более мелкую антеридиальную и крупную сифоногенную клетку (клетку трубки). Позже из антеридиальной клетки образуются спермии, а сифоногенная клетка образует пыльцевую трубку. Покровы микроспоры становятся покровами пыльцы.

В конце весны или начале лета пыльца созревает, микроспорангии вскрываются и пыльца высыпается наружу. К этому времени чешуи женских шишек раздвигаются, и пыльца с помощью ветра попадает в промежутки между семенными чешуями, где задерживается, благодаря выделяющейся здесь жидкости. После опыления семенные чешуи смыкаются. Оплодотворение происходит лишь спустя 20 месяцев после опыления, так как в момент опыления ни мужской, ни женский гаметофиты еще не сформированы. Развитие мужского гаметофита заканчивается уже после опыления внутри семязачатка.

Лишь через месяц после опыления в женских шишках начинается мегаспорогенез. Семязачаток состоит из мегаспорангия — нуцеллуса (центральная многоклеточная часть семязачатка) и интегумента (покров семязачатка). В средней части нуцеллуса обособляется одна материнская клетка мегаспоры. Делясь мейотически, она образует четыре гаплоидные мегаспоры, три из которых дегенерируют. Ядро оставшейся клетки многократно делится митотически и дает начало женскому гаметофиту -гаплоидному эндосперму с двумя архегониями.

Приблизительно за 12 месяцев до образования яйцеклетки пыльцевое зерно начинает прорастать. За счет сифоногенной клетки происходит образование пыльцевой трубки, врастающей в ткань нуцеллуса и продвигающейся по направлению к развивающемуся архегонию. Прежде чем пыльцевая трубка достигнет женского гаметофита, антеридиальная клетка дает начало двум спермиям.

Через 15 месяцев после опыления пыльцевая трубка достигает архегония. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой дегенерирует, разрушается и второй архегоний. Полноценный зародыш развивается лишь из одной зиготы. Зрелый зародыш состоит из корешка, стебелька, нескольких семядолей и почечки.

Семена у сосны обыкновенной созревают лишь на второй год после опыления. Они состоят из семенной кожуры (образованной из интегументов семязачатка), зародыша и запаса питательных вещества (гаплоидного эндосперма). Семя снабжено крылышком, формирующимся из тканей семенной кожуры. В период формирования семян женские шишки сильно разрастаются, одревесневают и из зеленых становятся бурыми. Лишь через полтора года после опыления происходит созревание семян. В конце зимы в солнечные дни шишки растрескиваются, их чешуи раздвигаются и семена высыпаются. Благодаря наличию крыловидных придатков, семена разносятся на большие расстояния.

Весной, попав в благоприятные условия, зрелые семена прорастают, образуя сначала проросток, а затем молодое растение.

Значение голосеменных

Хвойные являются ландшафтообразователями. Имеют водоохранное и противоэрозионное значение. Хвоя и молодые побеги составляют основу питания лосей и глухарей в зимнее время, семенами кедра сибирского питаются многие животные.

Велико значение голосеменных в хозяйственной деятельности человека. Хвойные растения дают основную массу строительной древесины, используются как топливо, являются сырьем для деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Из них получают вискозу, шелк, целлюлозу, штапель, бальзамы и смолы, сосновую шерсть и камфару, спирт и уксусную кислоту, дубильные экстракты, скипидар и канифоль, деготь и древесный уголь, сосновое эфирное масло и т.д., а также пищевые продукты и витамины. Древесина хвойных является хорошим поделочным материалом.

Используются голосеменные и в медицине. Они служат исходным сырьем для получения витаминов, шишкоягоды можжевельника входят в состав мочегонных сборов. Эфедру используют для получения эфедрина — средства, возбуждающего нервную систему и использующегося для лечения аллергических заболеваний дыхательных путей. В народной медицине хвойные используются для лечения туберкулеза, нервных расстройств, болезней почек, мочевого пузыря, глухоты.

Из семян сибирской сосны получают кедровое масло.

Глава 12. Отдел Покрытосеменные (Angiospermae)

Покрытосеменные — самый крупный и высокоорганизованный отдел царства растений, объединяющий не менее 250 тыс. видов. Для покрытосеменных характерно:

© огромное многообразие жизненных форм: древесные формы — деревья, кустарники и кустарнички, полудревесные — полукустарники и полукустарнички, однолетние, двулетние и многолетние; лианы, подушковидные и стелющиеся формы, эпифиты;

© в жизненном цикле преобладает разноспоровый спорофит, представляющий собой листостебельное растение; гаметофит крайне редуцирован (мужской — до пыльцевого зерна, женский — до зародышевого мешка); архегонии и антеридии отсутствуют; гаметофит развивается значительно быстрее, чем у голосеменных;

Рис. 73. Признаки растений классов Двудольные и Однодольные: 1-5 — признаки растений класса Двудольные; 6-10 — признаки класса Однодольные.

Покрытосеменные объединяют два класса растений: однодольные и двудольные (рис.73 ).

Таблица 2.

Важнейшие отличительные признаки однодольных и двудольных:

Класс Двудольные	Класс Однодольные
Семя
Зародыш обычно с двумя семядолями.	Зародыш с одной семядолей.
Корень
Уже у проростка формируется главный корень и его система (преимущественно стержневая).	Зародышевый корешок задерживается в росте, рано отмирает; главный корень и его система обычно не развиты; развивается система придаточных корней (в основном мочковатая).
Наблюдается вторичное утолщение корня.	Вторичное утолщение корня отсутствует.
Стебель
Проводящие пучки открытого типа (содержат камбий) одного размера и располагаются в виде кольца.	Проводящие пучки закрытого типа (камбия нет) разного размера и расположены беспорядочно.
Наблюдается вторичное утолщение.	Вторичное утолщение отсутствует.
Лист
Листья простые и сложные.	Листья только простые.
Листья обычно расчленены на листовую пластинку и черешок.	Листья обычно не расчленены на листовую пластинку и черешок, часто имеется влагалище.
Листовая пластинка часто более или менее расчленена.	Листовая пластинка, как правило, цельная.
Жилкование обычно перистое или пальчатое.	Жилкование обычно параллельное или дуговое.
Цветок
Цветок, как правило, пятичленный (реже четырех- или многочленный)	Цветок обычно трехчленный (реже четырех или двучленный), никогда не бывает пятичленным.
Околоцветник чаще двойной.	Околоцветник чаще простой.
Жизненные формы
Представлены все жизненные формы.	Обычно травянистые растения, редко древовидные формы.

Двудольные растения

© Рис. 74. Семейство Крестоцветные: А — редька посевная; Б — капуста (1 — андроцей и гинецей; 2 — … © Цветки обоеполые, правильные. Околоцветник двойной, четырехчленный. Чашечка… © Цветки собраны в простые и сложные кистевидные соцветия.

Раздел 2. Царство Грибы (Mycota)

Глава 13. Отдел Грибы

Древняя группа организмов, разнообразных по строению и распространению. Объединяет около 100 тыс. видов.

Для грибов характерно:

© большинство грибов имеет многоклеточное тело — мицелий, состоящий из разветвленных нитей — гиф; мицелий низших грибов лишен перегородок и представляют собой как бы одну сильно разветвленную гигантскую многоядерную клетку (нечленистый, несептированный мицелий); мицелий высших грибов разделен поперечными перегородками (септами) на отдельные клетки, содержащие одно или несколько ядер (членистый, септированный мицелий)

© клетки грибов сходны с растительными; клеточная стенка состоит из хитиновых волокон; под клеточной стенкой находится плазмалемма, ограничивающая внутреннее пространство клетки, заполненное цитоплазмой с органоидами: ядром (или ядрами), митохондриями, эндоплазматическим ретикулумом, аппаратом Гольджи, рибосомами; пластиды отсутствуют; имеются вакуоли;

© бесполое размножение осуществляется при помощи спор, образующихся в специальных органах — спорангиях (эндогенное спороношение); у некоторых споры образуются непосредственно на вертикальных гифах — конидиеносцах (экзогенное спороношение); вегетативное размножение происходит частями мицелия или почкованием;

¨ гаметогамия — слияние гамет, образующихся в гаметангиях (изогамия, гетерогамия, оогамия);

¨ соматогамия — слияние двух клеток вегетативного мицелия;

¨ гаметангиогамия — слияние двух половых структур, не дифференцированных на гаметы.

Плесневые грибы. Дрожжи

Мицелий несептированный, ветвящийся, многоядерный (ядра содержат гаплоидный набор хромосом), имеющий вид белой плесени. Обычно мицелий погружен в… Рис. 82. Мукор: 1 — мицелий; 2 —… При истощении субстрата мукор переходит к половому размножению по типу гаметангиогамии. Гифы разных мицелиев (обычно…

Шляпочные грибы

Для большинства базидиомицетов характерно образование плодовых тел. Они могут иметь вид пленки, копытообразных выростов, но чаще всего состоят из… Функция плодовых тел — образование спор. На нижней стороне шляпки находится… © пластинчатым — имеет форму пластинок, радиально расходящихся из центральной нижней поверхности шляпки в виде лучей…

Грибы-паразиты растений

Головневые грибы — наиболее опасные паразиты злаков (рис. 86). При поражении головней вместо зерна получается черная пыль, представляющая собой… Класс Аскомицеты. Наибольшее значение имеет спорынья пурпурная (рис. 86),… Они состоят из плотно переплетенных гифов. Это стадия покоя гриба. В период созревания ржи они опадают на землю и…

Значение грибов

Важна их роль и в хозяйственной деятельности человека. Они используются в хлебопекарной, пивоваренной, молочной и винодельной промышленности для… Велика и отрицательная роль грибов. Они вызывают различные заболевания,…

Отдел Лишайники (Lichenophyta Lichenes)

Морфология лишайников

Физиология лишайников

Лишайники способны поглощать воду как из субстрата, так и из воздуха всем талломом, светолюбивы, нетребовательны к субстрату, чувствительны к… Характерной особенностью лишайников является образование ими особой группы… Растут лишайники крайне медленно — прирост за год у корковых — 1-8 мм, у кустистых — 1-35 мм.

Значение лишайников

Являясь первыми поселенцами незаселенных пространств, лишайники играют существенную роль в почвообразовательном процессе, постепенно разрушая горные породы и подготавливая условия для заселения данной территории высшими растениями. На обширных территориях Арктики лишайники являются основным кормом для северных оленей (ягель).

Лишайники играют немалую роль и в жизни человека. Благодаря наличию лишайниковых кислот, многие из них обладают выраженным бактерицидным действием. В парфюмерии лишайники используются как фиксаторы запаха духов, для получения лакмуса. Есть лишайники (лишайниковая манна), которые можно использовать в пищу.

Лишайники не являются паразитами, но их присутствие на стволах деревьев нарушает газообмен и создает условия для размножения насекомых-вредителей. Поэтому с ветвей и стволов плодовых деревьев лишайники следует счищать.

Раздел 3. Царство Дробянок (Mychota)

Глава 14. Бактерии

Распространены повсеместно: в воде, почве, воздухе, живых организмах. Они обнаруживаются как в самых глубоких океанических впадинах, так и на высочайшей горной вершине Земли — Эвересте, как во льдах Арктики и Антарктиды, так и в горячих источниках. В почве они проникают на глубину 4 и более км, споры бактерий в атмосфере встречаются на высоте до 20 км, гидросфера вообще не имеет границ обитания этих организмов. Бактерии способны поселяться практически на любом как органическом, так и неорганическом субстрате.

Несмотря на простоту строения, они обладают высокой степенью приспособленности к самым разнообразным условиям среды. Это возможно благодаря способности бактерий к быстрой смене поколений. При резкой смене условий существования среди бактерий быстро появляются мутантные формы, способные существовать в новых условиях среды.

Морфология бактерий

Размеры их клеток колеблются в пределах от 1 до 15 мкм. По форме клеток различают (рис. 91): © Шаровидные — кокки: ¨ Рис. 91. Форма и взаимное расположение бактерий: 1 — палочек; 2, 3, 4…

Физиология бактерий

© Гетеротрофов, потребляющих готовое органическое вещество. Они могут быть: ¨ сапротрофами, то есть питатьтся мертвым органическом веществом; ¨ паразитами, то есть потреблять органическое вещество живых растений и животных.

Значение бактерий

© Гнилостные бактерии разрушают азотсодержащие органические соединения неживых организмов, превращая их в перегной. © Минерализующие бактерии разлагают сложные органические соединения перегноя… © Многие бактерии могут фиксировать атмосферный азот. Причем, азотобактер, свободноживущий в почве, фиксирует азот…

Основные вопросы для повторения

Ткани

1. Что такое ткань?

2. Виды образовательных тканей.

3. Виды основных тканей.

4. Виды проводящих тканей.

5. Виды механических тканей.

6. Виды покровных тканей.

7. Виды выделительных тканей.

8. По каким тканям проводится вода и соли?

9. По каким тканям проводятся органические вещества?

Корень

1. Что такое корень?

2. Чем отличаются корневые системы двудольных и однодольных растений?

3. Зоны корня.

4. Какие корни называются главными, придаточными, боковыми?

5. Три слоя первичной коры корня?

6. Ткани осевого цилиндра корня.

7. По каким путям вода и соли перемещаются по коре корня в осевой цилиндр?

8. Основной двигатель водного тока по стеблю и листьям?

Побег

1. Что такое побег?

2. Чем образована вегетативная почка?

3. Чем образована генеративная почка?

4. Виды роста побега в длину.

5. Типы ветвления побегов?

6. Чем представлена флоэма и ксилема стебля покрытосеменных?

7. Надземные видоизменения побегов.

8. Подземные видоизменения побегов.

9. Способы вегетативного размножения побегами?

10. Способы вегетативного размножения корнями и листьями.

Лист

1. Что такое лист?

2. Расположение листьев.

3. Два вида хлорофиллоносной паренхимы мезофилла?

4. Что входит в состав жилки?

5. За счет чего повышается осмотическое давление в замыкающих клетках устьиц?

6. Что происходит в световую и темновую фазы фотосинтеза?

7. Пять видов жилкования листьев.

8. Виды сложных листьев.

9. Основные функции листа.

Цветы и соцветия

1. Приведите по два примера однодомных и двудомных растений.

2. Чем представлены андроцей? Гинецей?

3. Какие структуры в различают в семязачатке?

4. Где расположены микроспорангии, сколько их?

5. Чем представлены мегаспорангии цветковых?

6. Чем представлен мужской гаметофит? Женский гаметофит?

7. Что образуется из оплодотворенной яйцеклетки? Центральной клетки? Интегументов? Стенок завязи?

8. Запишите названия семи видов простых соцветий, трех видов сложных соцветий.

9. Что характерно для ветроопыляемых растений?

Плоды и семена

1. Что такое семя?

2. Из каких частей состоит семя фасоли? Зерновка пшеницы?

3. Отличия проростков двудольных и однодольных.

4. Перечислите условия прорастания семян.

5. Сухие и сочные односемянные плоды.

6. Из каких частей состоит зародыш семени?.

7. Состав семян.

8. Сухие и сочные многосемянные плоды.

9. 4 вида ложных плодов.

Классификация цветковых

1. Признаки двудольных растений?

2. Назовите признаки растений семейства Крестоцветные?

3. Назовите признаки растений семейства Розоцветные?

4. Назовите признаки растений семейства Пасленовые?

5. Назовите признаки растений семейства Бобовые?

6. Назовите признаки растений семейства Сложноцветные?

7. Назовите признаки растений семейства Лилейные?

8. Назовите признаки растений семейства Злаки?

Грибы

1. К какому классу относится мукор? Какие споры у мукора и где образуются?

2. К какому классу относятся пеницилл? Какие споры и где у него образуются?

3. К какому классу относятся шляпочные грибы? Какие споры и где у них образуются?

4. Как называется часть корня растений, оплетенная грибницей?

5. Какой мицелий характерен для мукора?

6. Какой мицелий характерен для шляпочных грибов?

7. Какие грибы-паразиты вам известны?

Водоросли

1. Какие растения относятся к низшим растениям?

2. С помощью каких структур происходит бесполое размножение хламидомонады?

3. Как происходит бесполое размножение хлореллы?

4. Как называется половое размножение улотрикса?

5. Как называется бесполое размножение спирогиры?

6. Как называется половое размножение спирогиры?

Лишайники

1. Назовите мико- и фикобионты лишайников.

2. Какие морфологические типы слоевищ у лишайников?

3. Способы бесполого размножения лишайников.

4. Какие четыре слоя различают в гетеромерном лишайнике?

Моховидные

1. Какие растения относятся к высшим споровым растениям?

2. Чем представлен гаметофит и спорофит у кукушкина льна?

3. Какие диплоидные структуры у кукушкина льна известны?

4. Что развивается из споры мха?

5. Однодомный или двудомный гаметофит у кукушкина льна?

6. Где образуются архегонии и антеридии у мхов?

Папоротникообразные

1. Чем представлены гаметофит и спорофит папоротника?

2. Как называются листья папоротника?

3. В каких структурах развиваются споры папоротника?

4. Однодомный или двудомный заросток у папоротника?

5. Можно ли назвать папоротники равноспоровыми растениями?

Голосеменные

1. Какие растения относятся к высшим семенным растениям?

2. Чем представлен спорофит голосеменных?

3. Что характерно для ксилемы голосеменных?

4. Чем представлены микроспорангии голосеменных?

5. Чем представлены мегаспорангии голосеменных?

6. Чем представлен мужской гаметофит голосеменных?

7. Чем представлен женский гаметофит голосеменных?

8. Какой эндосперм у голосеменных?

Раздел 4. Царство Животные (Zoa)

Царство Животные делят на подцарство Простейшие (Одноклеточные) и подцарство Многоклеточные. Основой строения всех животных является клетка, состоящая из оболочки, цитоплазмы и ядра. Жидкая часть цитоплазмы, гиалоплазма, содержит органоиды, выполняющие определенные функции (митохондрии, рибосомы, эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, центриоли и др.). У одноклеточных животных клетка является целым организмом, у многоклеточных происходит специализация клеток, появляются ткани, органы, системы органов.

Систематика животных является предметом дискуссий. В последнее время животных подцарства Простейшие разделяют на 7 типов, подцарства Многоклеточные — на 20 типов. В отличие от растений большинство животных активно передвигается, большинство многоклеточных животных имеют нервную систему.

Питание. Для животных характерен голозойный и гетеротрофный тип питания, то есть использование готовых органических веществ, которые захватываются внутрь тела, а не поглощаются осмотическим путем. Но среди одноклеточных животных есть организмы со смешанным, миксотрофным типом питания: на свету они способны с помощью фотосинтеза образовывать органические вещества, используя углерод неорганических соединений (автотрофное питание), могут питаться и готовыми органическими веществами.

Дыхание. Подавляющее большинство животных — аэробные организмы, которым необходим кислород для процессов окисления, но есть организмы, которые получают энергию путем брожения, кислород им не нужен, это анаэробные животные.

Выделение. В результате жизнедеятельности в организмах образуются вещества, для организма ненужные. Выведение таких веществ происходит с помощью многих систем органов — дыхательной, пищеварительной, через покровы, но, кроме того, формируется специальная, выделительная система, которая отвечает за выведение продуктов метаболизма (обмена веществ).

Размножение. У животных существует два типа размножения — половое и бесполое. При различных формах бесполого размножения происходит быстрое увеличение численности популяции, но дочерние особи генетически не отличаются (или редко отличаются) от материнского организма.

При половом размножении каждый дочерний организм имеет уникальный генотип, попадает под контроль естественного отбора, при этом выживают особи с наиболее удачными генотипами для конкретных условий существования. Это помогает приспособиться к изменяющимся условиям среды.

Многообразие. Известно около 1,5 млн. видов животных, изучением многообразия животных занимается наука систематика. Главная задача систематики — распределение видов по таксонам на основе единства происхождения и сходства строения, то есть их классификация.

В основе классификации — вид, родственные виды объединяются в роды, родственные роды — в семейства, семейства в отряды, отряды в классы, классы в типы, типы в подцарства, подцарства в царство.

По задачам исследования в зоологии выделяют следующие разделы: систематика занимается классификацией животных; морфология — описывает внешнее и внутреннее строение; физиология — изучает функции организма, систем органов; эмбриология — изучает эмбриональное развитие; экология — взаимоотношения организмов с факторами среды; палеозоология изучает вымерших животных; этология — поведение.

По объектам исследования: протозоология — изучает простейших; гельминтология — паразитических червей; паразитология — паразитических животных; энтомология — насекомых; малакология — моллюсков; герпетология — пресмыкающихся; орнитология — птиц; териология — млекопитающих.

Филогения.Первые живые организмы появились на Земле 3,5 — 4 млрд. лет назад. Эукариоты — около 1500 млн. лет назад.

Основные этапы эволюции животных можно представить следующим образом (рис. 95): первыми были простейшие, затем незеленые колониальные жгутиконосцы дали начало низшим многоклеточным, к которым относятся пластинчатые и губки. От низших многоклеточных произошли высшие многоклеточные животные с радиальной и двусторонней симметрией. Двухслойное строение тела сменяется трехслойным, паренхима между внутренними органами заменяется первичной, а затем вторичной полостью тела. Вторичнополостные развивались в нескольких направлениях, главные из которых привели к появлению трохофорных животных с первичным ртом и вторичноротых животных — иглокожих, полухордовых и хордовых. Среди хордовых наиболее сложное строение у позвоночных животных, особенно у теплокровных — птиц и млекопитающих.

Рис. 95. Основные этапы эволюции животных.

Глава 15. Подцарство Простейшие (Protozoa)

Общая характеристика

© Среды обитания: морские и пресные водоемы, почва, организмы растений, животных и человека. © Строение. Клетка простейших является самостоятельным организмом, имеющим… © Питание гетеротрофное: у одних пища может поступать в любом месте тела, у других она поступает через…

Класс Корненожки, или Саркодовые (Sarcodina)

Форма тела непостоянная, некоторые виды образуют раковинки. Органоиды движения и захвата пищи — ложноножки. У большинства видов одно ядро. В цитоплазме различают два слоя — эктоплазму (светлый наружный слой) и эндоплазму (внутренний зернистый слой). Захват пищи происходит с помощью ложноножек. Выделение непереваренных остатков происходит в любом участке клетки. При наступлении неблагоприятных условий способны к инцистированию. Большинство видов размножается бесполым способом (митотическое деление клетки).

Представители — амеба обыкновенная, амеба дизентерийная, раковинные амебы. Среди животных этого класса имеются виды, паразитирующие в организме человека и животных.

Амеба протей (рис. 96) — одна из самых крупных свободноживущих амеб (до 0,5 мм), обитает в пресных водоемах. Имеет длинные ложноножки, одно ядро, оформленного клеточного рта и порошицы нет. Передвигается с помощью движения цитоплазмы в определенном направлении. Происходит образование ложноножек, с их помощью захватывается пища. Этот процесс захвата твердых пищевых частиц называется фагоцитозом. Вокруг захваченной пищевой частицы образуется пищеварительная вакуоль, в которую поступают ферменты.

Кроме пищеварительной вакуоли, образуется сократительная вакуоль, которая удаляет излишки воды из организма амебы. Осмотическое давление внутри амебы выше, чем осмотическое давление пресной воды, поэтому вода постоянно поступает в амебу. Для удаления избытка воды и

Рис. 96. Строение амебы: 1 — ложноножка; 2 — эктоплазма; 3 — эндоплазма; 4 — ядро; 5 — фагоцитирование пищи; 6 — сократительная вакуоль; 7 — пищеварительная вакуоль.

существует сократительная вакуоль. У паразитических и морских видов, среда обитания которых имеет осмотическое давление такое же, как и внутри простейших, сократительные вакуоли отсутствуют.

Амеба размножается путем митотического деления пополам. При неблагоприятных условиях она способна к инцистированию, цисты вместе с пылью переносятся на большие расстояния.

Ряд амеб обитает в кишечнике человека, например кишечная амеба и дизентерийная амеба. Дизентерийная амеба может жить в кишечнике, не причиняя вреда хозяину, такое явление называется носительством. Но иногда дизентерийные амебы проникают под

слизистую кишечника, вызывают его изъязвление. В результате развивается амебная дизентерия — расстройство кишечника с кровавыми выделениями, кишечные боли (колиты). Распространение дизентерийных амеб происходит с помощью цист, переносчиками могут быть мухи.

Класс Жгутиконосцы (Mastigophora)

Форма тела постоянная, имеется пелликула. Ядро обычно одно, но есть двуядерные виды, например лямблия, и многоядерные, например опалина. Органоиды движения — один или несколько жгутиков. Представителей делят на два подкласса: Растительные жгутиконосцы и Животные жгутиконосцы.

Растительные жгутиконосцы способны к смешанному (миксотрофному) питанию. К ним относится эвглена зеленая, вольвокс. Имеют одно ядро. Бесполое размножение происходит с помощью продольного мито- тического деления клетки, половое размножение осуществляется с образованием и слиянием гамет (у вольвокса).

Эвглена зеленая обитает в пресных водоемах. Имеет один жгутик, одно ядро, постоянную форму тела вследствие наличия пелликулы (рис. 97). В передней части клетки расположены стигма (органоид световосприятия) и сократительная вакуоль, в цитоплазме — около двадцати хроматофоров. Эвгленам свойствен миксотрофный способ питания. В цитоплазме накапливаются зерна запасных питательных веществ. В передней части тела имеется глотка. Размножение — только бесполое, продольным митотическим делением.

Рис. 97. Строение эвглены: 1 — пелликула; 2 — запасные питательные вещества; 3 — ядро; 4 — хроматофоры; 5 — сократительная вакуоль; 6 — стигма; 7 — жгутик.

Вольвокс — колония жгутиковых животных, имеющая шаровидную форму. Клетки колонии называются зооидами. Они располагаются по периферии колонии и связаны друг с другом цитоплазматическими мостиками. Центральная часть колонии заполнена студенистым веществом, образующимся в результате ослизнения клеточных стенок. Среди клеток имеется специализация: они могут быть вегетативными и генеративными. Генеративные зооиды связаны с воспроизведением. Весной генеративные зооиды погружаются внутрь колонии и там митотически делятся, образуя дочерние колонии. Затем материнская колония разрушается, а дочерние колонии начинают самостоятельное существование. Осенью из генеративных зооидов образуются макрогаметы и микрогаметы. Происходит копуляция гамет, зигота зимует, делится мейотически, и гаплоидные зооиды образуют новую колонию.

У животных жгутиконосцев питание осуществляется путем захвата твердых частиц. Среди них имеются как сапротрофные, так и паразитические организмы. Сапротрофные организмы — это бесцветные жгутиковые, питающиеся продуктами распада органических веществ. Некоторые свободноживущие жгутиковые простейшие питаются бактериями, одноклеточными водорослями, простейшими.

К паразитическим животным жгутиконосцам относятся, например, лейшмании, трипаносомы.

Эти животные вызывают болезни, которые относятся к категории трансмиссивных. Трансмиссивные болезни — заболевания, возбудитель которых передается через укус кровососущего насекомого или клеща.

Некоторые виды лейшманий вызывают кожный лейшманиоз («пендинскую язву»), переносчиком возбудителей являются москиты, источником инвазии — дикие грызуны или больные люди (рис. 98).

Трипаносомы (рис. 99) вызывают «сонную болезнь», на начальных этапах паразитируют в крови больного, затем переходят в спинномозговую жидкость, вызывают сонливость, затем наступает смерть больного от истощения. Переносчиком возбудителя болезни являются мухи цеце, источником инвазии — копытные животные и больные люди (рис. 100). В настоящее время заболевание лечится.

Рис. 98. Язвы, вызываемые лейшманиями, и москит — переносчик заболевания.

Рис. 99. Муха цеце и больной сонной болезнью на последних стадиях заболевания.

Рис. 100. Жизненный цикл Trypanosoma rhodesiense.

Тип Инфузории, или Ресничные (Ciliophora)

Питание. Захват пищи осуществляется с помощью клеточного рта и клеточной глотки, куда пищевые частицы направляются с помощью биения ресничек. Глотка… Избыток воды удаляется с помощью двух сократительных вакуолей с приводящими… Бесполое размножение — поперечное митотическое деление, чередующееся с половым процессом — конъюгацией и половым…

Тип Споровики (Sporozoa)

Малярийный плазмодий вызывает у человека заболевание малярией. Заражение происходит через укус малярийным комаром (рода Anopheles), который содержит… Рис. 103. Жизненный…

Подцарство Многоклеточные

Глава 16. Тип Кишечнополостные (Coelenterata)

Появление многоклеточных животных

Существует несколько теорий происхождения многоклеточных животных. Большинство зоологов считает, что первые многоклеточные животные произошли от… Э.Геккель предположил, что вольвоксовидный древний организм, схожий с… С Э.Геккелем не согласился один из крупнейших наших зоологов И.И.Мечников. Он считал, что инвагинация — процесс…

Общая характеристика типа

Строение. Кишечнополостные — двуслойные животные, в большинстве своем имеющие лучевую симметрию. Наружный слой клеток называется эктодерма,… В эктодерме произошла дифференциация клеток на эпителиально-мускульные,… Пищеварение. Происходит в гастральной полости, становится полостным, но сохраняется и внутриклеточное пищеварение, так…

Класс Сцифоидные медузы (Scyphozoa)

Эти медузы значительно крупнее гидромедуз, цианея, например, может достигать 2 м в диаметре и 30 м по длине щупалец. Тело имеет эктодерму и энтодерму, между которыми находится студенистый слой — мезоглея, содержащий до 98% воды. Медузы имеют вид колокола. В центре, с вогнутой стороны тела находится ротовое отверстие, окруженное щупальцами и открывающееся в гастральную полость. По краю зонтика находятся многочисленные щупальца, некоторые из них видоизменены и образуют краевые тельца, или ропалии, несущие органы чувств. Каждый ропалий содержит «обонятельную ямку», орган равновесия и стимуляции движения зонтика — статоцист, светочувствительные глазки. Нервная система испытывает усложнение и по периметру, около каждого ропалия, возникают 8 скоплений нервных клеток, ганглиев, первый пример образования значительных нервных узлов.

Рис. 106. Развитие сцифоидных медуз: 1 — взрослая медуза. 2 — ренное яйцо; 3 — личинка, планула; 4 — сидячий полип, сцифистома; 5 — стробиляция; 6 —эфира

Размножение. Медузы раздельнополы. Созревшие половые клетки выделяются через рот медузы. Из оплодотворенного яйца образуется типичная планула. Проплавав некоторое время, планула прикрепляется к морскому дну и превращается в одиночного полипа — сцифистому (рис. 106). Сцифистома размножается почкованием, через некоторое время сцифистома начинает отпочковывать молодых медуз, которые называются эфиры. Эфиры постепенно превращаются во взрослых медуз, и все повторяется.

Многообразие. Все медузы хищники, однако глубоководные виды питаются также погибшими организмами. Интересен способ передвижения — реактивный, за счет сокращений зонтика. Одна из самых распространенных медуз Aurelia aurita, она обитает почти во всех морях, кроме Каспийского и Аральского. В Японии и Китае некоторых медуз (аурелий и рапиллем) употребляют в пищу. Для человека опасны такие медузы, как крестовичок, обитающая в южной части Сахалина и Курильских островов и корнерот, обитающая в теплых водах Черного и Азовского морей. Контакт с ними вызывает поражения кожи и нарушения работы внутренних органов.

Глава 17. Тип Плоские черви (Plathelminthes)

Общая характеристика типа

© Внешнее строение.Большинство имеет листообразную или лентовидную двусторонне-симметричную форму тела. © Покровы. Тело плоских червей защищено однослойным эпителием. У… © Мускулатура.Мышцы кожно-мускульного мешка слагаются из нескольких слоев мышечных волокон. В наружном слое эти…

Класс Ресничные (Turbellaria)

Класс Ресничные черви (Turbellaria) объединяет более 3000 видов свободноживущих плоских червей. Живут в морях, пресной воде, влажной почве.

Рис. 108. Схема строения кожно-мускульного мешка ресничных червей: 1 — клетки эпителия; 2 — рабдиты; 3 — реснички; 4 — базальная мембрана; 5 — кольцевые мышцы; 6 — диагональные мышцы; 7 — спинно-брюшные мышцы; 8 — продольные мышцы.

Покровы и кожно-мускульный мешок. Тело покрыто однослойным ресничным эпителием (рис. 108). В эпителии находятся различные кожные железы, разновидностью которых являются рабдитные клетки, содержащие рабдиты — образования в форме палочек, находящиеся в клетках перпендикулярно поверхности. При раздражении они выбрасываются и образуют слизь, которая играет защитную функцию. Эпителий находится на базальной мембране, под которой располагается гладкая мускулатура — кольцевые, диагональные и продольные мышцы. Кроме этого, имеются спинно-брюшные мышцы. Таким образом, ресничные черви передвигаются за счет биения ресничек и благодаря сокращениям кожно-мускульного мешка.

© Пищеварительная система.Внутри кожно-мускульного мешка находится паренхима, в которой расположены внутренние органы турбеллярий. Рот у типичного представителя — молочной планарии — находится на брюшной стороне, ближе к задней части тела. Планария — хищник, питается мелкими животными, размеры самой планарии — около 2 см. Мускулистая глотка способна высовываться из глоточного кармана и захватывать добычу. Кишечник сильно разветвлен (рис. 109), что способствует доставке питательных веществ ко всем клеткам тела. Непереваренные остатки выбрасываются через ротовое отверстие. Внутриклеточное пищеварение, наряду с кишечнополостным, имеет большое значение в усвоении питательных веществ.

© Выделительная система протонефридиального типа. С помощью протонефридиев жидкость из паренхимы направляется в каналы, открывающиеся выделительными порами наружу. Реабсорбция сохраняет вещества, необходимые для организма планарии.

© Нервная система представлена двойным ганглием на передней части тела и отходящими от него парными нервными стволами. Мозговой ганглий является примитивным мозгом планарии. Из органов чувств следует отметить глаза, которые имеются у большинства ресничных червей.

© Размножение и развитие. Ресничные черви — гермафродиты, мужские половые органы — семенники, находятся в паренхиме, по семяпроводам сперматозоиды попадают в семяизвергательный канал совокупительного органа, который находится в половой клоаке. Кроме мужских органов, они имеют и яичники (их два у молочной планарии), яйца по яйцеводам попадают в половую клоаку. Оплодотворенные яйцеклетки окружаются яйцевыми оболочками, и образуются яйца, из которых у пресноводных планарий выйдут молодые планарии. Некоторые способны к бесполому размножению путем поперечного деления — фрагментации.

Класс Сосальщики (Trematoda)

Рис. 111. Схема строения кожно-мускульного мешка сосальщиков: 1 — тегумент; 2 — базальная мембрана; 3 — погруженные ядра; 4 — кольцевые мышцы; 5 — продольные мышцы.

Рис. 110. Печеночный сосальщик.

Этот класс объединяет более 4000 видов паразитических червей. Форма тела листовидная. Имеются две присоски — брюшная и ротовая. Брюшная присоска необходима только для фиксации, ротовая — для питания. Размеры печеночного сосальщика (Fasciola hepatica) около 2 см (рис. 110). Кожно-мускульный мешок сосальщиков построен по такому же плану, что и у ресничных червей (рис. 111). Но ресничек в эпителиальных клетках нет, цитоплазма с ядрами клеток эпителия погружены под базальную мембрану, в паренхиму, а их внешняя часть сливается и представляет безъядерную цитоплазматическую пластинку — тегумент.

© Пищеварительная система начинается ротовой присоской и глоткой сосущего типа. Затем идет пищевод и кишечник, обычно двуветвистый. Поверхность кишечника сильно ветвится, что важно для доставки питательных веществ ко всем клеткам тела. Анальное отверстие отсутствует.

© Выделительная система протонефридиального типа, то есть начинается протонефридиями, каналы соединяются в два главных канала, которые на задней части тела открываются в мочевой пузырь, и через выделительное отверстие продукты выделения удаляются из организма.

Рис. 112. Строение сосальщика: 1 — ротовая присоска; 2 — половое отверстие; 3 — брюшная присоска; 4 — яичник; 5 — желточный проток; 6 — желточник; 7 — протонефридий; 8 — мозговой ганглий; 9 — пенис; 10 — семяизвергательный канал; 11 — семенник; 12 — скорлуповая железа; 13 — матка; 14 — мочевой пузырь; 15 — глотка; 16 — ветви кишечника.

Нервная система представлена окологлоточным нервным кольцом и отходящими от него тремя парами нервных стволов, которые соединены перемычками (рис. 112). Из этих трех пар наиболее развита пара брюшных стволов. Органы чувств, в связи с паразитическим образом жизни, развиты слабо, у взрослых сосальщиков органы зрения отсутствуют.

© Размножение и развитие. Половая система устроена сходно с таковой у ресничных червей; сосальщики — гермафродиты, но паразитический образ жизни привел к смене хозяев (в промежуточном хозяине возможно размножение по типу полиэмбрионии на личиночных стадиях развития).

© Оплодотворенные яйца печеночного сосальщика по желчным протокам хозяина попадают в кишечник и вместе с фекалиями выходят во внешнюю среду. Для дальнейшего развития они должны попасть в воду, где из яйца выходит покрытая ресничками личинка — мирацидий. Она активно ищет промежуточного хозяина — малого прудовика — и внедряется в его внутренние органы. Здесь мирацидий теряет реснички и превращается в бесформенный мешок — спороцисту.

Из зародышевых клеток в теле спороцисты развивается дочернее поколение личинок — множество редий. Редия имеет ротовое отверстие и пищеварительную систему.

Рис. 113. Развитие печеночного сосальщика: 1 — взрослый червь—паразит; 2 — яйцо; 3 — мирацидий; 4 — спороциста; 5 — редия; 6 — церкарий; 7 — адолескарий.

Из зародышевых клеток редии образуется внучатое поколение личинок — церкарии (рис. 113). У них имеется длинный хвост, две присоски, пищеварительная система. Церкарии покидают организм промежуточного хозяина и активно плавают. Затем они прикрепляются к траве, теряют хвост, инцистируются и превращаются в неподвижный адолескарий.

Вместе с водой или травой адолескарии попадают в пищеварительную систему крупного рогатого скота, оболочка цист растворяется, и паразиты по кишечным венам попадают в печень, где достигают половозрелого состояния. Заражение человека происходит при питье сырой воды из природных водоемов, в которых обитает малый прудовик.

Класс Ленточные (Cestoda)

Рис. 114. Покровы ленточных червей: 1 — волосковые выросты тегумента; 2 — базальная мембрана; 3 — кольцевые мышцы; 4 — продольные мышцы; 5 — ядра клеток гиподермы.

Класс Ленточные черви насчитывает более 3000 видов червей, ведущих исключительно паразитический образ жизни. Лентовидное тело может достигать в длину от 1 мм до 10 м и более. На передней части тела находится головка с органами фиксации — присосками или крючками, за которой следует нерасчлененная шейка и затем тело, состоящее из члеников. Самые маленькие и самые молодые членики — около шейки, самые крупные — в задней части тела. Новые членики постоянно образуются в задней части шейки.

© Покровы и кожно-мускульный мешок. принципиально не отличаются от таковых у сосальщиков, но тегумент образует огромное количество волосковых выростов, увеличивающих площадь всасывания питательных веществ (рис. 114).

© Пищеварительная система полностью отсутствует. Питательные вещества поглощаются с помощью тегумента, расщепление их и получение необходимой энергии происходит в результате бескислородного окисления — гликолиза.

© Нервная система развита слабо, как и у сосальщиков. Представлена нервными ганглиями, которые находятся в головке, и нервными стволами, из которых боковые развиты сильнее и соединены поперечными нервными перемычками. Органы зрения не развиты.

© Размножение и развитие.Половая системагермафродитного типа. В молодых члениках половые органы не развиты, их развитие начинается после 200 членика, в последних члениках атрофируются семенники, семяпроводы, яичники и яйцеводы и очень сильно развивается матка, в которой находятся оплодотворенные яйца. Оплодотворение у цепней или перекрестное, или происходит самооплодотворение между различными члениками. Последние членики стробилы отрываются целыми группами и с фекалиями выводятся наружу.

Бычий цепень.

У бычьего цепня окончательным хозяином является человек, червь паразитирует в его тонком кишечнике, достигая 10 метров в длину. Органы фиксации — 4 присоски. Промежуточный хозяин — крупный рогатый скот, который вместе с травой может проглотить членики или яйца бычьего цепня. В яйцах развивается личинка с тремя парами крючьев. В желудке оболочка яйца растворяется, и личинка с помощью крючьев попадает в кровь. В мышцах личинки превращаются в следующую личиночную стадию — финну. Финна — пузырек, заполненный жидкостью, с ввернутой внутрь головкой, размером с рисовое зерно. Заражение человека происходит при употреблении финнозного мяса, прошедшего недостаточную термическую обработку. При попадании в кишечник человека головка выворачивается, и шейка начинает продуцировать членики.

Свиной цепень.

И у свиного цепня (рис. 115) окончательным хозяином также является человек. Паразитирует цепень в тонком кишечнике, достигая размеров 2 — 3 м.

Рис. 115. Развитие свиного цепня: 1 — головка; 2 — шейка; 3 — стробила; 4 — членики (проглоттиды); 5 — крючки—зацепки; 6 — присоски; 7 — онкосфера, личинка с шестью крючками; 8 — финны в свином мясе (частично вскрытые); 9 — вывернутая из яйца молодая ленточная форма.

Кроме 4 присосок на головке находится венчик с крючьями — дополнительный орган фиксации. В последних члениках формируются яйца с личинками, с фекалиями выводятся из организма. Промежуточным хозяином является свинья, в ее желудке оболочка яйца растворяется, и личинки попадают в кровь и в мышцы, где превращаются в финны. Человек заражается при употреблении финнозного свиного мяса при недостаточной тепловой обработке последнего.

Человек может стать и промежуточным хозяином свиного цепня, если зрелые членики из кишечника попадут в желудок человека (например, при рвоте), тогда оболочка яиц растворяется, и личинки с током крови могут попасть в любые органы, где сформируются финны.

Эхинококк.

Рис.116. Эхинококк: 1 — половозрелый червь; 2 — финна в печени человека; 3 — дочерние пузыри внутри финны; 4 — человек, пораженный эхинококком.

Наиболее опасен для человека эхинококк (рис. 116). Окончательным хозяином эхинококка могут быть волки, лисы, собаки. Эхинококк паразитирует у них в тонком кишечнике, размеры тела 3 — 5 мм, тело состоит из головки, шейки и 3 — 4 члеников. Вместе с травой яйца попадают в организм травоядных животных, в желудках которых из них выходят личинки. Токомкрови они заносятся в различные органы, где превращаются в финны. Фин-

ны развиваются очень долго, на их боковых стенках образуются дочерние пузыри с многочисленными головками. В печени коровы находили пузыри эхинококка массой 60 кг. Эти пузыри разрушают органы, в которые они попали, сдавливают соседние органы, кровеносные сосуды, нервы. Удаление возможно только хирургическим путем. Заражение человека чаще всего происходит при отсутствии гигиены в обращении с собаками (собаки любят валяться на траве и яйца могут попасть на их шерсть). Заражение хищных млекопитающих происходит при поедании финнозного мяса животных.

Ленточные черви приносят большой вред организму хозяина. Симптомами заболевания являются кишечные расстройства, утомляемость, развивается малокровие. Анемия связана с тем, что ленточные черви поглощают из пищи витамин В₁₂, необходимый для эритропоэза (образования эритроцитов).

Первичнополостные

Глава 18. Тип Круглые черви (Nemathelminthes)

Общая характеристика типа

© Внешнее строение.Форма тела веретеновидная или нитевидная, круглая в поперечном сечении. Тело цельное, несегментированное, снаружи покрыто… © Полость тела.Внутри кожно-мускульного мешка развивается первичная полость… © Пищеварительная система состоит из трех отделов: передний, средний и задний отделы кишечника. Передний отдел и…

Строение и жизнедеятельность нематод

© Под гиподермой расположены продольные мышцы, разделенные валиками гиподермы на 4 ленты. При сокращении спинные и брюшные ленты действуют как… © Пищеварительная система (рис. 117) начинается на переднем конце тела ротовым… © Органы дыхания отсутствуют. У свободноживущих и паразитов растений газообмен происходит через покровы тела. У…

Вторичнополостные

Глава 19. Тип Кольчатые Черви (Annelida)

Общая характеристика типа

Для кольчатых червей характерны следующие морфофизиологические особенности: © Внешнее строение. Тело сегментировано, различают головную лопасть, сегменты… © Полость тела. Появляется вторичная полость тела — целом, разделенный перегородками на сегменты, каждый сегмент имеет…

Строение и жизнедеятельность

© Кожно-мускульный мешок. Образован кутикулой, однослойным эпителием и двумя слоями мышц — наружными кольцевыми и внутренними продольными.… © Пищеварительная система состоит из передней, средней и задней кишки. В… © Органы дыхания. Дыхание осуществляется или всей поверхностью тела (малощетинковые черви), или с помощью жабр,…

Глава 20. Тип Моллюски (Mollusca)

Класс Двустворчатые (Bivalvia),
Класс Брюхоногие (Gastropoda)

Общая характеристика типа

Внешнее строение. Двусторонне-симметричные животные, но некоторые виды становятся асимметричными из — за спирального закручивания тела. Метамерия… Вторичнополостные животные, в полостях целома находятся сердце и гонады.… На спинной стороне обычно располагается защитная раковина, в глотке большинства моллюсков имеется радула, терка для…

Строение и жизнедеятельность

На голове находятся ротовое отверстие, органы чувств. Сильно утолщенная брюшная сторона образует различные типы ног. Нога, как орган передвижения,… © Полость тела.Внутренние органы находятся внутри тела в паренхиме, но имеются… © Пищеварительная система состоит из передней, средней и задней кишки. В глотку открываются протоки слюнных желез, в…

Глава 20. Тип Членистоногие (Arthropoda)

Общая характеристика типа

© Внешнее строение. Членистоногие — двусторонне-симметричные первичноротые животные. Тело сегментировано. В большинстве случаев сегменты объединены… © Смешанная полость тела — миксоцель, образованная из первичной и вторичной… © Пищеварительная система состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишок. Появляются сложно устроенные…

Строение и жизнедеятельность

Глава 21. Тип Хордовые (Chordata)

Подтип Бесчерепные (Acrania)
Класс Головохордовые (Cephalochordata)

Общая характеристика типа

Хордовые относятся к вторичноротым животным, у которых из первичного рта образуется анальное отверстие, а рот образуется на другом конце тела… Рис. 134. План строения …

Ланцетник

© Покровы.Представлены кожей, состоящей из однослойного эпидермиса и тонкого слоя дермы. © Опорно-двигательная система. Вдоль всего тела тянется хорда, утончаясь в… © Пищеварительная система. На передней части тела имеется ротовое отверстие, окруженное щупальцами (до 20 пар).…

Характеристика подтипа

© Покровы. Кожа характеризуется многослойным эпидермисом и хорошо развитой дермой (кориумом, или кутисом), в глубине дермы развивается подкожная… © Скелет и мышцы. У эмбриона позвоночных скелет представлен хордой, окруженной… Скелет головы состоит из мозгового отдела и лицевого (висцерального) отделов, к которому относятся жаберные дуги и их…

Характеристика надкласса

Надкласс Рыбы включает более 20 000 видов рыб, из них около 700 видов относятся к классу Хрящевые рыбы, остальные объединяются в класс Костные рыбы.

© Скелет и мышцы. Скелет хрящевой или костный, состоит из следующих отделов: череп, скелет позвоночника, скелет конечностей и скелет поясов конечностей. В черепе появляются челюсти, жаберный аппарат, появляются парные конечности и пояса конечностей, формируется позвоночник, состоящий из отдельных позвонков. Мышцы туловища сохраняют метамерное строение.

© Пищеварительная система. Для хрящевых рыб характерной особенностью является наличие спирального клапана в кишечнике, кишечник открывается в клоаку. У костных рыб клоаки нет (кроме двоякодышащих). Впервые появляется морфологически выраженная поджелудочная железа. У наиболее прогрессивных рыб появляется плавательный пузырь, как вырост кишечника, который помогает регулировать плотность тела и связанную с ней плавучесть.

© Дыхательная система.Органы дыхания представлены жабрами, у хрящевых рыб есть межжаберные перегородки, на которых располагаются жаберные лепестки. У костных рыб жаберные лепестки прикреплены к жаберным дугам, появляются жаберные крышки.

© Кровеносная система состоит из двухкамерного сердца и одного круга кровообращения (кроме двоякодышащих). В предсердие кровь попадает из венозного синуса, из желудочка выбрасывается в артериальный конус (у хрящевых рыб) или в луковицу аорты (у костных рыб).

© Нервная система.Центральная нервная система — головной мозг, состоящий из пяти отделов и спинной мозг, находящийся в позвоночном канале; периферическая нервная система представлена черепномозговыми и спинномозговыми нервами.

© Размножение и развитие. Рыбы, как правило, раздельнополые организмы. Хрящевые рыбы откладывают яйца, у некоторых встречается живорождение. Костные рыбы выметывают большое количество мелкой икры, есть яйцеживородящие виды.

© Основные ароморфозы, которые позволили рыбам долгое время господствовать в морях и океанах, следующие. 1. Первые жаберные дуги превратились в челюсти, способные захватывать крупную добычу. 2. Появились парные плавники — грудные и брюшные, которые обеспечили более точные и сложные движения в плотной водной среде. 3. Произошла замена хорды хрящевым, а затем и костным позвоночником, эффективно выполняющим защитную и опорную функции. 4. Образовался череп, защищающий головной мозг. 5. Усложнились органы дыхания, появились жабры, увеличившие поверхность и интенсивность газообмена. 6. Печень стала более крупной, сформировалась поджелудочная железа. Увеличение внутренней поверхности кишечника привело к более полному пищеварению и всасыванию питательных веществ.

Класс Хрящевые рыбы (Сhondrichtyes)

Имеют ряд особенностей, которые позволяют их выделить в отдельный класс. Скелет у них хрящевой, но хорда остается и проходит через отверстия в телах позвонков. Жаберные крышки отсутствуют, жаберные щели в количестве 5 — 7 пар открываются наружу каждое самостоятельным отверстием. Грудные и брюшные плавники расположены горизонтально, плавательный пузырь отсутствует.

К хрящевым рыбам относятся акулы (около 250 видов), скаты (350 видов) и небольшая группа цельноголовых, или химеровых (около 30 видов). Размеры тела акул от 20 см до 15 — 20 метров, самый крупный скат — манта — достигает массы до 3 тонн и в размахе плавников до 8 метров.

Выживанию и прогрессивному развитию хрящевых рыб в немалой степени способствуют особенности их размножения. Для хрящевых рыб характерно внутреннее оплодотворение. Одни из них откладывают крупные яйца, покрытые прочной роговой скорлупой, надежно защищающей развивающийся эмбрион. Часто яйца напоминают подушку, от углов которой отходят длинные жгуты, с помощью которых яйцо удерживается за водоросли. Яйца китовой акулы — 63 на 40 сантиметров! У других хрящевых рыб яйца не откладываются, они задерживаются в особых расширениях яйцеводов и молодые акулята дважды «рождаются» — сначала выходят из яйца, затем из организма матери. Такое размножение называется яйцеживорождением. Молодые животные выходят крупными и активными хищниками. Мало того, уже в организме матери они часто пожирают более мелких своих собратьев и еще неоплодотворенные яйца.

У третьих наблюдается настоящее живорождение, то есть эмбрионы развиваются в расширении яйцеводов — своеобразной «матке», питаются с помощью "пуповины" и "плаценты", все питательные вещества получают из организма матери.

Самые крупные акулы — китовая (до 20 метров) и гигантская (до 15 метров), но они опасности для человека не представляют, т.к. питаются планктонными организмами и мелкими рыбами. Наиболее опасны для человека белая акула — кархародон (она же акула — людоед), размеры тела которой до 8 метров, тигровая акула и акула мако, но потенциально опасными в настоящее время считают около пятидесяти видов.

Класс Костные рыбы (Osteichtyes)

Скелет всегда костный, межжаберные перегородки редуцируются, жаберные лепестки сидят на костных жаберных дужках, жаберный аппарат снаружи прикрыт жаберными крышками. Имеется плавательный пузырь, который находится в верхней части полости тела, у примитивных видов он пожизненно сохраняет связь с пищеварительной системой. С помощью плавательного пузыря рыбы меняют плотность тела при погружении или всплытии. Тело покрыто чешуей или голое. Оплодотворение у подавляющего большинства наружное, откладывают мелкую икру, без роговых оболочек. Класс Костные рыбы объединяет более 20 тыс. видов рыб и делится на два подкласса: подкласс Лопастеперые и подкласс Лучеперые.

Подкласс Лопастеперые включает два надотряда — Кистеперые и Двоякодышащие. От пресноводных кистеперых рыб в каменноугольном периоде Палеозойской эры произошли земноводные животные. В дальнейшем кистеперые перешли к жизни в море. Считалось, что кистеперые рыбы вымерли в Мезозойскую эру, но в 1938 году в Индийском океане был пойман первый экземпляр целакантовой рыбы, названный латимерией. Размеры рыбы достигают 180 см, масса тела до 95 кг, это единственный представитель замечательной группы животных, доживший до нашего времени. Размножается латимерия с помощью яйцеживорождения, яйца массой до 300 г целый год остаются в яйцеводах, затем рожаются маленькие латимерии.

Двоякодышащие появились в девонском периоде палеозойской эры Характерная особенность — наличие одного или двух легких для дыхания атмосферным воздухом. В связи с появлением легких, появляется и второй круг кровообращения — легочный. К двулегочным относят четыре вида протоптеров, и один вид из рода лепидосирен.

Подкласс Лучеперые рыбы делится на надотряд Ганоидные и надотряд Костистые рыбы.

Ганоидные — древняя группа рыб, сохранившая ряд примитивных признаков. У осетрообразных рыб — рострум и поперечный рот на нижней стороне, гетероцеркальный хвостовой плавник, горизонтальные парные плавники. Хорда у них сохраняется всю жизнь, тела позвонков отсутствуют, в кишечнике сохраняется спиральный клапан, в сердце — артериальный конус. Чешуя толстая, покрыта эмалеподобным веществом — ганоином.

Но наряду с древними признаками появились признаки, характерные для высших рыб: появились костные части скелета — костные жаберные крышки, хрящевой мозговой череп снаружи покрыт кожными костями; жаберные крышки, защищающие жабры и играющие роль прокачивающего воду аппарата; плавательный пузырь, регулирующий плотность тела рыб на различных глубинах; оплодотворение у большинства наружное, т.к. рыбы откладывают очень большое количество мелкой икры, не имеющей роговой скорлупы. К ганоидным рыбам относятся Осетрообразные или Хрящевые ганоиды.

Для осетрообразных характерно наличие пяти рядов костных пластинок (жучек), один на спине и две пары рядов по бокам тела, по бокам верхней лопасти гетероцеркального хвостового плавника находится ганоидная чешуя.

Самые крупные представители отряда осетрообразные — белуга и калуга. Белуга распространена в бассейнах Каспийского, Черного и Азовского морей, достигает в длину 4 — 5 м, масса таких экземпляров более 1 т. Калуга обитает в бассейне Амура и достигает размеров до 3,7 м и массы 380 кг. Русский осетр имеет наибольшую численность среди осетров, размеры его до 230 см при массе 80 — 100 кг. Стерлядь — пресноводная рыба, но в бассейне Волги встречается и полупроходная форма, которая в длину до 74 см при массе 2,8 кг. Осетрообразные изначально вероятно были пресноводными рыбами, об этом говорит их размножение в пресной воде, впоследствии многие из них перешли к проходному образу жизни.

Надотряд Костистые рыбы

К ним относятся около 90% всех современных рыб. Хвостовой плавник у них равнолопастной, скелет костный. Плавательный пузырь служит гидростатическим органом, может отсутствовать у донных видов и у некоторых хищников, хороших пловцов. У некоторых рыб используется как дополнительный орган дыхания.

© Покровы. Кожа состоит из эпидермиса и дермы. Дермау большинства рыб образует чешую. Чешуя костная, состоит из тонких костных пластинок. Нарастание чешуи происходит неравномерно, образуются годичные кольца, по которым можно определить возраст рыбы. Эпидермис выделяет слизь, уменьшающую трение о воду. Окраска рыб покровительственная, спина у большинства окрашена темнее, брюшко серебристое.

Рис. 138. Позвоночник рыбы: 1 — тело позвонка; 2 — верхний остистый отросток; 3 — ребра; 4 — остатки хорды; 5 — спинной мозг; 6 — спинная аорта; 7 — левая и правая вены.

Скелеткостный. Позвоночник образован двояковогнутыми позвонками, между которыми сохраняются остатки хорды. Позвонки туловищного отдела имеют верхнюю дугу и верхний отросток, снизу к ним причленяются ребра (рис. 138). В хвостовом отделе позвонки имеют верхнюю, нижнюю дуги и остистые отростки. Череп состоит из мозгового и лицевого отделов. Лицевой отдел представлен челюстями, подъязычной дугой и жаберным аппаратом. Жаберные дуги имеют жаберные тычинки, процеживающие воду, жаберные крышки активно прокачивают воду через рот и жабры.

Рис. 139. Скелет рыбы: 1 — остистые отростки позвонков; 2 — нижние дуги позвонков; 3 — нижние остистые отростки позвонков; 4 — ребра; 5 — мускульные косточки; 6 — основные косточки лучей плавников; 7 — лучи плавников; 8 — кости плечевого пояса; 9 — кости тазового пояса; 10 — череп.

Скелет плавников представлен костными лучами, пояс передних конечностей соединен с черепом, пояс задних конечностей находится в мускулатуре. Кроме парных плавников — грудных и брюшных, имеются непарные плавники — спинной и анальный (рис. 139).

© Пищеварительная система. Зубы конические, расположены на челюстях и небных костях, у карповых рыб зубов нет, но на последней паре жаберных дуг имеются костные выросты — глоточные зубы. У планктоноядных жаберные тычинки образуют цедильный аппарат.

Глотка и пищевод ведут в желудок, затем следует тонкая кишка, которая у многих видов имеет слепые отростки. Они увеличивают всасывающую поверхность кишечника. В тонкую кишку открываются протоки печени; поджелудочная железа островками разбросана по брыжейке. Толстая кишка заканчивается анальным отверстием.

Рис. 140. Жаберные тычинки костистых рыб. А — планктоноядной рыбы; Б — хищной: 1 — жаберные дуги; 2 жаберные тычинки; 3 — жаберные лепестки.

Для большинства костных рыб характерен плавательный пузырь. Открытопузырные рыбы сохраняют связь плавательного пузыря с пищеводом всю жизнь, у закрытопузырных рыб эта связь утрачивается.

Рис. 141. Схема строения сердца рыб. А — сердце хрящевых рыб, Б — сердце костистых рыб: 1 — венозный синус; 2 — предсердие; 3 — желудочек; 4 — артериальный конус с клапанами (у костистых рыб редуцирован); 5 — луковица аорты.

проходят капилляры. С помощью рта и жаберных крышек вода прокачивается через жабры, в которых происходит газообмен. Кроме этого, жабры играют большую роль в регуляции осмотического давления крови рыб.

© Кровеносная система замкнутая, один круг кровообращения, сердце двухкамерное (рис. 141) и состоит из тонкостенного предсердия и мускулистого желудочка. Венозная кровь собирается сначала в венозный синус — расширение, собирающее кровь от венозных сосудов, затем попадает в пред-

сердие и выталкивается из желудочка. Между предсердием и желудочком имеются створчатые клапаны, не позволяющие крови вернуться в предсердие. Из желудочка кровь попадает в расширенную начальную часть брюшной аорты (луковицу аорты). Из сердца венозная кровь попадает по брюшной аорте к жабрам, артериальная кровь собирается в спинную аорту.

К голове и передней части туловища кровь движется по сонным артериям, в заднюю часть тела — по непарной спинной аорте, которая проходит под позвоночником. От всех органов венозная кровь по сосудам попадает в общий венозный синус.

© Выделительная система. Рыбы имеют парные туловищные почки, которые находятся в полости тела над плавательным пузырем (рис. 142) — темно-красные лентовидные образования, плотно прилегающие к позвоночнику. Очищенная кровь возвращается в кровеносную систему через почечную вену, продукты обмена по мочеточникам попадают в мочевой пузырь и через мочевыделительное отверстие выводятся наружу.

© Нервная система. Большие полушария отвечают только за обоняние, нервного вещества в крыше мозга нет. Промежуточный мозг мал. Средний мозг имеет зрительные бугры и хорошо развит . Мозжечок развивается в зависимости от степени подвижности рыбы. Продолго-

Рис. 142. Строение рыбы: 1 — жабры; 2,4 — передняя и задняя кардиальные вены; 3 — кювьеров проток; 5 — спинная аорта; 6 — туловищная почка; 7 — плавательный пузырь; 8 — мочевой пузырь; 9 — мочевое отверстие; 10 — половое отверстие; 11 — анус; 12 — яичник; 13 — селезенка; 14 — кишка; 15 — желудок; 16 — слепые выросты кишечника; 17 — печень; 18 — желчный пузырь; 19 — венозный синус; 20 — сердце; 21 — луковица аорты; 22 — брюшная аорта.

ватый мозг переходит в спинной (рис. 143) От головного мозга отходит 10 пар черепномозговых нервов. Такое строение головного мозга обеспечивает образование условных реф-

Рис. 143. Головной мозг рыбы: 1 — передний мозг; 2 — средний мозг, зрительные доли; 3 — мозжечок; 4 — продолговатый мозг; 5 — обонятельный нерв.

лексов и сложное поведение рыб. В течение жизни у них легко образуются рефлексы на зрительные, слуховые, обонятельные раздражители. Спинной мозг проходит в спинномозговом канале позвоночника.

Глаза имеют плоскую роговицу и круглый хрусталик. Аккомодация осуществляется за счет передвижения хрусталика относительно сетчатки. Большинство рыб хорошо видят на расстоянии до 1 м, но некоторые

— до 10-12 м. Рыбы хорошо слышат и способны издавать звуки. «Переговариваются» между собой они с помощью плавательного пузыря, с помощью звуков, издаваемых жаберными крышками, челюстями, зубами, трением плавников. Внутреннее ухо — перепончатый лабиринт с тремя полукружными каналами; улитка, характерная для наземных позвоночных, еще отсутствует. Органы вкуса представлены вкусовыми почками, которые находятся в ротовой полости и на поверхности тела.

Характерна боковая линия — канал, проходящий по бокам тела и сообщающийся с наружной средой с помощью отверстий, проходящих сквозь чешую. На дне канала находятся рецепторы, воспринимающие тонкие изменения давления воды. Это помогает ориентироваться в темноте, чувствовать приближение других обитателей воды и подводных предметов.

© Размножение и развитие. Рыбы раздельнополы, гермафродитные виды встречаются крайне редко. У самок развиваются парные яичники, у самцов — семенники. У гермафродитов гонады функционируют то как семенники, то как яичники, поэтому самооплодотворения не происходит.

В оплодотворенной икринке происходит развитие эмбриона. Развитие рыб происходит с превращением, из икринки выходит личинка, которая некоторое время не питается, используя запасы питательных веществ желточного мешка, затем переходит к активному питанию.

Обычно речные рыбы на нерест поднимаются вверх по реке, поближе к тем местам, где они появились сами. Проходные рыбы (рыбы, обитающие в морях и океанах, а нерестящиеся в реках) собираются в большие стаи и идут к местам нереста, преодолевая огромные расстояния.

У большинства рыб оплодотворение наружное, характерна громадная плодовитость, когда самка выметывает сотни тысяч икринок (самка трески — до 10 млн., луна-рыба — до 300 млн.). Чем меньше откладывается икры, тем больше развита забота о потомстве. Например, самец трехиглой колюшки строит из водных растений гнездо в форме шара с двумя отверстиями, самки откладывают несколько десятков икринок, и самец около 2 недель охраняет гнездо, нападая даже на крупных рыб. Около гнезда он располагается так, что грудными плавниками создает ток воды над икрой для лучшей ее аэрации. Интересна забота о потомстве у иглы-рыбы: самка откладывает икру самцу на брюшную сторону, у него образуются складки, которые прикрывают икру. У морского конька складки срастаются, образуется яйцевой мешок, в котором развивается икра. В складках развивается сеть капилляров, которые снабжают икринки кислородом.

У некоторых видов рыб оплодотворение внутреннее, и икра остается в половых путях самки. Развивающийся эмбрион питается только за счет питательных веществ в желтке икринки, такое развитие называется яйцеживорождением. Яйцеживорождение наблюдается у самых популярных аквариумных рыбок — гуппи, меченосцев.

Надкласс Наземные позвоночные (Tetrapoda)

Класс Земноводные (Amphibia)

Характеристика класса

Земноводные — первые позвоночные животные, вышедшие на сушу, но не потерявшие связи с водной средой. Размножение происходит в воде, имеется водная рыбообразная личинка. Кроме того, тесная связь с водой характерна для большинства видов земноводных и во взрослом состоянии, поэтому они имеют приспособления к жизни и в воде, и на суше.

© Скелет и мышцы. В скелете происходит ряд преобразований, связанных с наземным образом жизни. Обособляются шейный и крестцовый отделы позвоночника, имеющие по одному позвонку. Череп, с помощью двух мыщелков, подвижно причленяется к шейному позвонку. Из парных плавников пресноводных кистеперых рыб для передвижения по суше формируются конечности, представляющие собой систему рычагов. Мускулатура утрачивает метамерное строение, представлена множеством отдельных мышц.

© Дыхательная система. Дыхательная система амфибий интересна тем, что в процессе развития происходит переход от жаберного дыхания к легочному. Большое значение имеет кожное дыхание. Дыхательные пути развиты слабо.

© Кровеносная система. Так как появились легких, возникает легочный (малый) круг кровообращения. Сердце амфибий становится трехкамерным, от него отходят три пары артериальных дуг. Обмен веществ еще не очень интенсивный, земноводные не способны поддерживать постоянную температуру тела, относятся к пойкилотермным животным.

© Нервная система.В головном мозге увеличиваются и полностью разделяются большие полушария переднего мозга. Средний мозг и мозжечок развиты незначительно. От головного мозга отходит 10 пар черепно-мозговых нервов.

Жизнь в воздушной среде привела к появлению ряда особенностей в органах чувств. За счет выпуклой роговицы и уплощенного хрусталика улучшается аккомодация. Для предохранения глаз от засорения и высыхания у амфибий появляются подвижные веки и мигательные перепонки. Для восприятия звуков в воздушной среде появляются барабанная перепонка, за ней — воздушная полость среднего уха и одна слуховая косточка — стремечко, которая проводит колебания к внутреннему уху. Евстахиевой трубой полость среднего уха сообщается с ротовой полостью. Появляются хоаны, внутренние ноздри, носовые ходы становятся сквозными.

© Выходу земноводных на сушу способствовали следующие ароморфозы: 1. Появились легкие и легочное дыхание. 2. Усложнилась кровеносная система, развился легочный круг кровообращения, т. е. у амфибий два круга кровообращения — большой и малый. Сердце стало трехкамерным. 4. Сформировались парные, пятипалые конечности, представляющие собой систему рычагов с шарнирными суставами и предназначенные для передвижения по суше. 5. Появился шейный отдел в позвоночнике, обеспечивший движение головы, и крестцовый отдел, место прикрепления тазового пояса. 6. Появились среднее ухо, веки, хоаны.

Строение и жизнедеятельность

Покровы представлены многослойным эпидермисом и дермой. Кожа мягкая, голая, проницаемая для газов и воды и пронизанная сетью кровеносных сосудов. Она функционирует у земноводных как дополнительный орган дыхания,… Скелет и мускулатура. С особенностями внутреннего строения познакомимся на примере травяной лягушки (рис. 144). Скелет…

Класс Пресмыкающиеся (Reptilia)

Характеристика класса

Рептилии — это первые настоящие первичноназемные позвоночные, лишь некоторые из которых вторично вернулись в водную среду обитания. Заселяют все климатические области земного шара, за исключением приполярных.

© Решающими ароморфозами, позволяющими полностью перейти к жизни на суше, стали: 1. Ороговевание верхнего слоя эпидермиса, появление роговых чешуй, препятствующих испарению воды. 2. Усложнение легких и дыхательных путей в результате отказа от кожного дыхания;3. Появление в желудочке сердца перегородки; 4. Внутреннее оплодотворение; 5. Появление защитных оболочек вокруг зародыша (зародышевых оболочек) и яйцевых оболочек, обеспечивающих зародыш необходимым количеством питательных веществ и дающих возможность развиваться эмбриону на суше внутри яйца.

Строение и жизнедеятельность

© Скелет.Скелет, как и у всех позвоночных животных, разделяют на четыре отдела: осевой скелет, скелет черепа, скелет конечностей и их поясов. Осевой… В шейном отделе рептилий, по сравнению с амфибиями, наблюдается значительно… Крестцовый отдел состоит из двух позвонков, к их поперечным отросткам причленяются подвздошные кости таза. Хвостовой…

Класс Птицы (Aves)

Характеристика класса

Класс Птицы включает более 8,6 тысяч видов, которые объединены в 40 отрядов. Тело покрыто перьями, передние конечности превратились в крылья, челюсти образуют клюв, теплокровные яйцекладущие животные. Птицы адаптировались к различным средам обитания, к различным источникам питания и широко расселились по Земле.

© Скелет и мышцы. В скелете головы отсутствуют зубы, произошла их замена на роговые чехлы на клюве. Передние конечности превратились в крылья, в стопе появилась цевка и осталось четыре пальца. Кости скелета полые, пневматичные, на грудине образовался мощный киль. Мускулатура дифференцирована сильнее, чем у пресмыкающихся, наиболее хорошо развита мускулатура, приводящая в движение крылья.

© Пищеварительная система. Характерно питание самой разнообразной пищей, быстрое пищеварение. Желудок состоит из двух отделов — железистого и мускульного. Пищеварительная система открывается в клоаку.

© Дыхательная система крайне своеобразна: небольшие легкие, прирастающие к ребрам и позвоночнику, легочные мешки, двойной газообмен — все эти особенности обеспечивают организм птицы достаточным количеством кислорода.

© Размножение и развитие. В половой системе произошла редукция правого яичника (в связи с полетом и откладыванием крупных яиц), яйца с большим запасом питательных веществ. Птицы насиживают кладку яиц, заботятся о потомстве.

© Произошли птицы от лазающих по деревьям рептилий в результате ряда ароморфозов: 1. Появился перьевой покров, который позволил летать и хорошо сохранял тепло. 2. Произошло превращение передних конечностей в крылья. 3. Венозный и артериальный кровоток полностью разделился в связи с появлением полной перегородки в сердце, которое стало четырехкамерным. Следствием стало резкое увеличение интенсивности обмена веществ, теплокровность. 4. Легкие стали губчатыми, с двойным газообменом при вдохе и выдохе. 5. Произошло дальнейшее развития нервной системы, в первую очередь полосатых тел больших полушарий и мозжечка.

Строение и жизнедеятельность

© Покровы. Кожа птиц тонкая, состоит из многослойного эпидермиса и дермы, кожных желез почти нет, лишь у основания хвоста имеется копчиковая железа.… Часть пера, погруженная в кожу, называется очином, выше расположены полый… На крыльях птицы находятся очень крупные перья, которые получили название первостепенные и второстепенные маховые. Их…

Класс Млекопитающие (Mammalia)

Общая характеристика класса

Млекопитающие животные — наиболее высокоорганизованный класс позвоночных животных. Животные с постоянной температурой тела, волосяным покровом, выкармливающие детенышей молоком. Они распространены по всему свету и заселили все среды обитания — воздушно-наземную, водную, почвенно-грунтовую. В настоящее время в классе Млекопитающие около 4000 видов животных.

© Скелет и мышцы. Конечности под туловищем, череп сочленяется с позвоночником двумя затылочными мыщелками, в полости среднего уха находятся три слуховые косточки. Хорошо развита мышечная система, имеется диафрагма, разделяющая грудную и брюшную полости.

© Пищеварительная система. Зубы находятся в альвеолах и дифференцированы на резцы, клыки и коренные. Строение желудка и длина кишечника зависит от характера пищи. Клоака есть только у яйцекладущих млекопитающих.

© Размножение и развитие. Потомство выкармливается молоком. Появляется матка, дающая возможность эмбриону развиваться в организме матери. Существуют живородящие животные, рождающие сформированных детенышей, яйцекладущие млекопитающие откладывают и насиживают яйца, у сумчатых плацента развита слабо, детеныши появляются небольших размеров. Класс Млекопитающие разделяется на три подкласса: Яйцекладущие, или Первозвери, Сумчатые и Плацентарные млекопитающие.

© Появление млекопитающих связано с рядом ароморфозов: 1. Развитием новой коры (неопаллиума), обеспечившей сложное поведение и приспособление к изменению условий среды. 2. Полным разделением кругов кровообращения и появлением альвеолярных легких, что привело к высокой интенсивности обмена веществ и гомойотермности. 3. Появлением волосяного покрова и подкожной жировой клетчатки в коже, что важно для сохранения тепла и регуляции теплоотдачи. 4. Развитие эмбрионов в организме матери, в матке, живорождение и выкармливание детенышей молоком. Эти особенности позволили заселить самые различные среды обитания.

Строение и жизнедеятельность

Рисунок 166. Строение кожи млекопитающих: 1 — наружный слой эпидермиса; 2 — мальпигиев слой; 3 —… В дерме располагается система кожных кровеносных сосудов, которые, вместе с… Волосяной покров характерен для большинства млекопитающих, но некоторые виды его вторично утратили (дельфины). Каждый…

Основные вопросы для повторения

Простейшие

1. Систематическое положение амебы, эвглены зеленой, малярийного паразита, инфузории, трипаносомы, лейшмании.

2. Формы размножения простейших?

3. Как простейшие переносят неблагоприятные условия?

4. У каких простейших гетеротрофный тип питания?

5. Что характерно для макронуклеуса и микронуклеуса инфузории туфельки?

6. Возбудители и переносчики заболевания "Пендинская язва"?

7. Возбудители и переносчики заболевания "Сонная болезнь"?

8. Возбудители и переносчики малярии?

9. Кто окончательный и промежуточный хозяин малярийного плазмодия?

10. Какие стадии существования малярийного плазмодия вам известны (в человеке, в комаре)?

11. У каких простейших несколько ядер?

Кишечнополостные

2. Симметрия тела кишечнополостных? 3. Систематическое положение гидры, медузы цианеи, крестовичка, аурелии,… 4. Способы размножения гидры?

Членистоногие, ракообразные

1. Классификация членистоногих.

2. Систематическое положение речного рака.

3. Чем образованы покровы членистоногих?

4. Что характерно для кровеносной системы членистоногих?

5. Где расположено сердце речного рака?

6. Сколько сегментов тела и пар конечностей имеет речной рак?

7. Сколько и каких конечностей имеет речной рак на головогруди?

8. Как называется зрение и глаза речного рака?

9. Органы выделения речного рака?

10. Органы дыхания речного рака?

Членистоногие, Паукообразные

1. Отделы тела паука-крестовика?

2. Чем представлены ротовые органы крестовика?

3. Сколько и каких глаз у крестовика?

4. Сколько ног у паукообразных?

5. Органы дыхания паукообразных?

6. Где расположено сердце крестовика?

7. Как называются органы выделения крестовика?

8. Как называется пищеварение крестовика?

9. Ядовитые для человека пауки СНГ?

Членистоногие, Насекомые

1. Из каких отделов состоит тело насекомых?

2. Какой тип ротового аппарата у майского жука? Мухи? Бабочки? Комара?

3. Чем представлен ротовой аппарат майского жука?

4. Как называются сегменты груди жуков? Что на них находится?

5. Чем представлены органы дыхания насекомых?

6. Чем представлены органы выделения насекомых?

7. Какие глаза у насекомых?

8. Где расположено сердце насекомых?

9. Какие функции выполняет кровь насекомых?

10. Насекомые из каких отрядов развиваются с неполным метаморфозом? С полным метаморфозом?

Головохордовые

1. Основные признаки хордовых животных?

2. Систематическое положение ланцетника?

3. Покровы ланцетника?

4. Какие плавники имеет ланцетник?

5. Чем представлены органы дыхания ланцетника?

6. Что характерно для кровеносной системы ланцетника?

7. По какому сосуду кровь течет в переднюю часть тела ланцетника?

8. Органы выделения ланцетника.

Рыбы

1. Классификация рыб.

2. Чем представлены покровы рыб?

3. Какие отделы различают в черепе рыб?

4. Какие парные плавники появились у рыб?

5. Из каких отделов состоит головной мозг рыб?

6. Какой отдел головного мозга отвечает за обоняние? За зрение?

7. Сколько и каких камер в сердце рыб?

8. Сколько кругов кровообращения у рыб?

9. Какие почки и основные продукты азотистого обмена у рыб?

Земноводные

1. Классификация земноводных.

2. Какие отделы различают в позвоночнике лягушки?

3. Чем представлены конечности и пояса конечностей лягушки?

4. Отделы пищеварительного тракта земноводных?

5. Какие основные продукты азотистого обмена у личинок земноводных? У взрослых земноводных?

6. Сколько и каких камер в сердце земноводных?

7. Какая кровь в правом предсердии у лягушки?

8. Сколько кругов кровообращения у лягушки?

9. Какие системы органов открываются в клоаку земноводных?

10. Сколько кругов кровообращения и сколько камер в сердце головастика?

Пресмыкающиеся

1. Классификация пресмыкающихся.

2. Чем отличается сердце пресмыкающихся от сердца земноводных?

3. У каких пресмыкающихся зубы в альвеолах?

4. Какие отделы различают в позвоночнике ящерицы?

5. От какой части сердца пресмыкающихся отходит правая дуга аорты? Левая дуга? Легочная артерия?

6. Что впервые появляется у пресмыкающихся в больших полушариях мозга?

7. Какие основные продукты азотистого обмена выводятся у пресмыкающихся?

8. Как называются зародышевые оболочки пресмыкающихся?

9. Как называется последний отдел кишечника у пресмыкающихся?

Птицы

1. Какие виды перьев различают у птиц?

2. Можно ли сказать, что у птиц хорошо развита кора полушарий?

3. Что характерно для скелета птиц?

4. Кости конечностей и поясов конечностей птиц?

5. Как называются расширения части бронхов, выходящие за пределы легких птиц?

6. Движение воздуха через легкие и воздушные мешки при вдохе? При выдохе?

7. Какая дуга аорты развита?

8. По какой вене течет артериальная кровь у птиц?

9. Перечислите отделы пищеварительной системы голубя.

10. Какие почки и основные продукты азотистого обмена у птиц?

Млекопитающие

1. Классификация млекопитающих.

2. На какие подклассы делится класс Млекопитающие?

3. Какие производные эпидермиса кожи млекопитающих вам известны?

4. Какие отделы различают в позвоночнике млекопитающих?

5. Кости конечностей и поясов конечностей млекопитающих?

6. Сколько пар нервов отходят от головного и спинного мозга млекопитающих?

7. Назовите сосуды малого круга кровообращения.

8. Назовите сосуды большого круга кровообращения.

9. Какие продукты азотистого обмена выводятся у млекопитающих?

10. Какие отделы различают в желудке жвачных животных?

Раздел 5. Человек

Глава 22. Общее знакомство с организмом человека

Человек и окружающая среда

Анатомия (от греч. Anatome — рассечение) изучает строение организма человека, его органы и системы органов. Физиология изучает функции целостного… В современном мире в связи с развитием промышленности возрастают…

Строение и свойства клеток

Рис. 175. Строение клетки: 1 — оболочка клетки; 2 — цитоплазма; 3 — ядро; 4 — эндоплазматическая сеть; 5 … Мембранные органоиды отделены от гиалоплазмы мембранами. Одномембранные… Клеточная оболочка обеспечивает избирательную проницаемость веществ, рецепторную функцию, передачу химических и…

Ткани

Ткань — это совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, строение и функции. У человека различают 4 вида тканей: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервные.

Среди эпителиальных тканей различают (рис. 176): однослойный плоский (эндотелий сосудов), однослойный кубический (почечные канальцы), однослойный цилиндрический (поверхность желудка), мерцательный эпителий (воздухоносные пути), многослойный ороговевающий (эпидермис), многослойный неороговевающий (слизистая рта), железистый эпителий (железы внешней и внутренней секреции).

Рис. 177. Соединительные ткани: 1 — волокнистая; 2 — хрящевая; 3 — костная; 4 — жировая ткань; 5 — кровь.

Рис. 176. Эпителиальные ткани: 1 — однослойный плоский; 2 — однослойный кубический; 3 — однослойный цилиндрический; 4 — мерцательный; 5 — многослойный ороговевающий; 6 — многослойный неороговевающий; 7, 8 — железистый эпителий.

© Соединительные ткани (рис. 177). Характерно их происхождение из мезодермы. В этих тканях хорошо развито межклеточное вещество, форма клеток разнообразна. Различают: рыхлую волокнистую ткань, формирующую прослойки и оболочки органов, плотную волокнистую, образующую сухожилия и связки; хрящевую ткань; костную ткань с ее клетками — остеобластами, остеоцитами, остеокластами; жировую; кровь и лимфу. К соединительным тканям относят и кроветворные ткани.

© Мышечные ткани (рис. 178). Обладают свойствами возбудимости и сократимости. Различают: 1 — скелетную поперечно-полосатую; 2 — сердечную поперечно-полосатую; 3 — гладкую. Скелетная мышечная ткань образована многоядерными волокнами длиной до 12 см, в цитоплазме находятся миофибриллы, расположенные параллельно волокну. Эти ткани также мезодермального происхождения.

Миофибриллы имеют поперечную исчерченность, образованы миофиламентами — более тонкими актиновыми и более толстыми — миозиновыми. При сокращения нити актина и миозина скользят друг вдоль друга, для сокращения необходимы ионы кальция и энергия АТФ. Сокращается произвольно.

Рис. 178. Мышечные ткани: 1 — поперечно-полосатая скелетная; 2 — поперечно-полосатая сердечная, 3 — гладкая.

Сердечная мышечная ткань имеет поперечную исчерченность, но образована клетками, имеющими одно — два ядра, соединенных через вставочные диски. Сокращается непроизвольно.

Гладкая мышечная ткань образована отдельными одноядерными мышечными клетками, длина которых до 1000 мкм. Миоциты окружены сарколеммой, внутри саркоплазма, актиновые и миозиновые нити не формируют миофибрилл. Сокращается непроизвольно.

Нервная ткань. Имеет эктодермальное происхождение и представлена нервными клетками — нейронами и нейроглией. Важнейшие свойства — возбудимость и проводимость.

Рис. 179. Виды нейронов: 1 — униполярные; 2 — биполярные; 3 — псевдоуниполярные; 4 — мультиполярные.

Нейроны состоят из тела и отростков — длинного, по которому возбуждение идет от тела клетки — аксона и дендритов, по которым возбуждение идет к телу клетки. Морфологически нейроны делятся на униполярные (с одним аксоном), биполярные (с аксоном и дендритом), псевдоуниполярные, мультиполярные (рис. 179).

Функционально нейроны делятся на чувствительные (афферентные) — проводят возбуждение к ЦНС, двигательные (эфферентные) — проводят возбуждение от ЦНС, между ними могут быть вставочные нейроны (ассоциативные). Биохимическая классификация основана на химических особенностях нейромедиаторов, которые выделяют синапсы: холинергические (ацетилхолин), адренергические (норадреналин) и др. Нервные окончания могут быть рецепторными (экстерорецепторы и интерорецепторы) и эффекторными, например химические синапсы.

Рис. 180. Строение синапса: 1 — синаптическая бляшка; 2 — пресинаптическая мембрана; 3 — постсинаптическая мембрана; 4 — синаптическая щель; 5 — пузырьки с медиатором; 6 — поры и рецепторы.

Синапс (рис. 180) представлен синаптической бляшкой, в которой образуются пузырьки с медиатором, при возбуждении синапса в присутствии Са²⁺ пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной, медиатор попадает в синаптическую щель и его молекулы соединяются с рецепторами постсинаптической мембраны. При этом открываются каналы в постсинаптической мембране, происходит ее деполяризация, возникает потенциал действия, клетка возбуждается.

Органы, системы органов

Система органов — органы, сходные по строению, выполняемым функциям и развитию. В организме человека различают не менее 10 систем органов: система… Все органы и системы органов связаны между собой анатомически и функционально… Гуморальная регуляция осуществляется с помощью гормонов, различных секретов, выделяемых клетками в кровь. Ведущая роль…

Глава 23. Опорно-двигательная система

Скелет

Выполняет механические функции, связанные с опорой, движением и защитой внутренних органов. Метаболические функции связаны с участием в минеральном обмене веществ. Кроветворная функция связана с гемопоэзом, образованием клеток крови.

Костная ткань. В состав костной ткани входят органические (оссеин и оссеомукоид) и неорганические вещества (соли кальция, фосфора, железа, магния). Органические вещества придают эластичность. Если их сжечь, кость рассыпается на небольшие твердые частички. Неорганические придают твердость, если удалить неорганические вещества выдерживанием кости в кислоте, то кость становится эластичной и ее можно будет завязать в узел.

Рис. 182. Строение кости: 1 — надкостница; 2 — остеон; 3 — остеоциты; 4 — губчатое вещество; 5 — кровеносные сосуды в гаверсовом канале.

Костная ткань представлена клетками костной ткани — остеоцитами и межклеточным веществом. Структурным элементом является остеон — система костных пластинок, концентрическими кругами располагающиеся вокруг гаверсовых каналов, содержащих нервы и сосуды. Между ними — вставочные пластинки. Остеоны образуют перекладины, если перекладины расположены плотно, то образуется компактное вещество, если рыхло — губчатое вещество.

Рис. 183. Строение трубчатой кости: 1 — эпифиз; 2 — апофиз; 3 — метафиз; 4 — надкостница; 5 — желтый костный мозг; 6 — диафиз.

Строение и виды костей (рис. 182). Трубчатая кость покрыта надкостницей, суставные поверхности — хрящом. Надкостница выполняет защитную, трофическую (содержит кровеносные сосуды и нервы) и костеобразовательную функции. С внутренней стороны надкостницы находятся остеобласты, обеспечивающие рост кости в толщину. На границе с костной полостью находятся остеокласты — клетки-разрушительницы костной ткани. Головки костей, покрытые хрящом, называются эпифизами, места прикрепления сухожилий — апофизы, тело кости — диафиз, участок между эпифизом и диафизом — метафиз (рис. 183). В метафизе имеется прослойка клеток, за деления которых происходит рост кости в длину. Рост костей прекращается к 23-25 годам у мужчин, к 18 — 20 годам у женщин. Эпифизы состоят из губчатого вещества, в ячейках — красный костный мозг. Внутри диафиза канал с желтым костным мозгом.

Виды костей. Различают четыре группы костей: трубчатые (длинные — плечевая, короткие — фаланги пальцев), губчатые (длинные — ребра, короткие — кости запястья), плоские (лопатки), смешанные (основание черепа).

Рис. 184. Соединения костей: 1 — сустав; 2 — фиброзное соединение; 3 — полусустав; 4 — хрящевое соединение; 5 — швы.

Соединение костей (рис. 184). Делят на две основные группы: непрерывные и прерывистые. Непрерывные могут быть трех видов — соединение с помощью соединительной ткани — фиброзное соединение (роднички в черепе новорожденного), с помощью хрящевой ткани (межпозвоночные диски), костные сращения (кости черепа). В прерывистых (суставах) различают суставные поверхности, суставную сумку, суставную полость с синовиальной жидкостью. Давление в них отрицательное. Различают полусуставы — соединения, имеющие в толще хряща щелевидную полость (лобковое сращение).

Рис. 185. Череп человека. 1 — лобная кость; 2 — теменные кости; 3 — затылочная кость; 4 — височные кости; 5 — носовые кости; 6 — верхнечелюстная кость; 7 —скуловая кость, 8 — нижнечелюстная кость.

Отделы скелета. Скелет человека насчитывает более 200 костей и состоит из черепа, скелета туловища (позвоночный столб и грудная клетка), скелета конечностей (скелет поясов и скелет свободных верхних и нижних конечностей). Череп (рис. 185) включает 23 кости. В состав мозгового отдела входят парные кости — височные и теменные — и непарные кости — лобная, затылочная, клиновидная и решетчатая. Затылочная кость имеет большое затылочное отверстие. В состав лицевого черепа входят парные и непарные кости. Парные — верхнечелюстные, носовые, нижние носовые раковины, скуловые, слезные, небные. Непарные кости — сошник, нижняя челюсть, подъязычная.

Скелет туловища состоит из скелета позвоночника и скелета грудной клетки. Позвоночный столб (рис. 186) состоит из 33-34 позвонков, которые образуют пять отделов. Шейный — из 7 позвонков, грудной — из 12, поясничный — из 5, крестцовый — из 5 слившихся, копчик из 4-5 сросшихся позвонков.

Рис. 186. Скелет позвоночника.

Рис. 187. Скелет грудной клетки

Рис. 188. Скелет конечностей

Скелет грудной клетки (рис. 187) образуется грудными позвонками, ребрами и грудиной. Первые семь пар ребер называются истинными, переходят в реберные хрящи, соединенные с грудиной. Следующие три пары — ложные ребра, их реберные хрящи соединены не с грудиной, а с выше лежащим ребром; две последние пары ребер — блуждающие. В грудине различают рукоятку, тело и мечевидный отросток.

Скелет верхней конечности (рис. 188) состоит из скелета свободной верхней конечности: плечевой кости, костей предплечья — локтевой и лучевой, запястья (8 косточек), пясти и фаланг пальцев.

Скелета плечевого пояса — из парных лопаток и ключиц.

Скелет тазового пояса состоит из двух тазовых костей, каждая образовалась при сращении трех костей — подвздошной, седалищной и лобковой.

Скелет нижней конечности состоит из и скелета свободной нижней конечности — бедренной кости, костей голени (большой и малой берцовой), костей стопы (предплюсна — 7 костей, плюсна и фаланги пальцев). В связи с прямохождением стопа человека имеет сводчатую форму, крупные пяточные кости. Нижние конечности массивнее верхних, таз расширенный, чашевидный. S-образный позвоночник имеет изгибы — два лордоза (изгибы, направленные вперед — шейный и поясничный) и два кифоза (изгибы, направленные назад — грудной и крестцовый). Грудная клетка расширена в стороны, верхние конечности имеют шаровидные суставные головки в плечевых костях и ключицы. В связи с трудовой деятельностью и развитием речи сформировалась рука с противопоставленным большим пальцем, увеличился мозговой отдел черепа и появился подбородок.

Рис. 189. Строение мышцы. А — одноглавая мышца, Б — двуглавая. 1 — головка; 2 — брюшко.

23.2. Мышцы.

У взрослого человека составляют 40% от массы тела, насчитывается около 600 скелетных мышц. В мышце (рис. 189) различают утолщенную среднюю часть — брюшко, прикрепляется мышца с помощью сухожильной головки к неподвижной части скелета, сухожилием хвоста — к подвижной части скелета.

Мышцы и группы мышц окружены соединительнотканными оболочками — фасцией. К мышце походят нервы, кровеносные и лимфатические сосуды. Форма мышц разнообразна: различают длинные, короткие, широкие, двуглавые, трехглавые и другие. Мышцы антагонисты обеспечивают движение в суставах (сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, вращатели). Мышцы, выполняющие движение в одном направлении — синергисты.

Скелетные мышцы образованы поперечно-полосатой мышечной тканью. Скелетное мышечное волокно (рис. 190) имеет форму цилиндра длиной до 40 мм, диаметром до 0,1 мм. Снаружи покрыты сарколеммой, цитоплазма называется саркоплазмой. В ней очень много митохондрий и сеть внутренних мембран — саркоплазматический ретикулум, содержащий Са²⁺. Вдоль мышечного волокна тянется в среднем 2500 миофибрилл. Миофибриллы содержат белковые нити двух типов, из актина — тонкие и из миозина — толстые (рис. 191). Когда происходит сокращении миофибриллы, сами нити не укорачиваются, актиновые нити вдвигаются между миозиновыми. Это представление получило название теории зубчатого колеса. Саркомер способен сокращаться на 30% от своей длины.

Основные группы мышц:

Рис. 192. Работа мышц. Сокращается двуглавая мышца — сгибатель, расслабляется трехглавая мышца — разгибатель.

Работа мышц. Утомление. Мышечные волокна изолированы от соседних, при этом они сокращаются по принципу "все или ничего", т.е. волокно сокращается с максимальной для него силой, если возбуждение достигло порогового уровня. Сила и степень сокращения зависит от числа сократившихся волокон.

При сгибании руки в локтевом суставе, (рис. 192) возбуждение к двуглавой мышце идет от моторной зоны лобной доли больших полушарий, передается с помощью нисходящих путей на соответствующие сегменты спинного мозга, затем по двигательным нейронам на нервно-мышечные соединения и происходит сокращение

мышцы-сгибателя. При этом происходит торможение двигательных нейронов мышцы-разгибателя, и трехглавая мышца расслабляется. Медиатор, вызывающий сокращение скелетной мускулатуры — ацетилхолин.

Различают динамическую работу мышц, когда сокращение чередуется с расслаблением, и статическую работу, например, при удержании груза в одном положении. Статическая приводит к более быстрому утомлению. Утомление — временное снижение работоспособности, наступающее в результате работы. Ведущую роль в утомлении играет не усталость самих мышц, а утомление двигательных нейронов. Установлено, что для более быстрого восстановления работоспособности более благоприятен не полный покой, а интенсивная работа другой группы мышц. Иван Михайлович Сеченов назвал это "активным отдыхом". Он же изучал зависимость утомления от ритма и нагрузки и заложил основы науки — гигиены труда. Для достижения максимального объема мышечной работы необходимо подобрать оптимальный ритм и нагрузку.

Глава 24. Кровь

Виды внутренней среды

Тканевая жидкость образуется из плазмы крови (20 л/сутки) и обеспечивает обмен веществ клеток. Затем она поступает в кровеносные и лимфатические… Лимфа образуется из тканевой жидкости, которая попадает в слепо замкнутые… обращения. Это дополнительная транспортная система, выполняет также и защитную функцию.

Эритроциты, переливание крови

Строение. Зрелые эритроциты — безъядерные клетки двояковогнутой формы. Клеточная оболочка может содержать агглютиногены А, или В, Rh+ — белок,… Функции. Основные функции эритроцитов связаны с транспортом кислорода в ткани… имеющий четвертичную структуру и состоящий из 4 гемов, содержащих Fe2+ и молекулы глобина из четырех полипептидных…

Свертывание крови

© На первой стадии гемостаза при повреждении сосудов выделяется тканевый тромбопластин, к поврежденным клеткам прилипают и разрушаются тромбоциты,… © На второй стадии гемостаза под их влиянием, при участи Са2+ и других… © На третьей стадии тромбин вызывает полимеризацию растворенного в плазме фибриногена в нерастворимые волокна фибрина,…

Лейкоциты, иммунитет

Образуются в красном костном мозге, лимфатических узлах, селезенке. Разрушаются в селезенке. Живут до 20 суток, клетки иммунологической памяти —… К агранулоцитам относятся лимфоциты. Лимфоцитов от 20 до 45% от общего… Т-лимфоциты заселяют тимус, созревают, превращаясь в Т-киллеры, Т-хелперы и Т-супрессоры и отвечают, совместно с…

Глава 25. Кровообращение

Органы кровообращения. Сердце

Рис. 197. Строение кровеносных сосудов (А — артерий, Б — вен, В — капилляров): 1 — наружный слой; 2 —… Капилляры состоят из одного слоя эндотелиальных клеток, расположенных на… не. Через стенки капилляров из крови в ткани диффундируют кислород и питательные вещества, а поступают углекислый газ…

Работа сердца. Регуляция работы

Таким образом, в одном цикле предсердия работают 0,1 с, а 0,7 — отдыхают, желудочки работают 0,3 с, отдыхают 0,5 с. Это позволяет сердцу работать,… При одном сокращении сердца в легочный ствол и аорту выбрасывается около 70 мл… Автоматия сердца. Даже изолированное сердце, при пропускании через него физиологического раствора, способно ритмически…

Круги кровообращения

Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке, венозная кровь по легочным артериям попадает в капилляры, оплетающие альвеолы легких,… Рис. 200. Круги кровообращения: 1 — сердце; 2 —…

Кровяное давление. Движение крови

В каждом сосуде давление во время систолы (систолическое) более высокое, чем во время диастолы (диастолическое). Систолическое и диастолическое в… Рис.…

Лимфа. Лимфатические сосуды и узлы

Рис. 204. Лимфатическая система. 1 — левый грудной проток; 2 — правый грудной проток; 3 —… В узлах лимфа протекает по узким щелям (синусам), в которых задерживаются и уничтожаются лимфоцитами чужеродные тела.…

Глава 26. Дыхательная система

Строение органов дыхания

Рис. 205. Дыхательные пути: 1 — носовые ходы; 2 — носоглотка; 3 — гортань; 4 — трахея. К… Хрящевая перегородка разделяет носовые полости, в каждой три носовых хода… часть глотки и гортань. Гортань проводит воздух и функционирует как голосовой аппарат. Имеет парные и три непарных…

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких — максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после самого глубокого вдоха. Слагается из дыхательного,… Рис. 208. Определение жизненной емкости легких. … Дыхательное мертвое пространство — объем дыхательных путей, в кото-

Газообмен в легких и тканях

Таблица 4. Воздух Кислород, % Углекислый газ, % Азот, инертные газы, % Вдыхаемый Выдыхаемый … Газообмен в легких и тканях подчиняется законам движения газов в соответствии с их парциальным давлением. Парциальное…

Регуляция дыхания

© Нервная регуляция осуществляется дыхательным центром продолговатого мозга, в котором различают отдел вдоха и отдел выдоха. Отделу вдоха… К защитным дыхательным рефлексам относятся чихание и кашель. При раздражении… © Гуморальная регуляция. Дыхательный центр чрезвычайно чувствителен к концентрации углекислого газа в крови, при…

Глава 27. Пищеварительная система

Функции органов пищеварения

Химическое расщепление осуществляется ферментами, которые активны при определенных условиях — максимальная активность наблюдается при температуре… Для человека характерны полостное и мембранное пищеварение. Полостное… Пищеварительная система выполняет четыре основные функции: секреторную, моторную, всасывательную, экскреторную.

Строение пищеварительной системы.

В слизистом слое располагаются также скопления лимфатических узелков (пейеровы бляшки), выполняющих защитную функцию. В пищеварительной системе различают несколько отделов: ротовая полость,… Тонкий кишечник — самая длинная часть пищеварительного канала, достигает в длину до 5 м. Начальный отдел тонкого…

Пищеварение в ротовой полости

Молочные зубы к 12 годам заменяются постоянными. У взрослого человека в ротовой полости 32 зуба: в каждой челюсти 4 резца, 2 клыка, 4 малых коренных… 3212 2123

Пищеварение в желудке

Когда пища попадает на корень языка, рефлекторно осуществляется глотание, пища попадает в глотку и затем в пищевод, длина которого около 25 см. По пищеводу пищевой комок попадает в желудок. Объем желудка около 2 л. В местах перехода пищевода в желудок и желудка в кишечник имеются кардиальный и пилорический сфинктеры (сжиматели). В желудке различают кардиальную часть, дно, тело и выход, или пилорическую часть с привратником (рис. 213). Есть малая кривизна и большая кривизна. В слизистой имеются складки, увеличивающие поверхность и здесь находятся три вида желез, образующие до 2,5 л в сутки желудочного сока. Главные железы образуют ферменты, обкладочные — соляную кислоту, добавочные — слизь.

Рис. 213. Строение желудка: 1 — кардиальная часть; 2 — малая кривизна; 3 — большая кривизна; 4 — пилорическая часть; 5 — дно желудка; 6 — привратник, сфинктер.

Кислая среда (концентрация HCl 0,5%) активирует ферменты и оказывает бактерицидное действие. Под действием пепсина, основного фермента желудочного сока, перевариваются белки, желудочная липаза расщепляет жиры молока, продолжают перевариваться углеводы ферментами слюны, до тех пор, пока пищевой комочек не пропитается кислым желудочным соком. Химозин створаживает молоко. В желудке всасываются вода, соли, глюкоза, алкоголь.

Рис. 214. Фистула пищевода и малый желудок.

Для изучения сокоотделения в желудке И.П.Павлов разработал методику «мнимого кормления», наложения фистулы на желудок в сочетании с перерезкой пищевода. Несмотря на то, что в этом случае пища в желудок не попадала, наблюдалось желудочное сокоотделение.

Для изучения сокоотделения при раздражении стенок желудка пищей, И.П.Павловым была разработана операция, при которой из дна желудка формировался изолированный «малый» желудок для сбора через фистулу чистого желудочного сока (рис. 214). С помощью этого метода удалось показать, что боль-

ше всего желудочного сока выделяется на белковую пищу, меньшее — на углеводную и совсем мало — на жиры. Было показано безусловно-рефлекторное и условно-рефлекторное сокоотделение в желудке (на вид, на запах пищи, на время кормления).

Гуморальная регуляция осуществляется за счет гормона гастрина, образуемого железами желудка.

Пищеварение в кишечнике.

Печень (рис. 215). Самая крупная железа человека, расположена в брюшной полости, справа, под диафрагмой. Масса печени…

Глава 28. Обмен веществ и энергии

Общая характеристика

Другая часть поступивших веществ является строительным материалом для реакций ассимиляции, или пластического обмена (анаболизма). Из организма… Реакции ассимиляции и диссимиляции протекают одновременно и взаимосвязано.… Обмен веществ зависит от выполняемой работы, от возраста, от состояния человека. В период роста преобладают реакции…

Белковый обмен

В зависимости от аминокислотного состава белки делят на две группы: полноценные, содержащие все виды аминокислот и неполноценные. Растительные белки… Под действием ферментов пищеварительного тракта (пепсина, трипсина,… При положительном азотистом балансе в организм поступает больше азота, чем выделяется, например, во время роста; при…

Углеводный обмен

Основная функция углеводов в организме — энергетическая. При расщеплении выделяется 17,6 кДж на 1 г. Суточное потребление должно составлять около… При недостаточном поступлении углеводов с пищей они могут быть образованы из…

Жировой обмен

При пластическом обмене фосфолипиды образуют мембраны клеток, жиры входят в состав медиаторов, гормонов, ферментов. Избыток жиров запасается в… Главные функции: структурная — входят в состав мембран, энергетическая,… В регуляции жирового обмена большую роль играют гормоны аденогипофиза, щитовидной железы, надпочечников. Жиры способны…

Водно-солевой обмен

Функции: вода необходима для нормально течения многих физиологических процессов: является растворителем, принимает участие в образовании структуры… Водный обмен тесно связан с минеральным обменом. Минеральные вещества… © Na и К. Участвуют в процессах возбуждения клетки, проведении нервных импульсов, в поддержании осмотического…

Витамины

Витамины входят в состав ферментов. Соединяясь с белками, образуют ферменты; необходимы для нормального обмена веществ. Общее количество витаминов,… Количество витаминов в пище колеблется в зависимости от времени хранения… Таблица 5.

Глава 29. Выделительная система.

Строение и функции.

В выведении продуктов обмена принимает участие и кожа: удаляется часть углекислого газа; потовые железы кожи выводят воду, соли, около 1% мочевины.… Главной системой, отвечающей за выведение продуктов метаболизма, является… Выделительная система представлена почками, мочеточниками, мочевым пузырем, мочеиспускательным каналом.

Образование мочи.

Реабсорбция происходит в почечных канальцах (рис. 222).. Длина канальца может достигать 50 мм, общая длина канальцев…

Регуляция мочевыделения.

При избытке солей в крови происходит повышенное образование гипоталамусом вазопрессина, нейрогипофиз выделяет его в кровь. Происходит усиленная… © Гуморальная регуляция связана с деятельность нейрогипофиза и надпочечников.… Кроме этого, поддержание стабильной концентрации ионов натрия в крови контролируется гормоном альдостероном,…

Глава 30. Эндокринная система.

Железы организма.

Гипоталамо-гипофизарная система.

Рис. 225. Гипоталамо-гипофизарная система человека. Гипофизарные гормоны. Под влиянием… Гормоны аденогипофиза. Гормон роста — соматотропный гормон (СТГ). Недостаток… Фолликулостимулирующий гормон аденогипофиза (ФСГ) стимулирует образование половых клеток, лютеинизирующий (ЛГ) —…

Поджелудочная железа, половые железы

Рис. 228. Регуляция содержания глюкозы в крови. Альфа-клетки при недостатке глюкозы секретируют… Поджелудочная железа имеет собственные сахарочувствительные рецепторы и… Половые железы. Яичники у женщин и семенники у мужчин являются железами смешанной секреции. Внешнесекреторная…

Глава 31. Нервная система

Строение и функции

Нервы могут быть чувствительными (зрительный, обонятельный, слуховой), если проводят возбуждение к центральной нервной системе, двигательными… Функции. Нервная система регулирует деятельность всех органов и систем…

Строение и функции спинного мозга

От спинного мозга отходят 31 пара смешанных спинномозговых нервов. Каждый нерв начинается двумя корешками, передним (двигательным), в котором… Перерезка задних корешков приводит к утрате чувствительности в тех областях,… Рис. 230. Строение спинного мозга (рисунок…

Строение и функции головного мозга

Рис. 231. Строение головного мозга: 1 — большие полушария; 2 — промежуточный мозг; 3 — средний мозг; 4 —… Мост связывает кору полушарий со спинным мозгом и мозжечком, выполняет в… Мозжечок образован двумя полушариями, снаружи покрыт корой из серого вещества, под которой

Автономная нервная система

Сплетения расположены в брюшной полости (солнечное сплетение), в самих органах (в пищеварительном тракте) и около них (сердечное). Второе название вегетативной нервной системы — автономная, так как эта система…

Глава 32. Органы чувств (Анализаторы)

Понятие об анализаторах

Анализаторы состоят из трех частей, анатомически и функционально связанных: © рецепторной, периферической части анализатора; © проводниковой части — нервных путей, по которым информация передается в центральную часть анализатора;

Слуховой и вестибулярный анализаторы

Среднее ухо представлено воздушной барабанной полостью с тремя слуховыми косточками — молоточком, наковальней и стремечком. Стремечко связано с… Внутреннее ухо включает костный лабиринт, разделенный двумя мембранами:… Рис. 241. Органы равновесия и слуха (схема): …

Кожный анализатор.

Эпидермис имеет эктодермальное происхождение, отделен от дермы базальной мембраной. В эпидермисе различают 5 слоев: 1 — базальный (мальпигиев),…

Глава 33. Высшая нервная деятельность

Создание учения о ВНД. Рефлексы

Высшая нервная деятельность — деятельность высших отделов центральной нервной системы, обеспечивающих приспособляемость животных и человека к… И.П.Павлов экспериментально подтвердил справедливость взглядов И.М.Сеченова и… Для первых характерно:

Мужская половая система

Рис. 247. Строение семенника: 1 — оболочка семенника; 2 — долька яичка; 3 — извитые канальцы; 4 —… Рис.…

Женская половая система

Рис. 250. Женский таз: 1 — яичник;… 34.3. Менструальный цикл:

Основные вопросы для повторения

Общее знакомство с организмом человека

2. Какие виды тканей различают в организме человека? 3. Перечислите разновидности эпителиальной ткани. 4. Перечислите разновидности соединительной ткани.

Опорно-двигательная система

2. Какое количество костей входит в состав скелета человека? 3. Какие свойства костной ткани придают органические и неорганические… 4. Как называются клетки костной ткани?

Кровь

1. Запишите виды внутренней среды организма.

2. Из чего образуется лимфа?

3. Сколько лимфы образуется за день у человека?

4. Какой объем крови в среднем у человека?

5. Какие объемы приходятся на плазму и на клетки крови?

6. Сколько эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в 1 мм³ крови в норме у человека?

7. Что такое гомеостаз?

8. Какие органические вещества входят в состав плазмы крови, в каком количестве?

9. Какие неорганические вещества входят в состав плазмы крови, в каком количестве?

10. Что такое сыворотка крови?

11. Какие белки принимают участие в свертывании крови?

12. Где образуются и сколько времени живут эритроциты?

13. У каких животных самые мелкие эритроциты?

14. Как называются соединения гемоглобина с кислородом? Углекислым газом? Угарным газом?

15. Какие агглютиногены и агглютинины находятся в крови людей с 1, 2, 3, 4 группами крови?

16. Где образуются и сколько живут лейкоциты?

17. Кто открыл явление фагоцитоза?

18. Какие ученые внесли большой вклад в создание учения об иммунитете?

19. Какой вид лейкоцитов способен образовывать антитела на чуждые организму антигены?

20. Каково значение Т-лимфоцитов?

21. Что такое вакцина?

22. Что такое сыворотка?

23. Какие виды естественного иммунитета вам известны?

24. Какие виды искусственного иммунитета вам известны?

Кровообращение

2. Чем образован перикард? 3. Эпикард? Миокард? Эндокард (определения)? 4. Какой отдел сердца имеет наиболее толстую мышечную стенку?

Дыхательная система

2. Куда попадает пыль из носовой полости? 3. Как называются отверстия, через которые воздух попадает из носовых полостей… 4. Из какой полости воздух попадает в гортань при вдохе?

Пищеварительная система

2. Назовите две важнейшие функции питательных веществ. 3. Какие пищеварительные железы находятся за пределами пищеварительной… 4. Приведите названия трех пар крупных слюнных желез.

Обмен веществ и энергии

2. Какие органы принимают участие в выведении воды из организма? 3. Каким образом организм человека получает воду? 4. Каково значение для организма солей кальция, натрия, калия, железа?

Выделительная система

2. Какие органы входят в мочевыделительную систему. 3. За какие функции отвечает мочевыделительная система? 4. Какие продукты метаболизма выводятся из организма через мочевыделительную систему?

Нервно-гуморальная регуляция

2. Сколько и каких пар нервов образует периферическую НС? 3. Какие виды нейронов вам известны? 4. Как называются нервные окончания, передающие возбуждение на следующую нервную клетку?

Органы чувств

2. Кто ввел понятие об анализаторах? 3. Из каких частей состоит стенка глазного яблока? 4. Где располагаются роговица, радужка, зрачок?

Высшая нервная деятельность

1. Основоположник создания учения о высшей нервной деятельности?

2. Высшая нервная деятельность (определение)?

3. Кто создал учение об условных и безусловных рефлексах?

4. Примеры безусловных рефлексов.

5. Что характерно для безусловных рефлексов?

6. Что характерно для условных рефлексов?

7. Когда образуются временные связи в коре мозга?

8. Что такое внешнее торможение?

9. Что такое внутреннее торможение?

10. Вторая сигнальная система?

Размножение и развитие человеческого организма

2. Какие половые хромосомы в яйцеклетках человека? В сперматозоидах? 3. За какие функции отвечают семенники? 4. За какие функции отвечают яичники?

Раздел 6. Общая биология

Термин "биология" образуется из двух греческих слов «bios» —жизнь и «logos» — знание, учение, наука. Отсюда и классическое определение биологии как науки, изучающей жизнь во всех ее проявлениях. Однако многообразие живой природы столь велико, что правильнее говорить о современной биологии как о комплексе наук. Предметом биологии являются все проявления жизни. Каждая отдельно взятая биологическая дисциплина изучает лишь определенную сторону этих проявлений: строение и жизнедеятельность живых организмов, их происхождение, развитие, распространение по Земному шару, взаимосвязи, возникающие между живыми организмами и средой их обитания и т.д. Например,

Особое место среди них занимает общая биология. Если частные науки лишь накапливают факты об отдельных сторонах проявлений жизни, то общая биология, интегрируя и обобщая их, выявляет основные законы и закономерности жизни на всех уровнях ее организации, пытается раскрыть сущность жизни и ее основные формы. Раскрывая сущность механизмов биологических процессов, общая биология служит теоретической основой генетики и селекции, ветеринарии и агрономии, медицины и здравоохранения, рационального использования, охраны и воспроизведения природных ресурсов и многих других сфер деятельности человека. В современных условиях знание общебиологических закономерностей необходимы специалистам всех отраслей производства.

Глава 35. Введение в цитологию

Предмет и содержание цитологии

Наука о клетке называется цитологией. Клетка является единицей всего живого, элементарной живой системой. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур и клеток внутри организма, размножение и развитие клеток, приспособление клеток к условиям окружающей среды.

Развитие представлений о клетке

Рассматривая под микроскопом срез пробки, Р.Гук обнаружил, что она состоит из ячеек, разделенных перегородками. Эти ячейки он назвал… В трудах знаменитого голландского ученого Антони ван Левенгука, особенно в… Лишь в XIX в. ученые обратили внимание на полужидкое студенистое содержимое, заполняющее клетку. К началу XIX в.,…

Неорганические вещества клетки

Без воды жизнь невозможна. Она не только обязательный компонент живых клеток, но и среда обитания организмов. Биологическое значение воды основано… Химические и физические свойства воды необычны. Они объясняются, прежде всего,… В молекуле воды один атом кислорода ковалентно связан с двумя атомами водорода. Молекула полярна: кислородный атом…

Органические вещества

Органические соединения составляют в среднем 20–30 % массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также жиры и ряд низкомолекулярных органических веществ — аминокислоты, простые сахара, нуклеотиды и т.д. Различные типы клеток содержат разное количество органических соединений. Так, растительные клетки богаты углеводами, а животные — белками (40–50 % в животной, 20–35 % в растительной). Каждая из групп органических веществ в клетках любого типа выполняет сходные функции.

Белки

Из органических веществ клетки по количеству и значению на первом месте стоят белки. Белки, или протеины (от греч. протос — первый, главный), — высокомолекулярные органические вещества, характеризующиеся строго определенным элементарным составом и распадающиеся при гидролизе до аминокислот.

В состав белков входят (в %): углерод — 50-55, водород -6,5-7,3, азот — 15-18, кислород — 21-24, сера — до 2,4 и зола — до 5,5. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь.

Белки обладают большой молекулярной массой: молекулярная масса альбумина (одного из белков яйца) — 36000, гемоглобина — 152000, миозина (одного из белков мышц) — 500000. Один из белков — глобулин молока — имеет молекулярную массу 42000. Его формула С₁₈₆₄Н₃₀₁₂О₅₇₆N₄₆₈S₂₁. Существуют белки, молекулярная масса которых в 10 и даже в 100 раз больше. Для сравнения: молекулярная масса спирта — 46, уксусной кислоты — 60, бензола — 78.

Аминокислотный состав белков

Белки являются полимерами, то есть состоят из нескольких структурных единиц — мономеров. Белки представляют собой непериодичные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

В клетках и тканях обнаружено свыше 170 различных аминокислот, но в состав белков входит лишь 26. Причем 6 из них являются нестандартными. Они образуются в результате модификации стандартных аминокислот уже после их включения в полипептидную цепь. Поэтому обычными компонентами белков можно считать лишь 20 аминокислот.

В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме, различают:

Растения способны синтезировать все необходимые им аминокислоты, а животные же — лишь половину. Незаменимые аминокислоты должны поступать в организм вместе с пищей.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают:

Основная масса аминокислот, входящих в состав молекулы белка, яв-

Рис. 255. Общая формула аминокислот.

ляется a-аминокислотами[9]. Общая формула аминокислот приведена на рисунке. Все аминокислоты содержат хотя бы одну карбоксильную группу (-СООН) и одну аминогруппу (-NH₂). Остальная часть молекулы представлена R-группой (рис. 255).

В зависимости от количества аминогрупп и карбоксильных групп, входящих в состав аминокислот, различают:

Свойства аминокислот зависят не столько от количества аминогрупп и карбоксильных групп, сколько от их радикалов. Радикалы могут быть простыми и сложными, небольшими по размерам и громоздкими, гидрофильными и гидрофобными, химически инертными и высокоактивными, полярными и неполярными, заряженными положительно и отрицательно и т.д. Особенности радикалов, их число и расположение оказывают существенное влияние на структуру, химические и физические свойства полипептидов.

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, так как в растворе они могут выступать как в роли кислот, так и оснований. В водных растворах аминокислоты существуют в разных ионных формах. Это зависит от рН раствора и от того, какая аминокислота: нейтральная, кислая или основная.

Пептиды

Пептиды — органические вещества, состоящие из остатков аминокислот[10], соединенных пептидной связью.

Образование пептидов происходит в результате реакции конденсации аминокислот (рис. 256). При взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой, между ними возникает ковалентная азот-углеродная связь, которую называют пептидной. В зависимости от количества аминокислотных остатков, входящих в состав пепти-

Рис. 256. Образование дипептида.

да, различают дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и т.д. Образование пептидной связи может повторяться многократно. Это приводит к образованию полипептидов.

На одном конце молекулы находится свободная аминогруппа (его называют N-концом), а на другом — свободная карбоксильная группа (его называют С-концом).

В широком смысле пептиды и белки — одно и то же. В более узком

— пептидами называют олигопептиды, содержащие до 10 остатков аминокислот, белками же называют полипептиды, состоящие из более чем 10 остатков.

Структура белковой молекулы

Выполнение белками определенных специфических функций зависит от пространственной конфигурации их молекул. Кроме того, клетке энергетически невыгодно держать белки в развернутой форме — в виде цепочки. Поэтому полипептидные цепи подвергаются укладке, приобретая определенную трехмерную структуру, или конформацию. Образование компактных конформаций возможно благодаря возникновению внутримолекулярных и межмолекулярных связей (прежде всего водородных), возникающих между различными группировками аминокислотных остатков полипептидных цепей, а также в результате гидрофобных взаимодействий между неполярными радикалами. Выделяют 4 уровня пространственной организации белков (рис. 257).

Первичная структура

Под первичной структурой белка понимают последовательность расположения аминокислотных остатков в одной или нескольких полипептидных цепях, составляющих молекулу белка.

Первым белком, у которого была выявлена аминокислотная последовательность, стал гормон инсулин. Исследования проводились в Кембриджском университете Ф.Сэнгером с 1944 по 1954 год. Было выявлено, что молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей (21 и 30 аминокислотных остатков), удерживаемых около друг друга дисульфидными мостиками. За свой кропотливый труд Ф.Сэнгер был удостоен Нобелевской премии.

Рис. 257. Структура белковой молекулы: 1 — первичная; 2 — вторичная; 3 — третичная; 4 — четвертичная структуры.

В организме человека обнаружено порядка 10 тыс. различных белков, которые отличаются как друг от друга, так и от белков других организмов. Имея всего лишь 20 аминокислот, можно составить из них огромное количество самых разнообразных комбинацией. Так, если молекула белка состоит всего из 10 аминокислотных остатков, то число теоретически возможных вариантов белковых молекул, отличающихся порядком чередования аминокислот, — 10²⁰. Белки же, выделенные из живых организмов, образованы сотнями, а иногда и тысячами аминокислотных остатков.

Рис. 258. Водородные связи.

Именно первичная структура белковой молекулы определяет свойства молекул белка и ее пространственную конфигурацию. Замена всего лишь одной аминокислоты на другую в полипептидной цепочке приводит к изменению свойств и функций белка.

Вторичная структура

Лишь незначительное количество белков имеет строго линейную структуру. Основная масса белков подвергается дальнейшей укладке, что приводит к образованию вторичной структуры белковой молекулы.

Вторичной структурой называют упорядоченное свертывание полипептидной цепи. Основным вариантом вторичной структуры является a-спираль, имеющая вид растянутой пружины. Она образована одной полипептидной цепью в результате возникновения внутримолекулярных водородных связей между

карбоксильными группами и аминогруппами, расположенными на соседних витках спирали (рис. 258). Практически все СО- и NН-группы принимают участие в образовании водородных связей. Они слабее пептидных, но, повторяясь многократно, придают данной конфигурации устойчивость и жесткость.

Третичная структура

Большинство полипептидных цепей приобретает вид компактной глобулы. Третичная структура — это способ укладки полипептидных цепей глобулярных белков, возникающий в результате образования изгибов, приводящих к наложению одних участков спирали на другие, и определенных взаимодействий между этими участками. При образовании третичной структуры происходит сшивание участков в результате возникновения химических связей (водородных, ионных, дисульфидных) и установления гидрофобных взаимодействий между боковыми цепями аминокислотных остатков.

Рис. 259. Связи, стабилизирующие третичную структуру: А — водородные, Б — ионные, В — дисульфидные.

Основную роль в образовании третичной структуры играют гидрофобные взаимодействия, так как во многих белках приблизительно половина аминокислотных остатков имеет гидрофобные боковые цепи (рис. 259). Поэтому в водных растворах эти цепи стремятся спрятаться от воды, группируясь внутри, в то время как гидрофильные цепи в результате гидратации (взаимодействие с диполями воды) стремятся оказаться на поверхности молекулы.

У некоторых белков третичная структура стабилизируется ди-

сульфидными ковалентными связями, возникающими между атомами серы двух остатков цистеина. Третичная структура специфична для каждого белка.

Четвертичная структура

Четвертичная структура характерна для сложных белков, молекулы которых образованы двумя и более глобулами. В одних белках субъединицы одинаковы или имеют сходное строение, в других различны. Однако они всегда образуют единое целое и располагаются в молекуле симметрично.

Субъединицы удерживаются в молекуле благодаря ионным, гидрофобным и электростатическим взаимодействиям. Иногда при образовании четвертичной структуры между субъединицами возникают дисульфидные связи.

Наиболее изученным белком, имеющим четвертичную структуру, является гемоглобин. Он образован двумя a-субъединицами (141 аминокислотный остаток) и двумя b-субъединицами (146 аминокислотных остатков). С каждой субъединицей связана молекула гема, содержащая железо.

Классификация белков

Обычно белки классифицируют по отдельно взятым признакам.

По химическому составу различают:

© сложные — белки, содержащие помимо аминокислот еще и небелковую — простетическую группу, которая может быть представлена ионами металлов (металлопротеины — гемоглобин), углеводами (гликопротеины), липидами (липопротеины), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеины).

По форме молекулы различают:

© Глобулярные — белки, имеющие сферическую форму — форму компактной глобулы (инсулин, белки крови, ферменты). Для них наиболее важна третичная структура. Хорошо растворимы в воде, в разбавленных водных растворах кислот, оснований и солей.

© Фибриллярные — белки, имеющие вытянутую форму молекул, обычно собранных в пучки, образующие волокна (кератин ногтей, волос, перьев, паутины, шелка, коллаген сухожилий). Для них наиболее важна вторичная структура. Нерастворимы в воде. Отличаются большой механической прочностью.

Денатурация и ренатурация белков

Внешние факторы (изменение температуры, солевого состава среды, рН, радиация) могут вызывать нарушение структурной организации молекулы белка. Процесс утраты трехмерной конформации, присущей данной молекуле белка, называют денатурацией (рис. 260). Причиной денатурации является разрыв связей, стабилизирующих определенную структуру белка. Причем первоначально рвутся наиболее слабые связи, а при ужесточении условий и более сильные. Поэтому сначала утрачивается четвертичная, затем третичная и вторичная структуры. Вместе с тем, денатурация не сопровождается разрушением полипептидной цепи. Изменение пространственной конфигурации приводит к изменению свойств белка и, как следствие, делает невозможным выполнение белком свойственных ему биологических функций.

Рис. 260. Денатурация и ренатурация белка: 1 — молекула белка третичной структуры; 2 — денатурированный белок; 3 — восстановление третичной структуры в процессе ренатурации.

Денатурация может быть:

Если белок подвергся обратимой денатурации, то при восстановлении нормальных условий среды он способен полностью восстановить свою структуру и, соответственно, свои свойства и функции. Процесс восстановления структуры белка после денатурации называется ренатурацией.

Функции белков

Благодаря сложности, разнообразию форм и состава, белки играют важную роль в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Функции их разнообразны.

Строительная (структурная) функция

Одна из важнейших — строительная. Белки участвуют в образовании клеточных и внеклеточных структур: входят в состав клеточных мембран, шерсти, волос, сухожилий, стенок сосудов и т.д.

Транспортная функция

Некоторые белки способны присоединять различные вещества и переносить их к различным тканям и органам тела, из одного места клетки в другое. Например, белок крови гемоглобин присоединяет кислород и транспортирует его от легких ко всем тканям и органам, а от них в легкие переносит углекислый газ; в состав клеточных мембран входят особые белки, обеспечивают активный и строго избирательный перенос некоторых веществ и ионов из клетки во внешнюю среду и обратно.

Регуляторная функция

Большая группа белков организма принимает участие в регуляции процессов обмена веществ. Такими белками являются гормоны — биологически активные вещества, выделяющиеся в кровь железами внутренней секреции. Они влияют на активность ферментов, тем самым, замедляя или ускоряя обменные процессы, изменяют проницаемость клеточных мембран, поддерживают постоянство концентрации веществ в крови и клетках, участвуют в процессах роста, размножения и т.д. Например, гормон инсулин регулирует уровень сахара в крови путем повышения проницаемости клеточных мембран для глюкозы, способствует синтезу гликогена, увеличивает образование жиров из углеводов.

Защитная функция

В ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов (антигенов) образуются особые белки — антитела, способные связывать и обезвреживать их. Синтез этих белков, называемых иммуноглобулинами, происходит в лимфоцитах. Причем, практически на любой антиген, с которым клетка и организм никогда не встречались, лимфоциты способны синтезировать антитела. Фибрин, образующийся из фибриногена, способствует остановке кровотечений.

Двигательная функция

Особые сократительные белки участвуют во всех видах движения клетки и организма: образовании псевдоподий, мерцании ресничек и биении жгутиков у простейших, сокращении мышц у многоклеточных животных, движении листьев у растений и др.

Сигнальная функция

Весьма важна для жизни клетки сигнальная функция белков. В поверхностную мембрану клетки встроены молекулы белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды. Так происходит прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку.

Запасающая функция

Благодаря белкам в организме могут откладываться про запас некоторые вещества. Например, при распаде гемоглобина железо не выводится из организма, а сохраняется в селезенке, образуя комплекс с белком ферритином. К запасным белкам относятся белки яйца, белки молока.

Энергетическая функция

Белки являются одним из источников энергии в клетке. При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж. Сначала белки распадаются до аминокислот, а затем до конечных продуктов — воды, углекислого газа и аммиака. Однако в качестве источника энергии белки используются тогда, когда другие (углеводы и жиры) израсходованы.

Каталитическая функция

Одна из важнейших функций белков. В состав клеток входит большое количество веществ, химически мало активных. Тем не менее, все биохимические реакции протекают с огромной скоростью, благодаря участию в них биокатализаторов — ферментов — веществ белковой природы.

Общая характеристика ферментов

Как отмечалось ранее, большинство химических реакций в организме протекает с участием катализаторов — ферментов. Ферменты[11] — специфические белки, присутствующие во всех живых клетках и играющие роль биологических катализаторов.

Сходство ферментов и неорганических катализаторов заключается в том, что они:

Но, поскольку ферменты являются белками, это придает им особые свойства:

© большинство неорганических катализаторов ускоряют химические реакции при очень высоких температурах, имеют максимальную эффективность в сильнокислой или сильнощелочной среде, при высоких давлениях, а большинство ферментов активны при температурах 35-45˚С, физиологических значениях кислотности раствора и при нормальном атмосферном давлении;

© скорость ферментативных реакций в десятки тысяч (а иногда и в миллионы раз) выше скорости реакций, идущих с участием неорганических катализаторов. Например, пероксид водорода без катализаторов разлагается медленно: 2Н₂0₂ → 2Н₂0 + 0₂. В присутствии солей железа (катализатора) эта реакция идет несколько быстрее. Фермент каталаза за 1 сек. расщепляет 100 тыс. молекул Н₂0₂.

Известно более 2000 различных ферментов, представленных белками с высокой молекулярной массой, например каталаза (М=252000).

Строение ферментов

Несмотря на большое количество и разнообразие ферментов, все их по особенностям строения молекул можно разделить на две группы:

Рис. 261. Строение фермента: 1 — первичная структура молекулы ферментного белка (черным цветом обозначены аминокислоты, входящие в состав активного центра фермента); 2 — схематическое изображение фермент-субстратного комплекса.

однокомпонентные — простые белки;

У двухкомпонентных ферментов, помимо белковой части, имеется добавочная группа небелковой природы — кофактор, например многие витамины.

В молекуле ферментов выделяют особую часть, представляющую собой уникальное сочетание нескольких аминокислотных остатков, располагающихся в определенной части белковой молекулы. Ее называют активным центром фермента. Именно эта часть фермента вступает в контакт с субстратом. Поскольку аминокислотные остатки, образующие каталитический центр, расположены в различных участках полипептидной цепи, он возникает только тогда, когда белковая молекула приобретает характерную для нее третич-

ную структуру (рис. 261). Если под влиянием каких-либо факторов происходит изменение третичной структуры фермента, то, как правило, это приводит к деформации каталитического центра и изменению ферментативной активности.

Свойства ферментов

Ферменты как биологические катализаторы белковой природы обладают рядом важных свойств:

Механизм действия ферментов

Ферментативные реакции протекают в несколько этапов:

Рис. 262. Соответствие фермента и субстрата: 1 — гипотеза "ключа и замка"; 2 — гипотеза "руки и перчатки".

Согласно гипотезе, выдвинутой в 1890 г. Э. Фишером, субстрат подходит к ферменту, как ключ к замку, то есть пространственные конфигурации активного центра фермента и субстрата точно соответствуют друг другу. Субстрат сравнивается с "ключом", который подходит к "замку" — ферменту.

В 1959 году Д. Кошланд выдвинул гипотезу,

по которой пространственное соответствие структуры субстрата и активного центра фермента создается лишь в момент их взаимодействия друг с другом. Эту гипотезу называют гипотезой "руки и перчатки" (гипотезой индуцированного соответствия) (рис. 262).

Поскольку все ферменты являются белками, их активность наиболее высока при физиологически нормальных условиях:

© Большинство ферментов наиболее активно работает только при определенной температуре. При повышении температуры до некоторого значения (в среднем до 5О°С) каталитическая активность растет (на каждые 10°С скорость реакции повышается примерно в 2 раза). При температуре выше 50°С белок подвергается денатурации и активность фермента падает.

Фермент	Характер катализируемой реакции	рН
Пепсин	Гидролиз белка	1,5-2,5
Липаза	Гидролиз жиров	4,7-5,0

Большинство ферментов имеет максимальную активность в зоне рН поблизости от нейтральной точки. В резко кислой или резко щелочной среде хорошо работают лишь некоторые ферменты.

© При увеличении количества субстрата скорость ферментативной реакции растет до тех пор, пока количество молекул субстрата не станет равным количеству молекул фермента. При дальнейшем увеличении количества субстрата скорость увеличиваться не будет, так как происходит насыщение активных центров фермента.

Углеводы

Различают две группы углеводов: © простые сахара; © сложные сахара, образованные остатками простых сахаров. Простые углеводы

Липиды

Липиды — сборная группа органических соединений, не имеющих единой химической характеристики. Их объединяет то, что все они являются производными высших жирных кислот, нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (эфире, хлороформе, бензине).

Липиды содержатся во всех клетках животных и растений. Содержание липидов в клетках составляет 5-15% сухой массы, но в жировой ткани может иногда достигать 90%.

В зависимости от особенности строения молекул различают:

Простые липиды Жиры

Жиры широко распространены в природе. Они входят в состав организма человека, животных, растений, микробов, некоторых вирусов. Содержание жиров в биологических объектах, тканях и органах может достигать 90%.

Жиры—это сложные эфиры высших жирных кислот и трехатомного спирта — глицерина. В химии эту группу органических соединений принято называть триглицеридами. Триглицериды — самые распространенные в природе липиды.

Жирные кислоты

В составе триглицеридов обнаружено более 500 жирных кислот, молекулы которых имеют сходное строение. Как и аминокислоты, жирные кислоты имеют одинаковую для всех кислот группировку — карбоксильную группу (–СООН) и радикал, которым они отличаются друг от друга. Поэтому общая формула жирных кислот имеет вид R-CООН. Карбоксильная группа образует головку жирной кислоты. Она полярна, поэтому гидрофильна. Радикал представляет собой углеводородный хвост, отличающийся у разных жирных кислот количеством группировок –СН₂. Он неполярен, поэтому гидрофобен. Большая часть жирных кислот содержит в "хвосте" четное число атомов углерода, от 14 до 22 (чаще всего 16 или 18). Кроме того, углеводородный хвост может содержать различное количество двойных связей. По наличию или отсутствию двойных связей в углеводородном хвосте различают:

Образование молекулы триглицерида

При образовании молекулы триглицерида каждая из трех гидроксильных (-ОН) групп глицерина вступает в реакцию

конденсации с жирной кислотой (рис. 268). В ходе реакции возникают три сложноэфирные связи, поэтому образовавшееся соединение называют сложным эфиром. Обычно в реакцию вступают все три гидроксильные группы глицерина, поэтому продукт реакции называется триглицеридом.

Рис. 268. Образование молекулы триглицерида.

Свойства триглицеридов

Физические свойства зависят от состава их молекул. Если в триглицеридах преобладают насыщенные жирные кислоты, то они твердые (жиры), если ненасыщенные — жидкие (масла).

Плотность жиров ниже, чем у воды, поэтому в воде они всплывают и находятся на поверхности.

Воски

Воски — группа простых липидов, представляющих собой сложные эфиры высших жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов.

Воски встречаются как в животном, так и в растительном царстве, где выполняют главным образом защитные функции. У растений они, например, покрывают тонким слоем листья, стебли и плоды, предохраняя их от смачивания водой и проникновения микроорганизмов. От качества воскового покрытия зависят сроки хранения фруктов. Под покровом пчелиного воска хранится мед и развиваются личинки. Другие виды животного воска (ланолин) предохраняют волосы и кожу от действия воды.

Сложные липиды Фосфолипиды

Фосфолипиды — сложные эфиры многоатомных спиртов с высшими жирными кислотами, содержа-

Рис. 269. Фосфолипид.

щие остаток фосфорной кислоты (рис. 269). Иногда с ней могут быть связаны добавочные группировки (азотистые основания, аминокислоты, глицерин и др.).

Как правило, в молекуле фосфолипидов имеется два остатка высших жирных и

один остаток фосфорной кислоты.

Фосфолипиды найдены и в животных, и в растительных организмах. Особенно много их в нервной ткани человека и позвоночных животных, много фосфолипидов в семенах растений, сердце и печени животных, яйцах птиц.

Фосфолипиды присутствуют во всех клетках живых существ, участвуя главным образом в формировании клеточных мембран.

Гликолипиды

Гликолипиды — это углеводные производные липидов. В состав их молекул наряду с многоатомным спиртом и высшими жирными кислотами входят также углеводы (обычно глюкоза или галактоза). Они локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности.

Липоиды

Липоиды — жироподобные вещества. К ним относятся стероиды (широко распространенный в животных тканях холестерин, эстрадиол и тестостерон — соответственно женский и мужской половые гормоны), терпены (эфирные масла, от которых зависит запах растений), гиббереллины (ростовые вещества растений), некоторые пигменты (хлорофилл, билирубин), часть витаминов (А, D, E, K ) и др.

Функции липидов Энергетическая

Основная функция липидов — энергетическая. Калорийность липидов выше, чем у углеводов. В ходе расщепления 1 г жиров до СО₂ и Н₂О освобождается 38,9 кДж. Единственной пищей новорожденных млекопитающих является молоко, энергоемкость которого определяется главным образом содержанием в нем жира.

Структурная

Липиды принимают участие в образовании клеточных мембран. В составе мембран находятся фосфолипиды, гликолипиды, липопротеины.

Запасающая

Жиры являются запасным веществом животных и растений. Это особенно важно для животных, впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, где нет источников питания (верблюды в пустыне). Семена многих растений содержат жир, необходимый для обеспечения энергией развивающееся растение.

Терморегуляторная

Жиры являются хорошими термоизоляторами вследствие плохой теплопроводимости. Они откладываются под кожей, образуя у некоторых животных толстые прослойки. Например, у китов слой подкожного жира достигает толщины 1 м. Это позволяет теплокровному животному обитать в холодной воде. Жировая ткань многих млекопитающих играет роль терморегулятора.

Защитно-механическая

Скапливаясь в подкожном слое, жиры не только предотвращают потери тепла, но и защищают организм от механических воздействий. Жировые капсулы внутренних органов, жировая прослойка брюшной полости обеспечивают фиксацию анатомического положения внутренних органов и защищают их от сотрясения, травмирования при внешних воздействиях.

Каталитическая

Эта функция связана с жирорастворимыми витаминами (А, D, E, K). Сами по себе витамины не обладают каталитической активностью. Но они являются кофакторами ферментов, без них ферменты не могут выполнять свои функции.

Источник метаболический воды

Одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая вода очень важна для обитателей пустынь. Так, жир, которым заполнен горб верблюда, служит в первую очередь не источником энергии, а источником воды (при окислении 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды).

Повышение плавучести

Запасы жира повышают плавучесть водных животных.

Нуклеиновые кислоты

К нуклеиновым кислотам относят высокополимерные соединения, распадающиеся при гидролизе на пуриновые и пиримидиновые основания, пентозу и фосфорную… Значение нуклеиновых кислот для живых организмов заключается в обеспечении… Нуклеотид — мономер нуклеиновых кислот. Молекула нуклеотида состоит из трех частей: азотистого основания,…

Рибонуклеиновые кислоты

¨ остатком пятиуглеродного сахара — рибозы; ¨ остатком одного из азотистых оснований: ¨ пуриновых — аденина, гуанина;

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)

АТФ представляет собой нуклеотид, образованный остатками азотистого основания (аденина), сахара (рибозы) и фосфорной кислоты (рис. 278). В отличие… Рис. 278. …

Глава 36. Строение клетки

Клетка — элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и развития живых организмов. Это самая простая (элементарная) живая система, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению. В зависимости от количества клеток, образующих организм, различают:

Клетки живых организмов очень разнообразны: они отличаются друг от друга формой, размерами, особенностями организации и функциями. По форме различают шаровидные, цилиндрические, призматические, кубические, удлиненные, дисковидные, звездчатые и другие клетки. Наиболее часто встречаются клетки шаровидной или овальной формы.

Рис. 279. Схема строения эукариотической клетки (слева животной, справа — растительной): 1 — ядро с хроматином и ядрышком; 2 — цитоплазматическая мембрана; 3 — клеточная стенка; 4 — плазмодесмы; 5 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 6 агранулярная эндоплазматическая сеть; 7 — пиноцитозная вакуоль; 8 — комплекс Гольджи; 9 — лизосома; 10 — жировые включения; 11 — центриоль и микротрубочки центросферы; 12 — митохондрии; 13 — полисомы; 14 — вакуоль; 15 — хлоропласты.

Разнообразны и размеры клеток. Большинство клеток имеют размеры от 10 до 100 мкм, реже — 1-10 мм (клетки мякоти арбуза) и очень редко от 5 до 10 см (яйца птиц — гусей, пингвинов, страусов).

В зависимости от наличия в клетке оформленного ядра различают два уровня клеточной организации:

В этой главе будут рассмотрены особенности организации только эукариотической клетки. Как правило, эукариотическая клетка состоит из трех неразрывно связанных жизненно важных частей (рис. 279):

Клеточные мембраны

В настоящее время общепринята жидкостно-мозаичная модель строения мембраны. Химический состав и строение мембраны Основу мембраны составляет липидный бислой, образованный в основном… Помимо липидов в состав мембраны входят белки (в среднем ≈60%). Они определяют большинство специфических функций…

Цитоплазма. Органоиды

Ядро

Рис. 289. Ядро: 1 — гетерохроматин; 2 — эухроматин; 3 — ядрышко; 4 — ядерная оболочка; 5 — пора ядерной оболочки; 6 — кариоплазма.

Наиболее важный компонент эукариотических клеток. Безъядерная клетка долго не существует. Ядро также не способно к самостоятельному существованию.

Большинство клеток имеет одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (у ряда простейших, в скелетных мышцах позвоночных). Число ядер может достигать нескольких десятков. Некоторые высокоспециализированные клетки утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у покрытосеменных растений).

Форма и размер ядер клеток разнообразны. Обычно ядро имеет диаметр от 3 до 10 мкм. Форма в большинстве случаев связана с формой

клетки, но часто отличается от нее. Как правило, имеет шаровидную или овальную форму, реже может быть сегментированным, веретеновидным.

Главными функциями ядра являются:

В состав ядра входят (рис. 289):

Ядерная оболочка

Ядро отграничено от остальной цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран типичного строения. Между мембранами имеется узкая щель, заполненная полужидким веществом, — перинуклеарное пространство. В некоторых местах обе мембраны сливаются друг с другом, образуя ядерные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Из ядра в цитоплазму и обратно вещества могут попадать также вследствие отшнуровывания впячиваний и выростов ядерной оболочки.

Несмотря на активный обмен веществ, ядерная оболочка обеспечивает различия в химическом составе ядерного сока и цитоплазмы, что необходимо для нормального функционирования ядерных структур. Наружная ядерная мембрана со стороны, обращенной в цитоплазму, покрыта рибосомами, придающими ей шероховатость, внутренняя мембрана гладкая. Ядерная оболочка — часть мембранной системы клетки. Выросты внешней ядерной мембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети, образуя единую систему сообщающихся каналов.

Кариоплазма

Кариоплазма — внутреннее содержимое ядра. Представляет собой гелеобразный матрикс, в котором располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек. В состав ядерного сока входят различные белки (в том числе ферменты ядра), свободные нуклеотиды, а также продукты жизнедеятельности ядрышка и хроматина.

Ядрышко

Третья характерная для ядра клетки структура — ядрышко, представляющее собой округлое плотное тельце, погруженное в ядерный сок. Количество ядрышек зависит от функционального состояния ядра и может колебаться от 1 до 5–7 и более (даже в одной и той же клетке). Ядрышки обнаруживаются только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деления возникают вновь. Ядрышко не является самостоятельной структурой ядра. Оно образуется в результате концентрации в определенном участке кариоплазмы участков хромосом, несущих информацию о структуре рРНК. Эти участки хромосом называют ядрышковыми организаторами. Они содержат многочисленные копии генов, кодирующих рРНК. Поскольку в ядрышке интенсивно идет процесс синтеза рРНК и формирование субъединиц рибосом, можно говорить, что ядрышко — это скопление рРНК и рибосом на разных этапах формирования.

Хроматин

Хроматином называют глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся некоторыми красителями и отличающиеся по форме от ядрышка. Хроматин представляет собой молекулы ДНК, связанные с белками — гистонами. В зависимости от степени спирализации различают:

Хроматин представляет собой форму существования генетического материала в неделящихся клетках и обеспечивает возможность удвоения и реализации заключенной в нем информации.

В процессе деления клеток ДНК спирализуется и хроматиновые структуры образуют хромосомы.

Хромосомами называются постоянные компоненты ядра клетки, имеющие особую организацию, функциональную и морфологическую специфичность, способные к самовоспроизведению и сохранению свойств на протяжении всего онтогенеза. Хромосомы — плотные, интенсивно окрашивающиеся структуры (отсюда и их название). Впервые они были обнаружены Флемингом (1882) и Страсбургером (1884). Термин “хромосома” предложил Вальдейер в 1888 г.

Функции хромосом:

Главными химическими компонентами хромосом являются ДНК (40%) и белки (60%). Основным компонентом хромосом является ДНК, так как в ее молекулах закодирована наследственная информация, белки же выполняют структурную и регуляторную функции.

Различают две основные формы хромосом, приуроченные к определенным фазам и периодам митотического цикла:

Реорганизация хромосом происходит в процессе спирализации (конденсации) или деспирализации (деконденсации). В неделящихся клетках хромосомы находятся в деконденсированном состоянии, так как только в этом случае может считываться заложенная в них информация. Во время деления клетки спирализацией достигается плотная упаковка наследственного материала, что важно для перемещения хромосом во время митоза. Общая длина ДНК клетки человека — 2 метра, совокупная же длина всех хромосом клетки — всего лишь 150 мкм.

Все сведения о хромосомах получены при изучении метафазных хромосом. Каждая метафазная хромосома состоит из двух хроматид, являющихся дочерними хромосомами (рис. 290). В процессе митоза они разойдутся в дочерние клетки и станут самостоятельными хромосомами. Хроматиды— сильно спирализованные идентичные молекулы ДНК, образо-

Рис. 290. Строение метафазной хромосомы: 1 — дочерние хроматиды; 2 — плечи; 3 — первичная перетяжка; 4 — вторичная перетяжка; 5 — спутник; 6 — теломеры.

вавшиеся в результате репликации. Они соединяются между собой в области первичной перетяжки (центромеры), к которой прикрепляются нити веретена деления. Фрагменты, на которые первичная перетяжка делит хромосому, называются плечами, а концы хромосомы — теломерами. Теломеры предохраняют концы хромосом от слипания, способствуя тем самым сохранению целостности хромосом. В зависимости от места положения центромеры различают (рис. 291):

Рис. 291. Типы метафазных хромосом: 1, 2 — метацентрические; 3, 4 — субметацентрические; 5 — акроцентрическая; 6 — спутничная.

акроцентрические хромосомы — резко неравноплечие, то есть одно плечо практически отсутствует.

Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки, возникающие в участках неполной конденсации хроматина. Они являются ядрышковыми организаторами. Иногда вторичная перетяжка очень длинная и отделяет от основного тела хромосомы небольшой участок — спутник. Такие хромосомы называют спутничными.

Хромосомы обладают индивидуальными особенностями: длиной, положением центромеры, формой.

Каждый вид живых организмов имеет в своих клетках определенное и постоянное число хромосом. Хромосомы ядра одной клетки всегда парные. Каждая пара образована хромосомами, имеющими одинаковый размер, форму, положение первичной и вторичной перетяжек. Такие хромосомы называют гомологичными. У человека 23 пары гомологичных хромосом. Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки называется кариотипом. Число хромосом в кариотипе всегда четное, так как соматические клетки имеют две одинаковые по форме и размеру хромосомы: одну — отцовскую, другую — материнскую. Хромосомный набор всегда видоспецифичен, то есть, характерен только для данного вида организмов. Если в ядрах клеток хромосомы образуют гомологичные пары, то такой набор хромосом называют диплоидным (двойным) и обозначают — 2n. Количество ДНК, соответствующее диплоидному набору хромосом, обозначают 2с. Диплоидный набор хромосом характерен для соматических клеток. В ядрах половых клеток каждая хромосома представлена в единственном числе. Такой набор хромосом называют гаплоидным (одинарным) и обозначают — n. У человека диплоидный набор содержит 46 хромосом, а гаплоидный — 23.

Глава 37. Обмен веществ

Общая характеристика

Совокупность реакций обмена веществ, протекающих в организме, называется метаболизмом, состоящим из взаимосвязанных реакций ассимиляции… Для поддержания различных процессов жизнедеятельности, например: для движения,… Метаболизм авто– и гетеротрофов различается. В качестве источника углерода автотрофы используют неорганические…

Биосинтез белков, код ДНК, транскрипция

В геноме человека менее 100 000 генов, которые находятся в 23 хромосомах. Одна хромосома содержит несколько тысяч генов, которые располагаются в… Ген — участок молекулы ДНК, кодирующий первичную последовательность… Итак, последовательность нуклеотидов каким-то образом кодирует последовательность аминокислот. Все многообразие белков…

Трансляция

Для транспорта аминокислот к рибосомам используются транспортные РНК, тРНК. В клетке их более 30 видов, длина тРНК от 76 до 85 нуклеотидных… Двадцать видов аминокислот кодируются 61 кодовым триплетом, теоретически может… Рис. 293. Аланиновые тРНК, чьи антикодоны комплементарны кодовым…

Фотосинтез, хемосинтез

6СО2 + 6Н2О + Q света= С6Н12О6 + 6О2 Главным органом фотосинтеза является лист, в клетках которого имеются… В хлоропластах находятся фотосинтетические пигменты: хлорофилл а — у всех фотосинтезирующих растений и синезеленых…

Энергетический обмен

Биологическое окисление в клетках происходит с участием О2: А + О2 ® АО2 и без его участия, за счет переноса атомов водорода или электронов от одного вещества к другому:

Глава 38. Размножение и развитие

Размножение — свойство организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и преемственность жизни: виды и жизнь как таковая сохраняются во времени.

Процессы размножения наблюдаются и на клеточном, и даже молекулярном уровнях. Размножение клеток лежит в основе таких процессов, как рост, развитие, регенерация тканей и органов. На уровне клетки к размножению способны некоторые органоиды. Например, увеличение числа митохондрий и хлоропластов в клетках может осуществляться путем деления, то есть размножения. Наконец, именно благодаря способности ДНК к размножению (самоудвоению) возможна передача наследственной информации от поколения к поколению.

Главным признаком размножения является увеличение числа молекул, органов, клеток, особей. Формы размножения сложны и разнообразны, но все их можно свести к двум основным способам размножения — половому и бесполому.

Бесполое размножение

Для бесполого размножения характерны следующие особенности: © в размножении принимает участие только одна особь; © осуществляется без участия половых клеток;

Половое размножение

Для полого размножения характерны следующие особенности: © в размножении принимает участие две особи — мужская и женская; © осуществляется с помощью специализированных клеток — половых;

Деление клеток

Период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки (включая само деление) до собственного деления или смерти… В жизненном цикле клетки различают несколько фаз: © Фаза деления. Соответствует митотическому делению.

Эмбриональное развитие

Рис. 312. Дробление…

Постэмбриональное развитие

Глава 39. Неклеточные формы жизни

Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым-ботаником Д.И.Ивановским при изучении мозаичной болезни табака (пятнистость листьев). Вирусы представляют собой неклеточные формы жизни. Они занимают промежуточное положение между живой и неживой материей, так как совмещают в себе признаки живых организмов и тел неживой природы.

Вирусы обладают рядом особенностей, отличающих их от клеточных организмов:

Вирусы проявляют признаки жизни только в клетке. Это внутриклеточные паразиты. Причем в отличие от других паразитов, они являются ультрапаразитами, так как паразитируют на генетическом уровне.

Происхождение вирусов

Вопрос о происхождении вирусов до конца не выяснен. Вирусы представляют собой автономные генетические структуры, но они не способны развиваться вне клетки. Вместе с тем, нуклеотидный состав нуклеиновых кислот и генетический код вирусов и клеточных организмов одинаков. Поэтому можно предположить, что вирусы возникли позже возникновения клеточной организации.

Наиболее вероятно, что вирусы возникли в результате деградации клеточных организмов. Вероятно, вирусы можно рассматривать как группу генов, вышедших из-под контроля генома клетки.

Химический состав вирусов

Вирусы представляют собой нуклеопротеины, т.е. состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг нуклеиновой кислоты. У некоторых вирусов можно обнаружить липиды и углеводы.

Структурная организация вирусов

Размеры вирусов колеблются от 10 до 300 нм. Форма вирусов разнообразна: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др.

Вирусы могут существовать в двух формах:

Вирионы вирусов состоят из различных компонентов:

Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК. Причем обе нуклеиновые кислоты могут быть как одноцепочечными, так и двухцепочечными, как линейными, так и кольцевыми.

В зависимости от типа нуклеиновой кисло

Рис. 320. Вирус табачной мозаики: 1 — нуклеиновая кислота вируса (РНК); 2 — капсид.

ты, входящей в состав вируса, различают:

Капсид представляет собой оболочку вируса, образованную белковыми субъединицами, уложенными строго определенным образом.

Капсид выполняет, прежде всего, защитную функцию. Он защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий, прежде всегоот действия многочисленных нуклеаз[39]. Кроме того, капсид обеспечивает осаждение вируса на поверхности клеточных мембран, так как содержит рецепторы, комплементарные рецепторам мембран клеток. Рецепторный механизм проникновения вируса в клетку обеспечивает специфичность вирусов: они поражают строго определенный круг хозяев.

Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (вирусы ВИЧ, гриппа, герпеса). Возникает во время выхода вируса из клетки-хозяина. Он представляет собой модифицированный участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.

Репродукция вирусов

Только внедряясь в клетку-хозяина вирус может воспроизводить себе подобных, он подавляет процессы транскрипции и трансляции веществ, необходимых самой клетке, и "заставляет" ее ферментные системы осуществлять репликацию своей нуклеиновой кислоты и биосинтез белков вирусных оболочек. После сборки вирусных частиц клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.

Цикл репродукции вируса складывается из нескольких стадий.

© Проникновение вируса в клетку. Многие вирусы проникают в клетку путем эндоцитоза. Образуется впячивание наружной цитоплазматической мембраны, и вирус оказывается в цитоплазме клетки. Ферменты лизосом разрушают капсид вируса, и его нуклеиновая кислота освобождается. Некоторые вирусы проникают в клетку путем слияния мембран клеток и вирусов.

Проникновение фагов происходит за счет частичного разрушения оболочки клетки фаговым лизоцимом. ДНК вируса проникает в клетку после сократительной реакции отростка фага.

¨ Подготовительный. На этом этапе происходит подавление функционирования генетического аппарата клетки, прекращается синтез белков и нуклеиновых кислот клетки, белок-синтезирующий аппарат клетки переводится под контроль генома вируса.

¨ Репликация нуклеиновой кислоты вируса. Поскольку генетический аппарат вирусов разнообразен, механизмы репликации различны. У двухцепочечных ДНК-геномных вирусов репликация происходит так же, как у всех живых организмов.

¨ Синтез белков капсида. Биосинтез белков капсида вируса начинается позже репликации, причем используется белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина.

© Сборка вирионов. Сборка вирусных частиц начинается после того, как количество компонентов вируса в клетке достигает определенного предела. Происходит самосборка, белковые субъединицы капсида определенным образом располагаются вокруг нуклеиновой кислоты.

© Выход вирусов из клетки. Чаще всего происходит в результате разрушения клетки вирусным лизоцимом. Сложноорганизованные вирусы выходят из клетки путем почкования, при этом они приобретают суперкапсид.

Значение вирусов

Вирусы способны поражать большинство существующих живых организмов, вызывая различные заболевания. К числу вирусных заболеваний человека относятся, например, оспа, бешенство, детский паралич, корь, желтая лихорадка, инфекционный насморк и т.д. У животных известно поражение вирусом коровьей оспы и др. У растений вирусы могут определять пятнистость окраски цветков (например, у тюльпана), изменения окраски листьев (желтуха растений).

Рис. 321. Бактериофаг.

Некоторые вирусы (бактериофаги) являются паразитами бактерий (рис. 321). Они способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее. Бактериофаг состоит из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится ДНК. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика впрыскивает свою ДНК в ее клетку.

Бактериофаги имеют большое практическое значение и являются важным объектом научных исследований в области молекулярной биологии.

ВИЧ-инфекция (СПИД)

Синдром приобретенного иммунного дефицита — это новое инфекционное заболевание, которое признано как первая действительно глобальная эпидемия в известной истории человечества.

Вирус иммунодефицита человека внедряется в чувствительные клетки. Основные клетки-мишени — CD4-лимфоциты (хелперы), так как на их поверхности есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. В меньшем числе они содержатся на мембранах макрофагов, еще в меньшем — на мембранах В-лимфоцитов. Кроме того, ВИЧ проникает в ЦНС, поражая нервные клетки и клетки нейроглии, в клетки кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7-10 лет.

Строение вирусной частицы ВИЧ

Возбудитель СПИДа — вирус иммунодифицита человека (ВИЧ) — относится к ретровирусам[40]. Вирион имеет сферическую форму, диаметром 100-150 нм (рис. 322). Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина.

Поэтому на ее поверхности и внутри нее сохраняется множество клеточных белков. В мембрану встроены рецепторные образования, по виду напоминающие грибы. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса, которая имеет форму усеченного конуса и образована особым белком. Промежуток между наружной вирусной мембраной и сердцевиной вируса заполнен тяжами вироскелета, благодаря которому сохраняется форма вируса, а сердцевина удерживается в определенном положении. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками основного характера. Каждая моле кула РНК содержит 9 генов ВИЧ. Три из них являются структурными, три — регуляторными и три — дополнительными. Эти гены содержат информацию, необходимую для продукции белков, которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевание. Кроме того, сердцевина содержит фермент обратную транскриптазу, осуществляющую синтез вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК.

Пути распространения ВИЧ инфекции

Источником заражения служит человек — носитель вируса иммунодефицита. Это может быть больной с различными проявлениями болезни, или человек, не имеющий признаков заболевания (бессимптомный вирусоноситель).

СПИД передается только от человека к человеку:

Глава 40. Основы генетики и селекции

Введение в генетику

Предмет генетики

Генетика — относительно молодая наука. Официальной датой ее рождения считается 1900г., когда Г. де Фриз в Голландии, К.Корренс в Германии и Э.Чермак в Австрии независимо друг от друга "переоткрыли" законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в 1865 году.

Генетика изучает два фундаментальных свойства живых организмов: наследственность и изменчивость.

Под наследственностью понимают свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями. Благодаря наследственности, каждый вид животных и растений в ряде сменяющих друг друга поколений сохраняет не только характерные для него признаки, но и особенности развития.

Материальной основой наследственности, связывающей поколения, являются клетки — гаметы (при половом размножении) и соматические (при бесполом). Но клетки несут в себе не признаки и свойства будущих организмов, а лишь задатки, дающие возможность развития этих признаков и свойств. Этими задатками являются гены. Эукариотическим геном называют совокупность сегментов молекулы ДНК, которая дает начало или молекуле РНК, или полипептиду. Совокупность всех генов организма называют генотипом.

Наличие задатка еще не означает обязательного появления признака, поскольку развитие любого признака зависит как от присутствия других генов, так и от условий среды. То есть, формирование признаков происходит в ходе индивидуального развития особей. Поэтому каждая отдельно взятая особь уникальна, так как обладает набором признаков, характерных только для нее.

Совокупность всех признаков организма называют фенотипом. Сюда относятся не только видимые признаки (цвет глаз, волос и т.д.), но и биохимические (структура белков, активность ферментов и т.д.), гистологические (форма и размеры клеток, строение тканей и органов), анатомические (строение тела и взаимное расположение органов). То есть, признаком может быть названа любая особенность строения, любое свойство организма.

Появление в рамках одного вида признаков, отличающих особей друг от друга, является следствием наличия у особей свойства изменчивости. Под изменчивостью понимают свойство организмов приобретать новые признаки под воздействием различных факторов. Изменчивость заключается в изменении наследственных задатков, то есть генов. Изучением причин и форм изменчивости также занимается генетика.

Изменчивость противоположна наследственности. Если наследственность стремится закрепить признаки и свойства организмов, то изменчивость обеспечивает появление новых признаков и свойств. Вмести с тем, наследственность и изменчивость тесно взаимосвязаны. Благодаря изменчивости организмы приспосабливаются к изменяющимся условиям окружающей среды, а благодаря наследственности эти изменения закрепляются.

Таким образом, генетика — это наука о закономерностях наследственности и изменчивости.

Методы генетики

Как любая наука, генетика имеет свои методы исследования. Основным является гибридологический метод — система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования и изменения признаков в ряду поколений. Метод разработан Г. Менделем. От обычных скрещиваний с последующим наблюдением за потомством этот метод отличается следующими особенностями:

¨ целенаправленный подбор родителей, различающихся по одной, двум, трем и т.д. парам контрастных (альтернативных) стабильных признаков;

¨ учет наследования признаков отдельно по каждой такой паре в каждом поколении;

¨ строгий количественный учет наследования признаков у гибридов ряда последовательных поколений;

¨ индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений.

Другие методы будут подробно рассмотрены при изучении следующих тем. К ним относятся: генеалогический — составление и анализ родословных; цитогенетический — изучение хромосом при помощи микроскопа; близнецовый — изучение генетических закономерностей на близнецах; популяционно-статистический метод — изучение генетической структуры популяций.

Генетическая символика

Для записи результатов скрещиваний в генетике используются специальная символика, предложенная Г.Менделем:

© F — потомство, число внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения (F₁ — гибриды первого поколения — прямые потомки родителей, F₂ — гибриды второго поколения — возникают в результате скрещивания между собой гибридов F₁);

Законы Менделя

© относительно просто выращивается и имеет короткий период развития, что позволяет достаточно быстро получить потомство от скрещивания, причем за… © имеет многочисленное потомство, что удобно для проведения статистического… © имеет большое количество хорошо заметных альтернативных признаков:

Сцепленное наследование

Каждый организм имеет огромное количество признаков, а число хромосом невелико. Следовательно, каждая хромосома несет не один ген, а целую группу… …

Генетика человека

Для генетических исследований человек является очень неудобным объектом, так как у человека: © большое количество хромосом; © невозможно экспериментальное скрещивание;

Генетика популяций

Изучением генетической структуры и динамики популяций занимается особый раздел генетики — популяционная генетика. С генетической точки зрения, популяция является открытой системой, а вид —… Каждая популяция имеет определенный генофонд и генетическую структуру. Генофондом популяции называют совокупность…

Изменчивость

Различают два типа изменчивости: © наследственную, или генотипическую, — изменения признаков организма,… ¨ комбинативной — возникающей в результате перекомбинации хромосом в процессе полового размножения и участков…

Глава 41. Основы селекции

Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И.Вавилов особо выделял значение: © изучения сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас… © влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;

Основные методы селекции растений

1. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений,… 2. Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы,… 3. Естественный отбор в селекции играет определяющую роль. На любое растение в течение всей его жизни действует целый…

Основные методы селекции животных

В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение,… Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор. Различают… 1. Внутрипородное разведение: направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших…

Селекция микроорганизмов. Биотехнология

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты… Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений… Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку…

Глава 42. Эволюционное учение

Развитие биологии в додарвиновский период

Карл Линней, креационизм

К.Линней (1707 — 1778). Выдающимся представителем взглядов креационизма был шведский ученый,… В 1735 году вышла в свет его книга «Система природы», в которой он…

Жан Батист Ламарк, трансформизм

Животных Ламарк разделил на 14 классов, которые расположил на 6 ступенях градации по степени усложнения нервной и кровеносной системы (от инфузорий… По его мнению, под действие различных факторов внешней среды происходит… Таким образом, движущими силами эволюционного процесса по Ламарку являются: 1 — влияние среды, которое приводит к…

Чарлз Роберт Дарвин

Родился Ч.Дарвин 12 февраля 1809 года в семье врача. С детства увлекался ботаникой, зоологией, химией. В Эдинбургском университете два года учился… Это путешествие стало поворотным этапом в его жизни. Если до путешествия… Важнейшими находками были ископаемые остатки вымерших гигантских ленивцев, сходные с современными и найденные в Южной…

Ч.Дарвин об искусственном отборе

Рис. 343. Породы голубей: 1 — дикий голубь; 2 — гонец; 3 — якобинец; 4 — совиный голубь; 5 — кудрявый… Каким же образом человек создает новые породы животных и сорта растений?… Селекционеры ищут организмы с качествами, важными с их точки зрения, скрещивают их и продолжают отбор в нескольких…

Формы естественного отбора

Рис. 345. Формы естественного отбора: стабилизирующая (размеры ушей… Классическим примером движущей формы естественного отбора является эксперимент с бабочкой березовая пяденица. Светлая…

Факторы эволюции

Кроме наследственной изменчивости и естественного отбора к факторам эволюции относят еще популяционные волны и изоляцию. В любой популяции происходят периодические колебания численности особей,… Важным фактором эволюции является и изоляция, препятствующая свободному скрещиванию особей различных популяций. При…

Приспособленность организмов

Во внешнем строении ярким примерами приспособленности являются форма тела и особые средства защиты. Например, обтекаемая форма тела рыб и птиц,… Рис. 346. Приспособительные особенности строения …

Вид. Критерии вида

Признаки, по которым виды отличаются друг от друга, называются критериями вида. Различают следующие критерии вида. © Морфологический критерий подразумевает внешнее сходство особей, относящихся… © Основным является генетический критерий: для каждого вида характерен свой кариотип — свой хромосомный набор. Виды…

Популяция единица вида и эволюции. Микроэволюция

Совокупность особей, длительно проживающих на определенной части ареала, относительно обособленно от других совокупностей называется популяцией.… © По Ж.Б.Ламарку эволюционной единицей является особь, т.к. она в течение… © По современным представлениям единицей эволюции является популяция, в которой происходит изменение генофонда,…

Видообразование

Вид является наименьшей генетически устойчивой надорганизменной системой в живой природе и образование нового вида — важный этап в эволюционном… Различают два способа видообразования: географический, или аллопатрический (от… © Географическое видообразование связано или с появлением физических преград, которые приводят к изоляции популяций,…

Главные направления эволюции

Для биологического регресса характеристики противоположные, в результате возможно полное вымирание этой группы организмов. По пути биологического… Состояние биологического прогресса достигается за счет ароморфозов,… Ароморфозы — морфофизиологические изменения, которое приводит к повышению уровня организации, приспосабливают…

Доказательства эволюции

Классические доказательства предоставляет сравнительная палеонтология, изучающая ископаемые организмы, жившие в прошлые эпохи. История развития… © Прямым доказательством эволюции является ярусность расположения остатков… © Обнаружены ископаемые переходные формы, позволяющие с уверенностью говорить о происхождении той или иной группы…

Глава 43. Возникновение и развитие жизни на Земле

Теории возникновения жизни на Земле

© Креационисты верят в то, что жизнь создана высшей силой, Творцом; © Сторонники теории самозарождения (витализма) утверждали, что возможно… © Теория панспермии предполагает, что жизнь на Землю попала из космоса, споры микроорганизмов распространяются в…

Эволюция пробионтов. Теория симбиогенеза

Замечательным событием в эволюции живого стало появление процесса фотосинтеза, когда для синтеза органических веществ стала использоваться энергия… 6СО2 + 6Н2S + Q света = С6Н12О6 + 6S2 Появление автотрофного питания (фотоавтотрофного и хемоавтотрофного) привело к образованию органического вещества из…

Развитие жизни на Земле

Архей — древнейшая жизнь. Продолжалась около 900 млн. лет, от 3500 до 2600 млн. лет. Остатков органической жизни немного. Горные породы архея… Протерозой — эра первичной жизни. Продолжительность от 2600 млн. лет до 570… © около 1500 млн. лет назад появляются первые эукариоты, господство прокариот сменяется расцветом эукариотических…

Глава 44. Происхождение человека

Доказательства происхождения человека от животных

Сравнительная анатомия, физиология, эмбриология, биохимия, палеонтология и другие науки позволяют определить систематическое положение и… Систематическое положение человека следующее: тип Хордовые, подтип… Человек относится к типу Хордовые, так как в эмбриогенезе закладывается хорда и есть жаберные щели в области глотки;…

Антропогенез

Рис. 366. Современные низшие приматы — тупайи. Около 30 млн. лет назад высшие приматы были представлены… Одни остались жить в лесу и дали горилл и шимпанзе, другие стали… Рис. 367. Возможная схема филогенеза человекообразных форм …

Человеческие расы, их происхождение и единство

Расселение популяций неоантропов в Европу, Азию и Австралию, по Берингийскому мосту на Американский континент, их дальнейшая изоляция, привели к… Различают три большие расы: евразийскую — европеоидную, экваториальную —… В каждой расе есть люди, считающие свою расу особенной, высшей. Расисты утверждают, что различные расы имеют различное…

Глава 45. Основы экологии

Предмет и задачи экологии

Отсюда и задачи экологии: © важнейшая задача экологии — изучение влияния на организм различных факторов… © изучаются взаимоотношения между организмами в популяции, динамика численности, характер изменения полового и…

Экологические факторы

Все экологические факторы делят на три большие группы: абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы — факторы неживой природы: свет, температура, влажность,… Под биотическими факторами понимают влияние живых организмовна другие организмы. Это и внутривидовые взаимоотношения,…

Абиотические факторы среды

Жесткий ультрафиолет с длиной волны менее 290 нм губителен для живых клеток, до поверхности Земли не доходит, так как отражается озоновым экраном.… Рис. 373. Спектры поглощения у различных…

Биотические факторы среды

Различают несколько форм межвидовых взаимодействий, они могут быть безразличными (00), полезными (+) или вредными (-) для партнеров. Таблица 11. Классификация биотических взаимодействий:

Рациональное использование видов

Для сохранения редких и исчезающих видов их заносят в «Красные книги», содержащие списки и характеристики видов, которым угрожает исчезновение.… В национальных парках определены территории, открытые и закрытые для… Для сохранения редких видов, обитающих в небольшом количестве на ограниченных территориях, создаются заповедники —…

Биосфера и ее границы

В 1926 году вышла его книга "Биосфера", в которой он показал, что деятельность живых организмов изменяет геологические оболочки Земли и… Биосфера — открытая система, источником энергии для ее существования является… В.И.Вернадский. (1863 —1945) В.И.Вернадский, подчеркивая роль живого…

Живое вещество и его функции

Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет почти 99,9%. Это объясняется большей массой продуцентов на поверхности Земли,… Различают пять основных функций живого вещества: © Энергетическая функция, связанная с превращением солнечной энергии в энергию химических связей образованного…

Человек и биосфера.

В настоящее время в связи с развитием промышленности, автотранспорта, ростом населения антропогенное влияние на биосферу стало направляющей силой в… Население Земли в настоящее время составляет свыше 6 млрд человек, к 2020 году… Растительный и животный мир Земли, плодородие почвы относятся к возобновляемым ресурсам с точки зрения человека.…

Основные вопросы для повторения

Химический состав клетки

2. Какие органические вещества входят в состав клетки? Их % соотношение. 3. Перечислите функции, которые выполняет вода в клетке. 4. Запишите пример буферной системы.

Строение клетки

2. Из каких слоев состоит оболочка животной клетки? Растительной клетки? 3. Перечислите функции клеточной оболочки. 4. Виды транспорта веществ через клеточную оболочку.

Обмен веществ

2. Что такое диссимиляция? 3. Какие организмы называются автотрофами? 4. На какие группы делятся автотрофы?

Размножение и развитие

2. Какой набор хромосом характерен для соматических и половых клеток цветковых растений и животных? 3. Сколько хромосом и ДНК в различные периоды интерфазы? 4. Как называются парные, одинаковые хромосомы соматической клетки?

Основы генетики

2. Что влияет на формирование фенотипа? 3. Какой метод использовал Г. Мендель, изучая закономерности наследования… 4. В каком соотношении происходит расщепление по фенотипу при скрещивании Аа х Аа при полном и при неполном…

Основы селекции

2. Что такое порода, сорт, штамм? 3. Запишите названия основных центров происхождения культурных растений,… 4. Для каких растений эффективен массовый, а для каких — индивидуальный отбор?

Эволюционное учение

2. Кто из ученых считал, что благоприобретенные признаки передаются по наследству? 3. Кто из ученых предложил теорию градации, разделил животный мир на 14… 4. Кто из ученых считал, что всем организмам присуще стремление к прогрессу?

Возникновение и развитие жизни на Земле

2. Какие организмы появились в архейскую эру? 3. Какие организмы при фотосинтезе впервые стали выделять кислород в… 4. Важнейшие ароморфозы архейской эры?

Происхождение человека

2. Приведите пять признаков млекопитающих, характерных для человека. 3. По каким признакам человека относят к отряду приматов? 4. Приведите примеры эмбриологических доказательств животного происхождения человека.

Основы экологии

2. Экологические факторы (определение)? Группы экологических факторов. 3. Ограничивающий фактор. 4. Свет с какой длиной волны несет больше энергии?

Список рекомендуемой литературы

1. Акимушкин И Т. "Мир животных", Москва "Мысль" 1995;

2. Андреева И.И., Родман Л.С. Ботаника. — М.: Колос, 1999;

3. "Биология для поступающих в вузы" под редакцией академика РАМН, профессора В. Н. Ярыгина. Москва "Высшая школа" 1995;

4. Васильев А.Е., Воронин Н.С., Еленевский А.Г, Серебрякова Т.И., Шорина Н.И. Ботаника: морфология и анатомия растений. — М.: Просвещение, 1988;

5. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. "Биология" в трех томах. Москва, "Мир" 1996;

6. Гуляев Г.В. Генетика. — М.: Колос, 1984;

7. Жизнь растений. В 6-ти. т. — М.: Просвещение, 1974, т.1; 1976, т.2; 1977, т.3; 1978, т.4; 1980, т.5 ч..1; 1981, т.5 ч.2; 1982, т.6;

8. Константинов В.М., Наумов С.П., Шаталова С.П. "Зоология позвоночных", Москва "Академия", 2000;

9. Кузнецов Б. А. Чернов А. З. "Курс зоологии". Москва, "Высшая школа" 1978;

10. Левушкин С. И., Шилов И. А. "Общая зоология". Москва "Высшая школа" 1994;

11. Лобашев М.Е., Ватти К.В., Тихомирова М.М. Генетика с основами селекции. — М.: Просвещение, 1979;

12. Мамонтов С. Г., Захаров В. Б., Козлова Т. А. "Основы биологии". Москва "Просвещение" 1992;

13. Медников Б. М. "Биология: формы и уровни жизни". Москва "Просвещение" 1994;

14. "Пособие по биология для поступающих в вузы" под редакцией Лемезы. Минск "Университетское";

15. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. — Ростов н/Д, "Феникс", 1997;

16. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника. В 2 т. Пер. с англ. — М.: Мир, 1990;

17. Ромер А., Парсонс Т. "Анатомия позвоночных" в двух томах. Москва "Мир" 1992;

18. Хадорн Э., Венер Р. "Общая зоология". Издательство "Мир" 1989;

19. Хржановский В.Г. Курс общей ботаники. В 2 ч. — М.: Высшая школа, 1982;

20. Шарова И. Х. Зоология беспозвоночных. Москва, "Владос", 1999;

21. Эккерт Р., Рэнделл Д., Огастин Дж. Физиология животных". Москва, "Мир" 1992;

22. Яковлев Г.П., Аверьянов Л.В. Ботаника для учителя. В 2 ч. — М.: Просвещение, 1996, ч.1; 1997, ч.2;

23. Яхонтов А. А. "Зоология для учителя". Москва, "Просвещение" 1985;

[1] греч. plastides — создающие, образующие

[2] греч. chloros — зеленый и plastos

[3] греч. leukos — белый и plastos

[4] греч. chroma — цвет, краска и plastos

[5] специальные выросты мицелия, на которых экзогенно образуются базидиоспоры

[6] В 1884 г. Х..Грам предложил метод окрашивания бактерий, основанный на различной способности микроорганизмов удерживать красители в клетках. Клетки, способные удерживать краситель называют грамположительными, не способные — грамотрицательными.

[7] Адгезия — это сцепление молекул различных физических тел друг с другом под действием сил притяжения.

[8] Когезия — это сцепление молекул физического тела друг с другом под действием сил притяжения.

[9] Аминокислоты, у которых и карбоксильная группа, и аминогруппа присоединены с одному и тому же атому углерода.

[10] Аминокислоты, образуя пептидную связь, превращаются в аминокислотные остатки.

[11] От лат. fermentum — брожение, закваска

[12] Энергия активации — это энергия, необходимая для того, чтобы заставить субстраты вступить в реакцию.

[13] от греч. phagos — пожирать и cytos

[14] от греч. pino — пить и cytos

[15] от греч. hyalos — стекло и plasma — (букв.) — вылепленное, оформленное

[16] от лат. matrix — субстрат, основа

[17] от лат . retikulum — сеть

[18] от греч. lysis — разложение, распад, растворение и soma — тело

[19] греч. mitos — нить и chondrion — зернышко, крупинка

[20] лат. “криста” — гребень, вырост

[21] S (сведберг) — единица, характеризующая скорость седиментации (осаждения) в центрифуге. Чем больше число S, тем выше скорость седиментации.

[22] от лат. centrum, греч. kentron — срединная точка, центр и греч. meros — часть, доля

[23] от греч. amilon — крахмал и plastos — вылепленный

[24] от греч. aleuron — мука

[25] греч. karyon — орех, ядро ореха, греч. plasma

[26] лат. nukleus — ядро, греч. plasma

[27] от греч. — chroma, род.падеж chromatos — цвет, краска

[28] греч. mitos — нить

[29] лат. inter — между, греч. phasis — проявление

[30] англ. gap — промежуток, интервал

[31] англ. synthtsis — синтез

[32] греч. pro — вперед, до

[33] греч. meta — после, за

[34] греч. ana — обратно

[35] греч. telo — конец, совершение

[36] от греч. сhiasma — перекрест

[37] Закономерности онтогенеза рассматриваются, в основном, на примере млекопитающих животных и человека. У других организмов онтогенез может протекать несколько иначе.

[38] От лат. capsa — вместилище

[39] Нуклеазы — ферменты, расщепляющие нуклеиновые кислоты.

[40] Своим названием ретровирусы обязаны ферменту — обратной транскриптазе (ревертазе), которая закодирована в их геноме и позволяет синтезировать ДНК на матрице РНК

[41] Реципрокное скрещивание — два скрещивания, которые характеризуются взаимно противоположным сочетанием анализируемого признака и пола у форм, принмающих участие в этом скрещивании. Например, если в первом скрещивании самка имела доминантный признак, а самец — рецессивный, то во втором скрещивании самка должна иметь рецессивный признак, а самец — доминантный.

[42] Аллели генов, типичные для диких форм вида, называют генами дикого типа, а измененные — мутантными.

[43] Н.И.Вавилов. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. В сб. Теоретические основы селекции растений, т.1. М.-Л., Сельхозгиз, 1935, с. 106