Вспомним, что целлюлоза – это полисахарид, молекулы которого образуют тончайшие нити. Связь между соседними клетками у многоклеточных растений осуществляется благодаря тонким тяжам цитоплазмы, пронизывающим неуплотненные участки клеточной стенки.
Наличие плотной клеточной стенки препятствует образованию перетяжки при делении цитоплазмы клетки в телофазе митоза, как это было описано в § 35. Деление цитоплазмы на две части при митозе растительных клеток происходит путем формирования плазматической мембраны и клеточной стенки прямо внутри делящейся клетки – от центра к периферии.
В состав растительных клеток входят особые органеллы – пластиды. Как и митохондрии, они окружены не менее чем двумя мембранами, содержат короткую кольцевую ДНК, рибосомы и способны к самостоятельному делению. В функциональном отношении большинство разновидностей пластид так или иначе связаны с энергетикой клетки. В первую очередь это хлоропласты, в которых осуществляются реакции фотосинтеза.
Хлоропласты содержат хлорофилл, каротиноиды и необходимые для фотосинтеза белки. Хромопласты не содержат хлорофилла, но обогащены каротиноидами – желтыми, оранжевыми и красными пигментами, которые определяют окраску цветов, плодов и некоторых кореньев (морковь). И, наконец, лейкопласты бесцветны. В некоторых из них может синтезироваться и накапливаться крахмал, в других – запасы жира и белка. Лейкопласты, при определенных условиях, могут превращаться в хлоропласты и хромопласты, а хлоропласты – в хромопласты. С последним процессом связано осеннее изменение окраски листьев.
В типичной растительной клетке имеется одна или несколько центральных вакуолей, которые при сильном развитии могут вытеснять все остальное содержимое клетки на периферию. Вакуоли окружены мембраной, а их внутреннее содержимое сильно варьирует в клетках разных типов. Это могут быть запасные питательные вещества (сахара, растворимые белки), растворы необходимых клетке солей, аминокислоты и др. В вакуоли же выводятся и вредные продукты, образующиеся в результате обмена веществ, например, щавелевая кислота.
В вакуолях накапливаются и пигменты – антоцианы. В отличие от каротиноидов, они могут придавать растениям более широкий спектр оттенков – от розового до черно-фиолетового. Антоцианы обеспечивают красную и голубую окраску плодов (слива, вишня, виноград, брусника, земляника) и лепестков цветков (василек, герань, роза, пион). Кроме того, именно они окрашивают осенние листья в ярко-красный цвет. Осенью синтез хлорофилла в листьях прекращается. Антоцианы образуются в них преимущественно в холодную солнечную погоду. Поэтому наиболее яркая окраска листьев бывает холодной и ясной осенью. При более теплой и влажной погоде окраска осенних листьев в большей степени определяется каротиноидами и доминирующим тоном оказывается желтый.
Растительная клетка имеет принципиально то же строение, что и животная. Отличительной особенностью растительной клетки является наличие клеточной стенки, пластид и вакуолей.
Основная черта клеток, формирующих многоклеточный организм, заключается в их специализации. Особенно отчетливо это проявляется на тканевом уровне организации высших растений и животных. Клетки каждой ткани ясно дифференцированы, т. е. приспособлены к выполнению какой-либо одной основной функции или немногих функций, что определяет и их структурные особенности. Более того, составляющие ткани растений и животных дифференцированные клетки, как правило, теряют способность к размножению. Они функционируют определенное время, а затем погибают. В большинстве тканей имеется некоторый запас способных к делению недифференцированных клеток. Они производят новые клетки, которые, пройдя определенный этап дифференциации, заменяют собой погибшие клетки данной ткани.
Клетки одноклеточных эукариот, помимо обычного набора органелл, обладают рядом специфичных структур обеспечивающих их существование как самостоятельных организмов. В составе тканей клетки дифференцированы к выполнению определенных функций. Эта специализация необратима и пополнение тканей новыми клетками происходит в результате деления и последующей специализации недифференцированных клеток.
Специфика клетки прокариот. Бактериальная клетка принципиально отличается от рассмотренных нами клеток эукариотических организмов. Различия эти касаются отнюдь не размеров, которые для большинства бактерий составляют 1–10 мкм. Это вполне сопоставимо с размерами некоторых типов клеток эукариот. А вот строение и связанные с этим особенности функционирования бактериальной клетки оказываются совершенно иными.
Прежде всего, у бактерий отсутствуют не только оформленное ядро, но и все остальные клеточные компартменты – основа структурно-функциональной организации клеток эукариот. Различия обнаруживаются даже в строении мембраны, окружающей клетку бактерий. Вещества попадают в бактерию и выводятся из нее только благодаря диффузии.
Надмембранные структуры бактерий формируют вокруг них жесткую клеточную стенку. Она обладает избирательной проницаемостью, через клеточную стенку проходят необходимые бактерии питательные вещества и выводятся конечные продукты обмена веществ. Поверх клеточной стенки бактерии формируют еще и слизистую капсулу , которая служит дополнительной защитой от неблагоприятных факторов среды, в том числе предохраняет от высыхания.
Рибосомы бактерий имеют несколько иной белковый состав, чем рибосомы клеток эукариот. Имеются различия и в рибосомных РНК. Важной отличительной чертой цитоплазмы бактерий служит и отсутствие в ней цитоскелета.
Некоторые бактерии снабжены жгутиком, который не имеет ничего общего ни по строению, ни по особенностям функционирования с одноименной структурой эукариот (подробнее см. в § 00).
Наконец, генетический аппарат бактерий, так называемый нуклеоид, представлен замкнутой в кольцо молекулой ДНК, которая свободно лежит в цитоплазме. Нуклеоид прикреплен к внутренней стороне бактериальной мембраны. Перед началом деления бактерии происходит репликация кольцевой ДНК и два образовавшихся нуклеоида «разъезжаются» по мембране в разные стороны. Затем мембрана и клеточная стенка впячиваются и перешнуровывают бактериальную клетку надвое. В каждой из образовавшихся клеток оказывается свой нуклеоид.
Клетки прокариот лишены оформленного ядра и клеточных компартментов. Их генетический аппарат (нуклеоид) представлен кольцевой молекулой ДНК, которая свободно лежит в цитоплазме и прикреплена одним из своих участков к внутренней стороне мембраны, окружающей бактерию.
Неклеточная форма жизни – вирусы. Впервые о существовании вирусов узнали в 1892 г., когда русский ботаник Д. И. Ивановский обнаружил, что заболевание табака, так называемую табачную мозаику, вызывает возбудитель, проходящий через бактериальные фильтры, т. е. он существенно по размеру меньше бактерий. Действительно, размеры большинства вирусов варьируют в пределах 15 – 300 нм. В простейшем случае вирус состоит из небольшой молекулы ДНК (ДНК-содержащие вирусы) или РНК (РНК-содержащие вирусы), окруженной защитной белковой оболочкой – капсидом.
Вирусная частица способна существовать длительное время и при широком диапазоне внешних условий. Однако самостоятельно воспроизводить себя вирусы не могут, поскольку не содержат тех структур и ферментов, которые обеспечивают процессы, связанные с репликацией нуклеиновых кислот и биосинтезом белков. Последовательность нуклеотидов ДНК или РНК вирусов кодирует только информацию о белках капсида и нескольких (далеко не всех!) ферментах, необходимых для репликации вирусной нуклеиновой кислоты.
Поэтому основная задача вируса – это попасть в клетку-хозяина. Процесс этот может происходить случайно, например, с жидкостью при пиноцитозе. Однако большинство вирусов способны распознавать именно те клетки, в которых они способны воспроизводиться.
Иной путь проникновения характерен для вирусов бактерий – бактериофагов. Мы уже отмечали в предыдущем разделе этого параграфа, что бактерии не способны ни к фагоцитозу, ни к пиноцитозу. Поэтому путь в бактериальную клетку внутри мембранного пузырька для бактериофагов закрыт. Капсид бактериофага устроен как своеобразный шприц, прокалывающий клеточную стенку и мембрану бактерий и впрыскивающий внутрь свою ДНК или РНК.
Вирус представляет собой молекулу ДНК или РНК, окруженную белковой оболочкой. Воспроизводство вирусов возможно только в клетках, где они используют имеющиеся клеточные системы для синтеза собственных белков и репликации своей ДНК или РНК. Вирусная ДНК способна встраиваться в геном хозяина, что может приводить к явлению горизонтального переноса генетической информации. При сравнении клеточных и неклеточных форм жизни вы убедились, что в Природе не существует не востребованных для функционирования биосферы структур. На разнообразии форм жизни основана устойчивость биоферы.
Многообразие форм жизни. Систематика – наука, занимающаяся изучением многообразия живых организмов и вопросами их классификации. Классификация – распределение живых организмов по группам по степени их родства. Единицы классификации (систематические единицы) называются таксонами.
Систематические единицы (таксоны) в зоологии и ботанике. Зоология Ботаника Вид Вид Род Род Семейство Семейство Отряд Порядок Класс Класс Тип Отдел Царство Царство Кроме того, часто используются дополнительные систематические единицы, такие как: подцарство, надсемейство, и внесистемные единицы классификации, например, раздел или секция.
Многообразие форм жизни. Таксоном самого высокого ранга является Царство. Выделяют 5 царств: Вирусы, Бактерии, Грибы, Растения, Животные.
Многообразие форм жизни. Вирусы – неклеточные формы жизни. Все, что они имеют – молекулу нуклеиновой кислоты и белковую оболочку. Представители других 4 -х царств имеют типичное клеточное строение. Среди них различают надцарство Эукариот (растения, животные и грибы) и надцарство Прокариот (бактерии).
1. Имеется оформленное ядро; 2. В цитоплазме многочисленные органоиды; 3. Хромосомы линейные и многочисленные; 4. Относительно крупные клетки (в 100 и более раз). 1. ядра нет, ДНК-содержащая зона называется нуклеоид; 2. мембранных органоидов нет. Присутствуют только рибосомы. 3. Одна кольцевая хромосома. 4. Клетки мелкие.
Среды жизни Выделяют 4 среды жизни: Наземно-воздушная (аэробионты, или террабионты), Водная (гидробионты), Почвенная (эдафобионты), Организменная (эндобионты).
Структурные уровни организации жизни. Различают несколько уровней организации живого: 1. молекулярно-генетиче ский; 2. клеточный; 3. организменный, 4. популяционно-видовой. 5. биогеоценотический. 6. биосферный. Каждый из этих уровней называют биосистемой. Биосистема – это форма организации жизни, характеризующаяся наличием взаимосвязанных компонентов.
Структурные уровни организации жизни. Уровень Основные процессы Структурная единица биосистемы Молекулярно-г енетический Обмен веществ и энергии; хранение и передача наследственной информации атомы Клеточный Все процессы, присущие клетке Биополимеры – молекулы сложных органических веществ – БЖУ, НК Организменны й Регулируемое взаимодействие всех систем органов Органы и их системы Популяционно- видовой Осуществляются элементарные эволюционные преобразования Отдельные особи вида
Структурные уровни организации жизни. Уровень Основные процессы Структурная единица биосистемы Биогео-ценоти ческий Частичный круговорот веществ и энергии между компонентами биосистемы Популяции разных видов Биосферный Планетарный круговорот веществ и энергии Биогеоценозы планеты
Определения понятий Популяция – группа особей одного вида территориально удаленная от других групп того же вида. Вид – группа особей, схожих по строению, процессам жизнедеятельности, свободно скрещивающиеся между собой и дающие при этом плодовитое потомство. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов, обитающих на определенной территории и взаимосвязанных между собой и средой обитания потоком веществ и энергии. Биосфера – область распространения живых организмов, захватывающая обитаемую часть всех земных оболочек (атмосфера, гидросфера, литосфера), совокупность всех биогеоценозов планеты.
Какие чудеса открылись бы человеку,
будь его глаза способны разглядеть
очертания и движения мельчайших
частиц в крови и других жидкостях
организмов столь же отчетливо, как
очертания и движения самих живых
существ.
Дж. Локк
Чем различаются клетки животных и клетки растений? Каковы особенности организации и функционирования одноклеточных эукариот и клеток в составе многоклеточного организма? Как устроены клетки прокариот? Что представляют собой вирусы?
Урок-лекция
РАЗЛИЧИЯ В СТРОЕНИИ ЖИВОТНЫХ И РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК . Описание общего плана строения клетки эукариот в основном рассмотрено на примере животной клетки. Организация растительной клетки имеет некоторые свои специфические черты (рис. 44). Снаружи она одета клеточной стенкой, которая состоит из целлюлозы.
Рис. 44. Строение растительной клетки
Наличие плотной клеточной стенки препятствует образованию перетяжки при делении цитоплазмы клетки в телофазе митоза, как это было описано в § 32. Деление цитоплазмы на две части при митозе растительных клеток происходит путем формирования плазматической мембраны и клеточной стенки прямо внутри делящейся клетки - от центра к периферии.
В состав растительных клеток входят особые органеллы - пластиды . Они окружены не менее чем двумя мембранами, содержат короткую кольцевую ДНК, рибосомы и способны к самостоятельному делению. В функциональном отношении большинство разновидностей пластид так или иначе связаны с энергетикой клетки. В первую очередь это хлоропласты, в которых осуществляются реакции фотосинтеза.
Хлоропласты содержат хлорофилл, каротиноиды и необходимые для фотосинтеза белки. Хромопласты не содержат хлорофилла, но обогащены каротиноидами - желтыми, оранжевыми и красными пигментами, которые определяют окраску цветов, плодов и некоторых корнеплодов (морковь). И наконец, лейкопласты бесцветны. В некоторых из них может синтезироваться и накапливаться крахмал, в других - запасы жира и белка. Лейкопласты при определенных условиях могут превращаться в хлоропласты и хромопласты, а хлоропласты - в хромопласты. С последним процессом связано осеннее изменение окраски листьев.
Вспомним, что целлюлоза - это полисахарид, молекулы которого образуют тончайшие нити. Связь между соседними клетками у многоклеточных растений осуществляется благодаря тонким тяжам цитоплазмы, пронизывающим неуплотненные участки клеточной стенки.
В типичной растительной клетке имеется одна или несколько центральных вакуолей , которые при сильном развитии могут вытеснять все остальное содержимое клетки на периферию. Вакуоли окружены мембраной, а их внутреннее содержимое сильно варьирует в клетках разных типов. Это могут быть запасные питательные вещества (сахара, растворимые белки), растворы необходимых клетке солей, аминокислоты и др. В вакуоли же выводятся и вредные продукты, образующиеся в результате обмена веществ, например щавелевая кислота.
В вакуолях накапливаются и пигменты - антоцианы, которые могут придавать растениям широкий спектр оттенков - от розового до чернофиолетового.
Антоцианы обеспечивают голубую и красную окраску плодов (слива, вишня, виноград, брусника, земляника) и лепестков цветков (василек, герань, роза, пион). Кроме того, именно они окрашивают осенние листья в ярко-красный цвет.
Растительная клетка имеет принципиально то же строение, что и животная. Отличительной особенностью растительной клетки является наличие клеточной стенки, пластид и вакуолей.
КЛЕТКА КАК ОРГАНИЗМ И КЛЕТКА В СОСТАВЕ ОРГАНИЗМА . Вы уже знаете, что клетка может функционировать как самостоятельный организм или входить в состав многоклеточного организма или колонии. Во всех этих случаях клетки обладают специфическими чертами в своей организации. У одноклеточных эукариот имеются органеллы, которые необходимы им для самостоятельного существования и которые никогда не встречаются у клеток многоклеточных организмов. Это могут быть пигментные глазки, жгутики и реснички, клеточный рот (особый участок цитоплазмы, которым отдельные хищные простейшие захватывают добычу) и многое другое.
Основная черта клеток, формирующих многоклеточный организм, заключается в их специализации. Особенно отчетливо это проявляется на тканевом уровне организации высших растений и животных. Клетки каждой ткани строго дифференцированы, т. е. приспособлены к выполнению какой-либо одной основной функции или немногих функций, что определяет и их структурные особенности. Более того, такие клетки, как правило, теряют способность к размножению. Они функционируют определенное время, а затем погибают. В большинстве тканей имеется некоторый запас способных к делению недифференцированных клеток. Они производят новые клетки, которые, пройдя определенный этап дифференциации, заменяют собой погибшие клетки данной ткани.
Клетки одноклеточных эукариот, помимо обычного набора органелл, обладают рядом специфичных структур, обеспечивающих их существование как самостоятельных организмов. В составе тканей клетки приспособлены к выполнению определенных функций. Эта специализация необратима, и пополнение тканей новыми клетками происходит в результате деления и последующей специализации недифференцированных клеток.
СПЕЦИФИКА КЛЕТКИ ПРОКАРИОТ . Бактериальная клетка принципиально отличается от рассмотренных нами клеток эукариотических организмов. Различия эти касаются отнюдь не размеров, которые для большинства бактерий составляют 1 - 10 мкм. Это вполне сопоставимо с размерами некоторых типов клеток эукариот. А вот строение и связанные с этим особенности функционирования бактериальной клетки оказываются совершенно иными (рис. 45).
Рис. 45. Строение бактериальной клетки
Прежде всего у бактерий отсутствует не только оформленное ядро, но и все остальные органеллы. Различия обнаруживаются и в строении мембраны, окружающей клетку бактерии. Вещества попадают в бактерию и выводятся из нее только благодаря диффузии.
Надмембранные структуры бактерий формируют вокруг них жесткую клеточную стенку. Она обладает избирательной проницаемостью. Поверх клеточной стенки бактерии формируют еще и слизистую капсулу, которая служит дополнительной защитой от неблагоприятных факторов среды, в том числе предохраняет от высыхания. В цитоплазме бактерий отсутствует цитоскелет.
Некоторые бактерии снабжены жгутиком, который не имеет ничего общего ни по строению, ни по особенностям функционирования с одноименной структурой эукариот.
Наконец, генетический аппарат бактерий, так называемый нуклеоид, представлен замкнутой в кольцо молекулой ДНК, которая свободно лежит в цитоплазме. Нуклеоид прикреплен к внутренней стороне бактериальной мембраны. Перед началом деления бактерии происходит удвоение кольцевой ДНК, и два образовавшихся нуклеоида «разъезжаются» по мембране в разные стороны. Затем мембрана и клеточная стенка впячиваются и перешнуровывают бактериальную клетку надвое. В каждой из образовавшихся клеток оказывается свой нуклеоид.
Клетки прокариот лишены оформленного ядра и клеточных органелл. Снаружи бактерию окружают плотная клеточная стенка и капсула, у некоторых видов имеется жгутик. Генетический аппарат прокариот представлен кольцевой молекулой ДНК, репликация которой предшествует делению бактерии.
НЕКЛЕТОЧНАЯ ФОРМА ЖИЗНИ - ВИРУСЫ . Впервые о существовании вирусов узнали в 1892 г., когда русский ботаник Д. И. Ивановский обнаружил, что заболевание табака - табачную мозаику вызывает возбудитель, проходящий через бактериальные фильтры, т. е. он существенно меньше бактерий по размеру. Действительно, размеры большинства вирусов варьируют в пределах 15-300 нм. В простейшем случае вирус состоит из небольшой молекулы ДНК или РНК, окруженной защитной белковой оболочкой - капсидом (рис. 46).
Рис. 46. Строение вируса табачной мозаики: а - РНК; б - капсид
Вирус способен существовать длительное время и при широком диапазоне внешних условий. Однако самостоятельно воспроизводить себя вирусы не могут, поскольку не содержат тех структур и ферментов, которые обеспечивают процессы, связанные с репликацией нуклеиновых кислот и биосинтезом белков. Поэтому основная задача вируса - это попасть в клетку-хозяина. Процесс этот может происходить случайно, например с жидкостью при пиноцитозе. Однако большинство вирусов способны распознавать именно те клетки, в которых они могут воспроизводиться.
Оказавшись в клетке-хозяине, вирусная ДНК начинает реплицироваться.
С нее также считывается информация в виде мРНК, которая поступает на рибосомы, где и осуществляется синтез вирусных белков. В случае РНК-содержащих вирусов вирусная РНК многократно реплицируется и сама играет роль мРНК. По мере наработки белков капсида и нуклеиновых кислот вируса в цитоплазме клетки-хозяина происходит сборка вирусных частиц. Их накопление ведет к гибели клетки-хозяина, она разрывается, и вирусные частицы выходят во внешнюю среду.
Однако последовательность событий, следующих за проникновением вируса в клетку-хозяина, может быть и иной. Оказалось, что при определенных обстоятельствах ДНК вируса не приступает к репликации в цитоплазме клетки-хозяина, а встраивается в ее кольцевую ДНК (у бактерий) или в ДНК хромосом (у эукариот). Такая клетка с вирусной ДНК в геноме способна размножаться, причем в каждую дочернюю клетку попадает и ДНК вируса. Затем при каком-то внешнем воздействии (ультрафиолета или радиации) вирусная ДНК выходит из состава генома клетки-хозяина и приступает к производству вирусных частиц по описанной выше схеме.
Способность ДНК вирусов встраиваться в геном клетки имеет целый ряд серьезных последствий. Дело в том, что при выходе ДНК вируса из хромосомы или нуклеоида она может захватывать и прилежащие участки (гены) ДНК хозяина. Затем вместе с вирусной ДНК эти участки могут встраиваться в геном клеток другой особи (или даже особи другого вида), в которую проникнет вирус. Такой «горизонтальный» перенос генетического материала (в отличие от «вертикального» - от родителей детям) играет важную роль в эволюции организмов.
Вирусные ДНК и РНК могут нести онкогены - гены, которые при встраивании в геном клетки преобразуют ее в раковую. Кроме того, встраивание генетического материала вируса в ДНК клетки может провоцировать активацию некоторых ее собственных генов (протоонкогены), что также приводит к перерождению клетки и формированию опухоли.
Вирус представляет собой молекулу ДНК или РНК, окруженную белковой оболочкой. Воспроизводство вирусов возможно только в клетках-хозяевах. Вирусная ДНК способна встраиваться в геном хозяина, что может приводить к явлению горизонтального переноса генетической информации.
Многие вирусы и бактерии гибнут под воздействием ультрафиолетового излучения. Во время эпидемий, вызванных вирусами, полезно проводить кварцевание помещения. При отсутствии соответствующих приборов необходимо регулярно проветривать помещение и делать влажную уборку.
- Объясните различия в строении растительной и животной клеток.
- Почему скорость деления бактериальной клетки выше скорости деления клетки эукариот? Какова роль вирусов в биосфере?
- Почему в процессе эволюции клетки эукариот, а не прокариот заняли господствующее положение и дали начало огромному разнообразию форм жизни?
Все многообразие живого мира практически невозможно выразить в количественном эквиваленте. По этой причине систематики объединили их в группы на основании определенных признаков. В нашей статье мы рассмотрим основные свойства, основы классификации и организмов.
Многообразие живого мира: кратко
Каждый вид, существующий на планете, индивидуален и неповторим. Однако многие из них имеют целый ряд сходных черт строения. Именно по этим признакам все живое можно объединить в таксоны. В современный период ученые выделяют пять Царств. Многообразие живого мира (фото демонстрирует некоторых его представителей) включает Растения, Животные, Грибы, Бактерии и Вирусы. Последние из них не имеют клеточного строения и по этому признаку относятся к отдельному Царству. Молекула вирусов состоит из нуклеиновой кислоты, которая может быть представлена как ДНК, так и РНК. Вокруг них располагается белковая оболочка. С таким строением данные организмы способны осуществлять только единственный признак живых существ - размножаться самосборкой внутри организма хозяина. Все бактерии являются прокариотами. Это значит, что в их клетках нет оформленного ядра. Их генетический материал представлен нуклеоидом - кольцевыми молекулами ДНК, скопления которых находятся прямо в цитоплазме.
Растения и животные отличаются способом питания. Первые способны сами синтезировать органические вещества в ходе фотосинтеза. Такой способ питания называется автотрофным. Животные поглощают уже готовые вещества. Такие организмы называют гетеротрофами. Грибы обладают признаками как растений, так и животных. К примеру, они ведут прикрепленный образ жизни и неограниченный рост, но не способны к фотосинтезу.
Свойства живой материи
А по каким признакам, вообще, организмы называют живыми? Ученые выделяют целый ряд критериев. Прежде всего, это единство химического состава. Вся живая материя образована органическими веществами. К ним относятся белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты. Все они являются естественными биополимерами, состоящими из определенного количества повторяющихся элементов. К также принадлежат питание, дыхание, рост, развитие, наследственная изменчивость, обмен веществ, размножение, способность к адаптации.
Каждый таксон характеризуется своими особенностями. К примеру, растения произрастают неограниченно, в течение всей жизни. А вот животные увеличиваются в размерах только до определенного времени. То же самое касается и дыхания. Принято считать, что этот процесс происходит только при участии кислорода. Такое дыхание называется аэробным. Но вот некоторые бактерии могут окислять органические вещества и без наличия кислорода - анаэробно.
Многообразие живого мира: уровни организации и основные свойства
Указанными признаками живого обладает и микроскопическая бактериальная клетка, и огромный голубой кит. Кроме того, все организмы в природе взаимосвязаны непрерывным обменом веществ и энергии, а также являются необходимыми звеньями в цепях питания. Несмотря на многообразие живого мира, уровни организации предполагают наличие только определенных физиологических процессов. Они ограничиваются особенностями строения и видовым разнообразием. Рассмотрим каждый из них подробнее.
Молекулярный уровень
Многообразие живого мира наряду с его уникальностью определяется именно этим уровнем. Основу всех организмов составляют белки, структурным элементов которых являются аминокислоты. Количество их невелико - около 170. Но в состав белковой молекулы входит всего 20. Их сочетание обуславливает бесконечное разнообразие белковых молекул - от запасного альбумина птичьих яиц до коллагена мышечных волокон. На этом уровне осуществляется рост и развитие организмов в целом, хранение и передача наследственного материала, обмен веществ и превращение энергии.
Клеточный и тканевый уровень
Молекулы органических веществ формируют клетки. Многообразие живого мира, основные свойства живых организмов на этом уровне уже проявляются в полном объеме. В природе широко распространены одноклеточные организмы. Это могут быть как бактерии, так и растения, и животные. У таких существ клеточный уровень соответствует организменному.
На первый взгляд может показаться, что их строение достаточно примитивно. Но это совсем не так. Только представьте: одна клетка выполняет функции целого организма! К примеру, осуществляет движение с помощью жгутика, дыхание через всю поверхность, пищеварение и регуляцию осмотического давления посредством специализированных вакуолей. Известен у этих организмов и половой процесс, который происходит в форме конъюгации. У формируются ткани. Эта структура состоит из клеток, сходных по строению и функциям.
Организменный уровень
В биологии многообразие живого мира изучается именно на этом уровне. Каждый организм является единым целым и работает согласовано. Большинство из них состоит их клеток, тканей и органов. Исключением являются низшие растения, грибы и лишайники. Их тело образовано совокупностью клеток, которые не формируют тканей и называется слоевищем. Функцию корней в организмах такого типа выполняют ризоиды.
Популяционно-видовой и экосистемный уровень
Наименьшей единицей в систематике является вид. Это совокупность особей, обладающих рядом общих черт. Прежде всего, это морфологические, биохимические особенности и способность к свободному скрещиванию, позволяющие обитать данным организмам в пределах одного ареала и давать плодовитое потомство. Современная систематика насчитывает более 1,7 млн. видов. Но в природе они не могут существовать разрозненно. В пределах определенной территории обитает сразу несколько видов. Это и определяет многообразие живого мира. В биологии совокупность особей одного вида, которые обитают в пределах определенного ареала, называются популяцией. От подобных групп они изолированы определенными природными барьерами. Это могут быть водоемы, горные или лесные массивы. Каждая популяция характеризуется своим разнообразием, а также половой, возрастной, экологической, пространственной и генетической структурой.
Но даже в пределах отдельно взятого ареала, видовое разнообразие организмов достаточно велико. Все они приспособлены к обитанию в определенных условиях и тесно связаны трофически. Это означает, что каждый вид является источником питания для другого. В результате формируется экосистема, или биоценоз. Это уже совокупность особей уже разных видов, связанных местом обитания, круговоротом веществ и энергии.
Биогеоценоз
Но со всеми организмами постоянно взаимодействуют К ним относятся температурный режим воздуха, соленость и химический состав воды, количество влаги и солнечного света. Все живые существа находятся в зависимости от них и не могут существовать без определенных условий. К примеру, растения питаются только при наличии солнечной энергии, воды и углекислого газа. Это условия фотосинтеза, в ходе которого синтезируются необходимые им органические вещества. Совокупность биотических факторов и неживой природы называются биогеоценозом.
Что такое биосфера
Многообразие живого мира в самом широком масштабе представлено биосферой. Это глобальная природная оболочка нашей планеты, объединяющая все живое. Биосфера имеет свои границы. Верхняя, расположенная в атмосфере, ограничена озоновым слоем планеты. Он расположен на высоте 20 - 25 км. Данный слой поглощает вредное ультрафиолетовое излучение. Выше него жизнь просто невозможна. На глубине до 3 км находится нижняя граница биосферы. Здесь она ограничена наличием влаги. Так глубоко способны обитать только анаэробные бактерии. В водной оболочке планеты - гидросфере, жизнь найдена на глубине 10-11 км.
Итак, живые организмы, населяющие нашу планету в разных природных оболочках, обладают рядом характерных свойств. К ним относят их способность к дыханию, питанию, движению, размножению и т. д. Многообразие живых организмов представлено разными уровнями организации, каждый из которых отличается уровнем сложности структуры и физиологических процессов.
Учитель биологии: Касаткина Марина Александровна.
ГБОУ КК школа-интернат для одарённых детей им. В.Г. Захарченко.
Тема: «Многообразие форм живых организмов».
Предмет: Биология.
Класс : 9.
Базовый учебник : Пономарёва И.Н., Чернова Н.М., Корнилова О.А. Биология 9 класс (ВЕНТАНА-ГРАФ).
Цели урока :
обобщить и закрепить знания учащихся о многообразии форм живых организмов;
определить биологическое значение всех царств живой природы для сохранения биосферы;
сформировать познавательный интерес на изучение живой природы;
сформировать у учащихся представление о единстве мира и ценности жизни во всех ее проявлениях
Задачи :
- обучающие
повторить и закрепить понятия царства живой природы;
сформировать значение биологического разнообразия для сохранения биосферы;
с формировать познавательный интерес на изучение живой природы;
- развивающие : создание условий для развития приемов мышления (анализ, синтез, систематизация, обобщение, умение делать выводы); умение аргументировать свою позицию (коммуникативная компетентность); умение работать с источником биологической информации; умение решать проблемную ситуацию;
- воспитательные: создание условий для воспитания активности и самостоятельности, убежденности в познаваемости мира.
Тип урока
: изучение нового материала.
Форма организации учебной деятельности
:
коллективная
Методы обучения
: словесные, наглядные.
Оформление и оборудование: учебник, компьютер, мультимедиапроектор, презентация «Уровни организации жизни», образовательный комплекс 1С: Школа. Биология, 9 кл.
Ход урока:
Организационный момент.
Постановка целей и задач урока, организация учащихся.
Проверка домашнего задания.
Какие свойства присущи всем живым организмам?
Назовите основные химические элементы живого?
Дайте определение «жизнь».
Актуализация опорных знаний.
Учитель:
Какие царства живой природы вы знаете?
Ученики:
Растения, Животные, Грибы, Бактерии.
Изучение нового материала:
1.Царства живой природы.
На экране появляется схема.
Учитель:
Какое царство отсутствует на схеме?
Ученики
: Царство Вирусы.
2. Формы жизни.
Учитель:
Какие бывают формы жизни?
Ученики
: Клеточная и неклеточная.
3.Экологические группы организмов.
Учитель
: Назовите среды жизни. Какие организмы их населяют?
Ученики
: водная, наземная, почвенная и организменная.
На экране появляется таблица.
4.Уровни организации живой материи.
Учитель
: Мы рассмотрели с вами царства живой природы; среды жизни организмов.
А теперь предлагаю посмотреть презентацию Уровни организации жизни.
Уровень - это функциональное место биологической структуры определённой степени сложности в общей иерархии живого.
Молекулярно-генетический уровень
представлен отдельными биополимерами (ДНК, РНК, белками, липидами, углеводами и другими соединениями);
на этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ.
Субклеточный- представлен органоидами: ЭПС, АГ, рибосомы и т.д..
Клеточный
– уровень, на котором жизнь существует в форме клетки – структурной и функциональной единицы жизни.
На этом уровне изучаются такие процессы, как обмен веществ и энергии, обмен информацией, размножение, фотосинтез, передача нервного импульса и многие другие.
Органно
-
тканевой
-
представлен тканями и органами;
-ткань
- совокупность клеток, сходных по строению и функциям, связанных межклеточным веществом;
-орган
- часть многоклеточного организма, выполняющая определённую функцию.
Организменный
– это самостоятельное существование отдельной особи – одноклеточного или многоклеточного организма;
организм
- неделимая единица жизни, её реальный носитель, характеризующийся всеми её признаками;
биосистема
- живая система.
Популяционно-видовой
– уровень, который представлен группой особей одного вида – популяцией; именно в популяции происходят элементарные эволюционные процессы – накопление, проявление и отбор мутаций;
-популяция
- совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определённой части ареала, относительно обособленно от других особей вида;
-вид
- совокупность особей(популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих определённый ареал.
Биоценотический
- представлен биоценозами
-биоценоз
– это совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории.
Биогеоценотический
– представлен экосистемами, состоящими из разных популяций и среды их обитания;
-биогеоценоз
-совокупность биоценозов и абиотических факторов среды (климат, почва).
Биосферный – уровень, представляющий совокупность всех биогеоценозов. В биосфере происходит круговорот веществ и превращение энергии с участием организмов. Продукты жизнедеятельности организмов участвуют в процессе эволюции Земли.
IV
.Закрепление.
Учитель:
1.К какому царству относят цианобактерий? Какая это форма жизни?
2.Дрожжи и трутовик представители какого царства? К какой форме жизни они относятся?
3. К какому уровню жизни относятся:
- таёжный лес
- стадо овец
- амёба обыкновенная
- хлоропласт.
VI
.Подведение итогов урока.
VII
.Домашнее задание.
Параграф 3, вопросы в конце параграфа.
