Клеточное строение организмов как доказательство их родства, единства живой природы. Сравнение клеток растений и грибов
Большинство известных на сегодня живых организмов состоят из клеток (кроме вирусов). Клетка – элементарная структурная единица живого, как утверждает клеточная теория. Отличительные свойства живого проявляются, начиная с клеточного уровня. Наличие у живых организмов клеточного строения, единого кода ДНК, содержащего наследственную информацию, реализуемую через белки, можно рассматривать как доказательство единства происхождения всех живых организмов, имеющих клеточное строение.
Клетки растений и грибов имеют много общего:
1. Наличие клеточной мембраны, ядра, цитоплазмы с органоидами.
2. Принципиальное сходство процессов обмена веществ, деления клетки.
3. Жесткая клеточная стенка значительной толщины, способность к потреблению питательных веществ из внешней среды путем диффузии через плазматическую мембрану (осмоса).
4. Клетки растений и грибов способны незначительно изменять свою форму, что позволяет растениям ограниченно менять положение в пространстве (листовая мозаика, ориентация подсолнечника к солнцу, закручивание усиков бобовых, капканы насекомоядных растений), а некоторым грибам захватывать в петли грибницы мелких почвенных червей – нематод.
5. Способность группы клеток давать начало новому организму (вегетативное размножение).
Отличия:
1. Клеточная стенка растений содержит целлюлозу, у грибов – хитин.
2. Клетки растений содержат хлоропласты с хлорофиллом или лейкопласты, хромопласты. У грибов пластиды отсутствуют. Соответственно, в клетках растений осуществляется фотосинтез – образование органических веществ из неорганических, т.е. характерен автотрофный тип питания, а грибы являются гетеротрофами, в их обменных процессах преобладает диссимиляция.
3. Запасным веществом в клетках растений является крахмал, у грибов – гликоген.
4. У высших растений дифференциация клеток приводит к образованию тканей, у грибов тело образовано нитевидными рядами клеток – гифами.
Эти и другие особенности позволили выделить грибы в отдельное царство.
Приспособления организмов к различным экологическим факторам. Приведите примеры паразитических отношений в природе и раскройте их значение. Среди гербарных экземпляров, коллекций и влажных препаратов найдите растения и животных, для которых характерен паразитический образ жизни.
Живые организмы способны приспосабливаться к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Растения, обитающие в условиях высокой температуры и недостатка влаги, имеют листья мелкие или видоизмененные в колючки, покрытые восковым налетом, с небольшим числом устьиц. Животным в этих условиях помогает выжить приспособительное поведение: они активны ночью, а днем, в жару, прячутся в норы. Организмы засушливых местообитаний также имеют отличия в обмене веществ, способствующие экономии воды.
У животных, обитающих в условиях низких температур, имеется толстый слой подкожного жира. Для растений характерно высокое содержание растворенных веществ в клетках, что препятствует их повреждению при отрицательных температурах. Сезонность жизненных циклов также позволяет растениям и перелетным птицам использовать местообитания с холодной зимой.
Яркий пример приспособленности представляют взаимные эволюционные приспособления травоядных животных и растений, которые служат им пищей, хищника и жертвы.
Паразитические отношения возникают, когда один организм использует другой как источник пищи, местообитание, при этом организм хозяина несет ущерб. Паразиты могут быть временными (кровососущие насекомые из отряда двукрылых) или постоянными (гельминты, вши, чесоточный зудень). Внешними (повилика – паразитическое растение, обладающее присосками) или внутренними (грибы-трутовики, поражающие деревья). Паразитизм может быть гнездовым, как у кукушки.
В процессе эволюции вырабатывались приспособления, снижающие вред, причиняемый паразитом хозяину, что позволяет паразиту использовать его длительное время. Также характерно наличие приспособлений, снижающих вероятность заражения у хозяина (полагают, что шимпанзе строят каждую ночь новое гнездо как средство профилактики от эктопаразитов), и защитных приспособлений у паразита (плотная кутикула гельминтов).
Среди гербарных экземпляров повилику отличает отсутствие хлорофилла – желтый цвет нитевидных побегов. Из животных могут присутствовать плоские, круглые паразитические черви и кровососущие насекомые, клещи.
Используя знания о нормах питания и расходовании энергии человеком (сочетание продуктов растительного и животного происхождения, нормы и режим питания и др.), объясните, почему люди, употребляющие с пищей много углеводов, быстро прибавляют в весе.
Питание человека должно быть разнообразным, содержать продукты животного и растительного происхождения, чтобы обеспечивать организм всеми необходимыми аминокислотами, витаминами и другими веществами. Особенно важно наличие в пище растительной клетчатки, которая способствует нормальному пищеварению.
Поступление с продуктами энергии должно соответствовать затратам организма (12000-15000 кДж в сутки) и зависит от характера труда.
Углеводы являются основным источником энергии. Избыточное потребление сладкого и мучного при низкой физической активности приводит к увеличению жировых запасов. Избежать переедания помогает соблюдение режима питания, ограничение потребления острых и сладких блюд, отказ от спиртного, отсутствие отвлекающих факторов во время принятия пищи.
Билет № 4
1. Клетка – единица строения и жизнедеятельности организмов. Сравнение клеток растений и животных.
Основоположниками клеточной теории являются немецкие ботаник М.Шлейден и физиолог Т.Шванн, в 1838-1839 г.г. высказавшие идею, что клетка является структурной единицей растений и животных. Клетки имеют сходное строение, состав, процессы жизнедеятельности. Наследственная информация клеток заключена в ядре. Клетки возникают только из клеток. Многие клетки способны к самостоятельному существованию, но в многоклеточном организме их работа скоординирована.
Клетки животных и растений имеют некоторые отличия:
1. Клетки растений имеют жесткую клеточную стенку значительной толщины, содержащую целлюлозу (клетчатку). Животная клетка, не имеющая клеточной стенки, обладает значительно большей подвижностью, способна изменять форму.
2. В клетках растений содержатся пластиды: хлоропласты, лейкопласты, хромопласты. У животных пластиды отсутствуют. Наличие хлоропластов делает возможным фотосинтез. Для растений характерен автотрофный тип питания с преобладанием в обмене веществ процессов ассимиляции. Клетки животных являются гетеротрофами, т.е. потребляют готовые органические вещества.
3. Вакуоли в клетках растений крупные, заполненные клеточным соком, содержащим запасные питательные вещества. У животных встречаются мелкие пищеварительные и сократительные вакуоли.
4. Запасным углеводом у растений является крахмал, у животных – гликоген.
2. Лишайники – симбиотические организмы, их разнообразие. Среди гербарных экземпляров найдите лишайники. По каким признакам вы их определите? Приведите другие примеры симбиотических отношений в природе и раскройте их значение.
Тело лишайника – слоевище состоит из нитей-гифов гриба, в которых заключены одноклеточные зеленые водоросли или цианеи (цианобактерии, старое название – сине-зеленые водоросли). Лишайники рассматривают как симбиотические организмы, где грибы поставляют воду с растворенными минеральными солями, а водоросли осуществляют фотосинтез, обеспечивая поступление органических веществ. Лишайники первыми заселяют безжизненные местообитания, произрастают на голых камнях. Этому способствует их неприхотливость к субстрату, способность переносить длительное высушивание, впитывать атмосферную влагу поверхностью тела. Необходимым условием произрастания лишайников является наличие света, необходимого для фотосинтеза.
Лишайники делятся на накипные (в виде пленки на камнях), листоватые (серо-зеленая пармелия, желтая ксантория на коре деревьев) и кустистые (олений мох – ягель).
Определить лишайник среди гербарных экземпляров можно по отсутствию органов – стеблей, листьев – и характерной расцветке.
Симбиотические отношения в природе способствуют процветанию видов, которые в них участвуют. Можно назвать примеры из билета №2.
3. Раскройте роль белков в организме по следующему плану: в каких продуктах содержатся, конечные продукты расщепления в пищеварительном канале, конечные продукты обмена, роль белков в организме. Объясните, почему в пищевом рационе детей и подростков должны обязательно присутствовать белки.
Богаты белком пищевые продукты животного происхождения: мясо, рыба, яйцо, молочные продукты. Также содержат белки растительные продукты, особенно бобовые культуры, овес, твердые сорта пшеницы и изготовляемые из них макаронные изделия.
В пищеварительном канале белки распадаются на аминокислоты. Конечным продуктом белкового обмена у человека и других млекопитающих является мочевина, удаляемая через почки.
Белки выполняют в организме важнейшие функции:
1. структурную – белки входят в состав всех органоидов клетки;
2. ферментативную (каталитическую) – например, пищеварительные ферменты;
3. двигательную – в составе мышечных волокон;
4. транспортную – гемоглобин крови переносит кислород ко всем клеткам организма;
5. энергетическую – хотя есть мнение, что при окислении белка промежуточные продукты обмена, содержащие азот, токсичны для организма, и потребление избыточной белковой пищи снижает силу и выносливость человека.
У детей и подростков активно идут процессы роста, биосинтеза, что помимо повышенной потребности в строительном материале – аминокислотах повышает расход ферментов. Поэтому растущий организм должен получать с пищей большее количество белка, чем взрослый. Недостаток белка в рационе детей может быть причиной низкого роста.
Билет № 5
1. Ч. Дарвин – основоположник учения об эволюции. Движущие силы эволюции.
Чарльз Дарвин – основоположник современной эволюционной теории. Его книга «Происхождение видов путем естественного отбора», 1859 г., объясняет многообразие живых организмов, их приспособленность к условиям существования как результат длительной эволюции. Дарвин вскрыл движущие силы эволюционного процесса: борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости.
Причиной борьбы за существование является ограниченность ресурсов: пищи, жизненного пространства. При этом живые организмы размножаются в геометрической прогрессии. Если бы все потомство выживало и принимало участие в размножении, неизбежно возникало бы перенаселение. Но этого не происходит, так как часть особей неизбежно погибает в результате борьбы за существование. Под борьбой за существование Дарвин понимал многообразные отношения организмов с окружающей средой:
1. борьба межвидовая,
2. внутривидовая,
3. борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды.
При этом борьба выражается не только в соперничестве за пищу, воду, территорию, борьбе хищника и жертвы, но и в сотрудничестве организмов, повышающем шансы на выживание. Наиболее острой является конкуренция внутри вида, т.к. у организмов одного вида сходные потребности.
Выживают и участвуют в размножении те особи, которые наилучшим образом приспособлены к данным условиям. Это выживание наиболее приспособленных Дарвин назвал естественным отбором. Таким образом, естественный отбор – это процесс, в результате которого выживают и дают потомство особи, наиболее приспособленные к условиям обитания.
2. Царство грибов, их характерные особенности, получение из них продуктов питания, лекарств. По каким признакам вы отличите съедобные грибы от ядовитых, используя коллекцию муляжей? Какую первую доврачебную помощь необходимо оказать при отравлении грибами?
К царству грибов относят эукариот, по типу питания являющихся осмотрофами, т.е. всасывающих органические вещества через поверхность тела. Грибы могут быть сапрофитами, питаясь мертвым органическим веществом (плесневые грибы). Распространен симбиоз грибов с корнями деревьев – микориза, когда гриб получает от дерева органические вещества, а дерево благодаря грибу – дополнительное количество воды и минеральных солей на участках корня, лишенных корневых волосков. Грибы-паразиты, трутовики, поселяются внутри деревьев, разрушая древесину.
Организм гриба – грибница образован тонкими ветвящимися нитями – гифами. У шляпочных грибов образуется плодовое тело, состоящее из плотно прилегающих нитей грибницы. Размножаются грибы частями грибницы или спорами. Плодовые грибы служат продуктом питания, содержат ценные белки и кислоты. Особенно ценятся белый гриб, рыжики и др. Хотя есть данные, что белки грибов усваиваются человеческим организмом крайне мало, менее 10%, особенно ножка гриба. Грибы сушат, солят, маринуют. Не рекомендуется консервировать грибы в домашних условиях, т.к. без доступа воздуха на белковых продуктах, особенно произрастающих на земле, может развиваться ботулизм, приводя к тяжелым отравлениям.
Большинство ядовитых грибов относятся к пластинчатым, хотя и среди трубчатых в ряде районов имеются несъедобные, которые нужно знать, отправляясь за грибами (подробнее...). В случае отравления грибами возникают боли в животе, рвота, понос, головокружение. Необходимо сделать промывание желудка, принять несколько таблеток активированного угля и вызвать врача.
Плесневые грибы выделяют вещества, подавляющие жизнедеятельность микроорганизмов, с которыми грибы конкурируют за пищу. Такие грибы используются для получения лекарств – антибиотиков: пенициллина, эритромицина, тетрациклина и др., спасших немало человеческих жизней.
3. Объясните, с какой целью у человека измеряют пульс. Что такое пульс? Где он определяется и что можно узнать по пульсу? Подсчитайте свой пульс. Определите, имеются ли отклонения от нормы. Поясните ответ.
Пульс измеряют, чтобы судить о состоянии сердечно-сосудистой системы в медицине, спорте. Пульс – это колебания стенок сосудов, волна, которая распространяется по упругим стенкам артерий при сокращении левого желудочка. Пульс хорошо прощупывается в тех местах, где артерии проходят близко к поверхности тела, например на запястье, на шее. По пульсу можно узнать частоту сердечных сокращений, правильность ритма, оценить их силу, ориентировочно судить о высоте кровяного давления. При болезненных состояниях пульс становится вялым, плохо прощупывается.
У взрослого человека в норме, в состоянии покоя частота сердечных сокращений составляет 60-80 ударов в минуту. (У тренированных спортсменов частота может понижаться до 40 ударов в минуту.) У детей частота выше. Частота пульса значительно возрастает при физической нагрузке или в условиях нервного напряжения, например, на экзамене, после курения, употребления кофе, крепкого чая.
Билет № 6
1. Наследственность и изменчивость – свойства организмов, их значение в эволюции органического мира. Ген, генотип, фенотип.
Наследственность – это способность живых организмов передавать свои признаки потомству. Наследственность делает возможной эволюцию, закрепляя имеющиеся у организма признаки в ряду поколений.
Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки. Может быть ненаследственной и наследственной. Наследственная изменчивость поставляет материал для естественного отбора, обогащая генофонд популяций новыми генами.
Ген – это участок молекулы ДНК, составляющей хромосому, который несет информацию о последовательности аминокислот в структуре одного белка.
Совокупность генов, свойственных данному организму, называется генотипом. Т.е. генотип – это сумма генов, имеющихся у живого организма. При составлении схемы скрещивания гены обозначаются буквами латинского алфавита, например, буквой «А» (читается [a]) часто обозначают доминантный ген желтой окраски горошины, а буквой «a» (читается [не-а]) – рецессивный ген, определяющий зеленую окраску.
Фенотип – это совокупность признаков данного организма, т.е. результат действия генов, который может зависеть и от влияния окружающей среды (ненаследственная, модификационная изменчивость). В приведенном примере с горохом, желтый и зеленый цвет горошин – это фенотип.
Классификация растений на примере покрытосеменных. Среди гербарных экземпляров выберите растения семейства (Пасленовые, Розоцветные, Бобовые и др.), по каким признакам вы их узнаете.
Отдел Покрытосеменные состоит из двух классов: Двудольные и Однодольные. Для двудольных характерно наличие двух семядолей в семени, также у них стержневая корневая система и сетчатое жилкование, хотя бывают исключения. Класс Двудольных включает семейства Крестоцветные, Розоцветные, Бобовые, Пасленовые, Сложноцветные и др.
У однодольных растений в семени одна семядоля, мочковатая корневая система, дуговое или параллельное жилкование. В школе изучают семейства Лилейных и Злаков.
Характерные признаки семейств:
Крестоцветные – 4 лепестка, 4 чашелистика, расположенных крест-накрест, плод – стручок или стручочек (короткий). К ним относятся редька, редис, капуста, пастушья сумка (треугольные стручочки) и др.
Розоцветные – часто 5 лепестков, много тычинок, плод у большинства сочный: ягодовидный или костянка. Представители: яблоня, вишня, шиповник, роза, земляника, лапчатка (желтые цветки).
Бобовые отличаются неправильным цветком (двусторонняя симметрия), 5 лепестков которого получили название лодочки, вёсел, паруса. Плод боб. Из бобовых хорошо знаком горох, бобы, фасоль, мышиный горошек, карагана желтая (желтая акация) и др.
К паслёновым относятся картофель, паслен, томат, табак, многие ядовитые растения – дурман, белена. Для пасленовых характерно наличие 5 лепестков, сросшихся в трубочку у основания.
Характерный признак сложноцветных – соцветие корзинка. Плод семянка. Здесь и подсолнечник, и одуванчик, осот, бодяк, васильки, астры.
Лилейные отличает дуговое жилкование, плод ягода, соцветие кисть. Нередко имеется луковица. Включают ландыш, лук, купену, тюльпан, лилии.
Для злаков характерно соцветие сложный колос, метелка, султан. Цветки мелкие, невзрачные. Плод зерновка. Жилкование параллельное. К злакам относятся важнейшие зерновые культуры: пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза. Также злостный сорняк пырей ползучий, мятлик, тимофеевка, бамбук.
Раскройте особенности скелета человека в связи с прямохождением и трудовой деятельностью. Назовите меры профилактики нарушения осанки, искривления позвоночника и возникновения плоскостопия.
Характерной особенностью скелета человека, связанной с прямохождением, является S-образный изгиб позвоночника, смягчающий толчки при ходьбе. Амортизации способствует и сводчатая стопа. Важное значение для трудовой деятельности имеет противопоставление большого пальца руки остальным, что позволяет захватывать различные предметы.
Нарушение осанки, искривление позвоночника не только портит внешность человека, но и способствует развитию заболеваний внутренних органов, возникновению близорукости. Поэтому важно с детства следить за осанкой ребенка, чтобы он не сутулился, за столом сидел прямо, не наклоняясь слишком низко к столу. Портфель не следует носить все время в одной руке, а лучше заменить ранцем. Правильной осанке способствуют занятия физкультурой, посильная физическая работа на свежем воздухе. Недопустима длительная работа в согнутом положении, переноска больших тяжестей.
Для предотвращения плоскостопия нужно правильно подбирать обувь, чтобы она была удобная, по размеру, с невысоким каблуком. Нежелательно длительное стояние на ногах. Очень полезно хождение босиком, специальные упражнения на захват пальцами ног различных предметов: мячика и др. В детских учреждениях применяются специальные ортопедические массажные коврики.
Билет № 7