Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Организмов





Живых организмов

Организме

Живых организмов

Введение

Минск – 2009

Н.Д.Лисов, Н.А.Лемеза, В.В.Шевердов, Г.Г.Гончаренко

 

Биология

 

Учебное пособие для 10 класса

общеобразовательных учреждений

 

 

Содержание

Глава 1. Химические компоненты живых организмов

§ 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и

микроэлементы.

§ 2. Неорганические вещества

§ 3. Органические вещества. Аминокислоты. Белки

§ 4. Свойства и функции белков

§ 5. Углеводы

§ 6. Липиды, их строение и функции

§ 7. Нуклеиновые кислоты

§ 8. АТФ. Биологически активные вещества

Глава 2. Клетка – структурная и функциональная единица

§ 9. История открытия клетки. Создание клеточной теории

§ 10. Методы изучения клетки.

§ 11. Строение клетки

§ 12. Цитоплазматическая мембрана

§ 13. Гиалоплазма. Цитоскелет

§ 14. Клеточный центр. Рибосомы

§ 15. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизомосы

§ 16. Вакуоли

§ 17. Митохондрии. Пластиды

§ 18. Ядро

§ 19. Особенности строения клеток прокариот

§ 20. Особенности строения клеток эукариот

Глава 3. Деление клетки

§ 21. Клеточный цикл

§ 22. Митоз. Амитоз. Прямое бинарное деление

§ 23. Мейоз и его биологическое значение

Глава 4. Обмен веществ и преобразование энергии в

§ 24. Общая характеристика обмена веществ и превращения

энергии

§ 25. Энергетический обмен

§ 26. Брожение

§ 27. Фотосинтез

§ 28. Хранение наследственной информации

§ 29. Реализация наследственной информации — синтез белка

на рибосомах

§ 30. Регуляция транскрипции и трансляции в клетке и

организме

Глава 5. Структурная организация и регуляция функций

§ 31. Типы структурной организации живых организмов

§ 32. Ткани и органы растений

§ 33. Ткани, органы и системы органов животных

§ 34. Саморегуляция жизненных функций организма

§ 35. Иммунная регуляция

§ 36. Специфическая иммунная защита организмов

§ 37. Иммунологическая реакция организма (иммунный ответ)

Глава 6. Размножение и индивидуальное развитие

§ 38. Типы размножения организмов. Бесполое размножение

§ 39. Половое размножение. Образование половых клеток

§ 40. Оплодотворение

§ 41. Онтогенез. Эмбриональное развитие животных

§ 42. Постэмбриональное развитие

§ 43. Онтогенез человека

Глава 7. Наследственность и изменчивость организмов

§ 44. Закономерности наследования признаков, установленные

Г.Менделем. Моногибридное скрещивание. Первый и второй

законы Менделя

§ 45. Цитологические основы наследования признаков при

моногибридном скрещивании

§ 46. Дигибридное скрещивание. Третий закон Менделя



§ 47. Взаимодействие аллельных генов

§ 48. Хромосомная теория наследственности. Сцепленное

наследование

§ 49. Генетика пола

§ 50. Изменчивость организмов. Модификационная

изменчивость

§ 51. Генотипическая изменчивость

§ 52. Особенности наследственности и изменчивости человека

§ 53. Наследственные болезни человека

Глава 8. Селекция и биотехнология

§ 54. Селекция, ее задачи и основные направления

§ 55. Методы селекции и ее достижения

§ 56. Основные направления биотехнологии

§ 57. Инструменты генной инженерии

§ 58. Успехи и достижения генной инженерии

 

Введение

 

Живые существа впервые появились на Земле примерно три с половиной миллиарда лет назад. В настоящее время их потомки достигли такого большого разнообразия, что число видов, населяющих Землю, достигает несколько миллионов. Среди них есть мельчайшие, микроскопические бактерии, длина которых составляет 0,5 – 5 мкм, и огромные, достигающие в длину нескольких десятков метров эвкалипты и секвойи. Живые организмы отличаются по массе тела, сложности строения, распространению в природе, местам обитания. Есть организмы, которые всю жизнь проводят на одном месте; другие же активно передвигаются. Несмотря на такое разнообразие, все организмы имеют определенные общие черты, отличающие их от объектов неживой природы. Такими специфическими признаками являются следующие.

Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, из которых построены объекты неживой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах около 98 % химического состава приходится на четыре элемента: кислород, углерод, водород и азот. Оставшиеся 2 % это сера, фосфор, магний, натрий, кальций, калий, кремний, железо и некоторые другие элементы. Состав разных компонентов неживой природы, в отличие от живых организмов, разный. Например, в водной оболочке Земли (гидросфере) преобладают водород и кислород, в газообразной (атмосфере) – азот и кислород, в твердой (литосфере) — кремний и кислород.

Клеточное строение.Живые организмыотличаются высокоупорядоченным стро­ением. Химические вещества, из которых они построены, имеют гораздо более сложное строение, чем те которые входят в состав большинства неживых систем. Их структурной и функциональной единицей является клетка. Вне клетки нет жизни.

Обмен веществ и энергии. Все организмы представляют собой открытые системы, яв­ляющиеся устойчивыми лишь при условии непрерывного до­ступа к ним извне веществ и энергии. Живые организмы из­влекают, преобразуют и используют вещества и энергию из окружающей среды и возвращают в нее продукты распада и преобразованную энергию, например, в виде тепла. Организмы потребляют вещества из окружающей среды в ходе питания. Пища нужна всем живым существам. Они использу­ют ее как источник энергии и веществ, необходимых для роста и других процессов жизнедеятельности. Растения и животные различаются главным обра­зом тем, как они получают пищу. Почти все растения способны к фотосинтезу, т.е. они сами создают органические вещества, используя энергию света. Фотосинтез — одна из форм автотрофного пи­тания. Животные и грибы питаются иначе: они используют органическое вещество других организ­мов, расщепляя его с помощью ферментов и усваивая продукты расщепления. Такое питание называют гетеротрофным. Гетеротрофами являются многие бактерии и протисты, хотя среди них есть и автотрофы.

Для всех процессов жизнедеятельности нужна энер­гия. Поэтому основная масса питательных веществ, получаемых в результате автотрофного или гетеро­трофного питания, используется в качестве источни­ка энергии. Энергия высвобождается в процессе дыхания при расщеплении некоторых высокоэнерге­тических соединений. Высвобождаемая энергия за­пасается в молекулах аденозинтрифосфосфорной кислоты (АТФ), которая обнаружена во всех живых клетках.

Живые организмы выводят из орга­низма конечные продукты обмена веществ (выделение, или экскреция). Ядовитые вещества — «шлаки» — образуются, например, в процессе дыхания и требуют обязательного удаления. Животные потребляют много белков, и, поскольку белки не запасаются, их необходимо расщепить, а затем вывести из организма конечные продукты белкового обмена. Поэтому у животных вы­деление сводится в основном к экскреции азотистых веществ (аммиак, мочевая кислота, мочевина). Таким образом, для организмов характерен обмен веществс окружа­ющей средой и энергозависимость.

Саморегуляция.Живые организмы обладают способностью поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность об­менных процессов. Недостаток поступления каких-либо ве­ществ мобилизует внутренние ресурсы организмов, а избы­ток — вызывает прекращение синтеза этих веществ. Это свой­ство называется саморегуляцией.

Подвижность. Животные отличаются от растений способностью перемещаться из одного места в другое, т.е. спо­собностью к движению. Животным необходимо двигаться, чтобы добывать пищу. Для растений подвижность необязательна: они способны са­ми создавать питательные вещества путем фотосинтеза. Но и у растений можно наблюдать движения органоидов внутри клеток и даже движения целых органов, хотя они менее заметны, чем у животных. Могут дви­гаться и некоторые бактерии и протисты.

Раздражимость.Все живые существа способны тем или иным образом реагировать на из­менения внешней и внутренней среды, что помогает им выжить. Способность живых клеток, тканей или целых организмов отвечать приспособительными реакциями на внешние или внутренние воздействия, называется раздражимостью. Например, у млекопитающих при повышении температуры тела кровеносные сосуды кожи расширяются, рассеивая избыточное тепло и тем самым восстанавливая оптимальную темпе­ратуру тела. Любое изменение в окружающей среде является раздражителем, а реакция организма — про­явлением раздражимости. Сочетания «раздражитель — реак­ция» могут накапливаться в виде опыта и использоваться организмом в даль­нейшем.

Размножение. Продолжительность жизни каждого организма ограничена. Виды же могут существовать неопределенно долго. Вы­живание вида обеспечивается сохранением у потомства главных признаков родителей, благодаря бесполому или половому размножению. При размножении организмы воспроизводят себе подобных, тем самым увеличивая численность вида.

Наследственность и изменчивость.Воспроизведение себе подобных тесно связано с наслед­ственностью — способностью организмов передавать потом­кам свои признаки и свойства в неизменном виде. В основе наследственности лежит стабильность носителей генетической информации — нуклеиновых кислот. Генетический материал определяет возможные пределы развития организма, его структур, функций и реакций на окружающую среду. В то же время потомки обычно бывают похожи на своих родителей, но не идентичны им. Способность организмов приобретать но­вые свойства и признаки называется изменчивостью.

Рост и развитие.В течение жизни организмы претерпевают ряд количе­ственных (возрастает число клеток, масса) и качественных (дифференцировка клеток, образование тканей и органов, ста­рение и др.) изменений, т. е. они обладают способностью к росту и индивидуальному развитию.

Наконец, только живые существа способны изменяться и совершенствоваться, приспосабливаясь к изменяющимся условиям среды, порождая новые разнообразные формы. Этот процесс – эволюция – также одно из неотъемлемых свойств живого.

Перечисленные признаки живых организмов будут подробно рассмотрены в учебном пособии 10-го класса[VV1] . Здесь вы найдете много различных сведений, которые необходимо знать современному человеку, независимо от его профессии и рода занятий.

Глава 1. Химические компоненты живых организмов

§ 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы

В состав живых организмов постоянно входят 15 из 81 стабильного химического элемента, встречающегося в природе. Еще 8[VV2] – 10 элементов присутствуют не во всех, а только в определенных[VV3] орга­низмах. На схеме приведена часть Перио­дической системы элементов[VV4] , в которой содержатся все биологически важные[VV5] хими­ческие элементы, даны их характеристики, а также содержа­ние в организме человека (рис.1). [VV6] [VV7]

Понятие о макроэлементах.Химические элементы, содержание которых в живых организмов составляет от десятков процентов до сотых долей процента, называются макроэлементами.Живые организмы более чем на 98 % и состоят из четырех химических элементов: кислорода (О), углерода (С), водорода (Н) и азота (N). Это так называемые основные элементы. Водород и кислород – составные элементы воды, на которую приходится 60 – 75% массы тела человека. Наряду с углеродом и азо­том эти элементы являются основ­ными составляющими органических со­единений,обеспечивающих большинство процессов жизнедеятельности.

В состав молекул многих органических веществ также входят макроэлементы сера (S) и фосфор (Р).

К этой важной в биологическом отношении группе принадлежат также химические элементы, которые присутствуют в организмах в виде ионов.Это щелочные металлы натрий (Na) и калий (К), щелочноземельные метал­лы магний (Мg) и кальций (Са), а также галоген хлор (CI)[VV8] .

Понятие о микроэлементах. Элементы, которые содержатся в живых организмах в исключительно малых количествах (менее 0,01 %) составляют группу микроэлементов. К этой группе относятся металлы: желе­зо (Fe), цинк (Zn), медь (Сu), кобальт (Со) и марганец (Мn). К жизненно важным микроэлементам относятся также некоторые не­металлы, такие, как йод (I), селен (Se), фтор (F) и др. Содержание железа не превышает 0,01 %. Другие же микроэлементы содержатся в еще меньшем количестве (тысячные или десятитысячные доли процента), поэтому их часто называют следовыми элементами (или ультрамикроэлементами).[BЭ9]

Процентное содержание того или иного элемента не характеризует степень его важности в организме. Например, йод, содержание которого в норме в организме человека не превышает 0, 0001 %, входит в состав гормонов щитовидной железы тироксина и трийодтиронина. Эти гормоны регулируют обмен веществ, влияют на рост, развитие и дифференцировку тканей, на деятельность нервной системы.

Железо и медь необходимы для кроветворения. Железо, медь и цинк участвуют в клеточном дыхании[VV10] . Магний, железо, медь, марганец, молибден, цинк входят в состав белков[VV11] . Цинк, медь и марганец оказывают влияние на рост и развитие организмов. Фтор входит в состав костной ткани и эмали зубов.

Более подробно о биологической роли каждого из элементов можно узнать из таблицы 1.

 

Таблица 1. Биологически важные химические элементы

Элемент Cодежание , в % Значение
Кислород (О) 65 – 75 Входит в состав молекул воды и органических веществ, обеспечивает реакции окисления, в ходе которых выделяется необходимая организму энергия  
Углерод (С) 15 – 18 Входит в состав молекул всех органических веществ
Водород (Н) 8 – 10 Входит в состав молекул воды и всех органических веществ
Азот (N) 1,5 – 3 Входит в состав молекул органических веществ, в том числе
    белков и нуклеиновых кислот, АТФ витаминов
Кальций (Са) 0,04 – 2 Входит в состав костной ткани, зубной эмали и раковин, участвует в процессах свертывания крови и обеспечивает сократимость мышечных волокон; у
    растений входит в состав клеточной стенки
Фосфор (Р) 0,2 – 1 Входит в состав костной ткани и зубной эмали, органических веществ (ДНК, РНК, АТФ, фосфолипидов и др.)
Сера (S) 0,15 – 0,2 Входит в состав органических веществ (аминокислот и белков) участвует в процессах фотосинтеза у бактерий
Калий (K)   Один из основных катионов в организме животных: обеспечивает транспорт веществ через клеточные мембраны, регуляцию ритма сердечной деятельности; участвует в процессах фотосинтеза, генерации биоэлектрических потенциалов
Хлор (Cl) 0,05 – 0,1 Основной анион в организме животных и человека: входит в состав соляной кислоты желудочного сока
Натрий (Na) 0,02 – 0,03 Один из основных катионов: обеспечивает транспорт веществ через клеточные мембраны, поддерживает нормальный ритм сердечной деятельности,
    влияет на синтез гормонов
Магний (Mg)   0,02 – 0,03   Входит в состав хлорофилла, а также ферментов, катализирующих некоторые реакции энергетического и пластического обмена, а также в состав костной ткани и зубной эмали
Железо (Fe)   0,01 – 0,015   Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина, участвует в биосинтезе хлорофилла, в транспорте электронов, в процессах дыхания и фотосинтеза
Медь (Cu)   0, 0002   Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных, в состав некоторых ферментов; участвует в процессах кроветворения, в транспорте электронов, в процессах дыхания и фотосинтеза, синтеза гемоглобина
Марганец (Mn)   Менее 0, 001 Входит в состав или повышает активность некоторых ферментов; участвует в развитии костей, ассимиляции азота и процессе фотосинтеза
Молибден Mo)   – ”– Входит в состав некоторых ферментов (нитратредуктаза), участвует в процессах связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями
Кобальт (Co) – ”– Входит в состав витамина B, участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями
Цинк (Zn) – ”– Входит в состав инсулина, некоторых ферментов, расщепляющих полипептиды, участвует в синтезе растительных гормонов (ауксинов) и гликолизе
Йод (J) Селен (Se) Кремний (Si)   Фтор (F) 0, 001 Менее 0, 001 –”– 0, 001 Входит в состав гормонов щитовидной железы Важнейший антиоксидант Участвует в формировании костей и коллагена, раковин   Входит в состав зубной эмали и костной ткани

 

 

Недостаток того или иного макро- или микроэлемента отрицательно сказывается на состоянии нашего организма. Например, недостаток кальция вызывает появление трещинок на зубной эмали, хрупкость зубов, слоение и мягкость ногтей, снижение плотности костей. При недостатке фосфора наступает хроническая усталость, снижение внимания, памяти, мышечные спазмы. Недостаток магния сопровождается раздражительностью, головными болями, перепадами артериального давления, сердцебиением. Дефицит калия вызывает аритмию сердца, сонливость, мышечную слабость, потерю аппетита, тошноту, нарушение мочеиспускания, снижение кровяного давления. Недостаток железа вызывает развитие анемии («малокровие»), когда в крови мало кровяных телец и низкое содержание гемоглобина. При недостаточном содержании в организме человека цинка наблюдается задержка психомоторного развития у детей, облысение, дерматиты, снижение иммунитета, раздражительность, депрессии. Недостаток меди влечет за собой анемию, нарушение пигментации волос и кожи, пониженную температуру тела, психические расстройства. С недостатком хрома связывают повышение сахара в крови, снижение усвоения глюкозы; с недостатком селена – снижение иммунитета, частые простудные инфекции, ухудшение работы сердца; с недостатком молибдена – ухудшение липидного и углеводного обмена веществ. [VV12]

Источником макро- и микроэлементов являются продукты питания и вода. Поэтому для полного удовлетворения организма в макро- и микроэлементах необходимо полноценное и разнообразное питание, включающее продукты животного и растительного происхождения, морепродукты. Недостаток в природной воде нашего региона йода и фтора восполняется употреблением фторированной и йодированной поваренной соли, производство и продажа которой налажены в нашей республике.

 

1. Какие химические элементы называются основными и почему? 2. Перечислите важнейшие макроэлементы и назовите их основные функции. 3. Какие элементы называются микроэлементами? В чем состоит их значение для жизнедеятельности организма? 4. К чему может привести недостаток некоторых химических элементов в организме человека?

 





Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 559; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.007 сек.