И. Н. Пономарева _` `
ОА. Корнипова д; `*
Н. М. Чернова `х „ . м й
ї": й" ` (і, "
Вентоно-грєзф класс '
И. Н. Пономарева
О. А. Корнилова
Н. М. Чернова
9 класс
й
Учебник
для учащихся
общеобразовательных
...
ББК 28.Оя72
П41
Учебник включён в федеральный перечень
Планы 1-8 написаны И. Н. Пономаревой. О. А. Корииловой.
глава 9...
Глава 1
Введение в основы общей биологии
Изучив главу, вы сумеете:
- объяснить, что такое наука биология, и пояснить...
история». Кроме знаний по искусству, истории и быту Древнего Рима в этой работе
изложены многочисленные сведения о расте...
ют направления дальнейшего развития биологических наук. Так, изучение моле-
кулярного строения единиц наследственности -...
образующие упорядоченные структуры. Только находясь в клетке, органичес-
КИЄ ВЄЩЄСТВЗ ООЄСПЄЧИВЗЮТ ПРОЯВЛЄНИЯ ЖИЗНИ.
В...
-4
. _о
убегают от врагов, т. е. уходят из мест с неблагопри-
ятными условиями.
6. Организмы обычно приспособлены к...
1. Какие важнейшие свойства присущи всем живым существам - рас-
тениям, животным, человеку?
2. Поясните разницу между п...
покровах и пр. ). в болыпиттсттъе слу-
чаев очень мелкие живые существа.
Некоторые являются паразитатии.
т. е. питаютс...
Рис. З. Структурные уровни организации жизни: 1 - молекуътяриьніі; 2 - клеточл-хьхіі;
З - организменньяіі: 4 - попул...
В живой природе выделяют шесть основных структурных уровней органи-
зации жизни: молекулярныи, клеточныи, организменныи...
ЖИВОЙ МИР ДЄЛИТСЯ на НЄСКОЛЬКО царств КЛЄТОЧНЫХ И НСКЛЄТОЧНЫХ орга-
НИЗМОВ.
Многообразие живого мира на Земле обусловле...
Глава 2
Основы учения о клетке
Изучив эту главу, вы сумеете:
- охарактеризовать состав и строение клетки, объяснить р...
це ХІХ в. была высказана гипотеза, что наследственные свойства заключены в яд-
ре. В 1892 г. И. И. Мечников открыл фаг...
04
Рис. 4. Клетки свободноживущие (1) и образующие ткани (2)
возникли в ходе эволюционного развития вместе с появлен...
Свойства клетки. Особенность клетки определяется специфичностью ее
составных компонентов, упорядоченностью происходящих ...
.. .а
Все КІІЄТКН ЖИВЫХ ОРГЗНИЗМОВ СХОДНЫ ПО ХИМИЧЄСКОМУ составу.
В клетках содержится более 70 химических элементов. ...
Рис. 5. Разновидности кристаллов солей кальция в клетках растений: 1 - игольчатые
(недотрога); 2 - друза (опунция); З...
ции: энергетическую (сахароза, глюкоза), защитную (целлюлоза), резервную
(крахмал, гликоген), являются важнейшими ко...
5 і Белки и нуклеиновые кислоты
Белки. Из всех органических веществ основную массу в клетке (ЭО-70%)
составляют белки. ...
0-0
Рис. 7. Структурная организация белка гемоглобина: 1 - первичная структура;
2 - вторичназг структура: З - третичн...
1 Дезоксирибоза
1
Азотистое
основание
Остаток фосфорной
кислоты
ГО
Рис. 8. Строение ДНК: 1 - схема строе...
ны в 1962 г. Нобелевской премии. Они доказали, что молекула ДНК состоит
из двух полинуклеотидных цепей. При этом нукле...
НУКЛЄИНОВЫЄ КИСЛОТЫ ЯВЛЯЮТСЯ обязательными КОМПОНЄНТЗМИ НС ТОЛЬ-
КО ВСЄХ ЖИВЫХ КЛЄТОК, НО И ВИРУСОВ.
1. Какие функции в...
Они выполняют роль барьера, обеспечивая избирательное проникновение
веществ из внешней и внутренней среды. Мембраны не о...
Органоиды (греч. огвапоп - «орган» и еісіоз - «вид») - постоянные
структурные компоненты цитоплазмы, которые выполняют ж...
Рис. 11. Разнообразие форм клеток прокариот - бактерий (1) и цнанобактсрнй (2)
Форма клеток бывает разной (рис. 10, 11)...
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
Ponomareva 9klass
of 242

Ponomareva 9klass

Ponomareva 9klass
Published on: Mar 4, 2016
Published in: Education      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Ponomareva 9klass

  • 1. И. Н. Пономарева _` ` ОА. Корнипова д; `* Н. М. Чернова `х „ . м й ї": й" ` (і, " Вентоно-грєзф класс '
  • 2. И. Н. Пономарева О. А. Корнилова Н. М. Чернова 9 класс й Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений З Издание пятое, исправленное дё ії' - 581 Под редакциеи д, проф. И. Н. Пономаревой У" Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации Москва И здатен ьский центр «Вентано-Граф» 201 3
  • 3. ББК 28.Оя72 П41 Учебник включён в федеральный перечень Планы 1-8 написаны И. Н. Пономаревой. О. А. Корииловой. глава 9 - Н. М. Черновой, И. Н. Пономаревой Пономарева И. Н. П41 Биология : 9 класс : учебник для учащихся общеобразо- вательных учреждений / И. Н. Пономарева, О. А. Корнило- ва, Н. М. Чернова : под ред. проф. И. Н. Пономаревой. - 5-е изд. , испр. - М. : Вентана-Граф, 2013. - 240 с. : ил. ІЗВМ 978-5-360-04103-0 Учебник разработан в соответствии с программой курса биоло- гии, созданной авторским коллективом под руководством проф. И. Н. Пономаревой. По этой программе изучение курса завершает- ся в 9 классе основами общей биологии. методический аппарат учебника способствует усвоению теоретического материала и обеспечивает дифференцированное обучение. (їоотвстствуег федеральному компоненту государственных об- разовательных стандартов основного общего образования (2004 г. ). ББК 28.Оя72 Как работать с учебником Изучение материала начинайте с просмотра терминов и выводов в конце шавы. Это поможет вам целенаправленио работать с текстом, выделяя в нем главное. Когда читаете параграф. внимательно рассмат- ривайте иллюстрации. Одновременно развивайте у себя умение ис- пользовать знания по биологии, приобретенные в 6-8 классах. Термины, которые надо запомнить, даны жирным шрифтом. Восклиттательньхм знаком (! ) обозначены важные положения и выводы. Термины и понятия, на которых следует остановить свое внимание при изучении материала, выделены светлым курсивом. Часть текста дана шрифтом, отличным от основного. Этот материал предназначен для тех, кто хочет больше узнать о живой природе. Каждая глава завершается переч- нем вопросов и проблем для обсуждения. С их помощью вы проверите, как усвоен изученный материал. Здесь же представлен список основ- ных понятий, необходимых для запоминания. В конце учебника приведен указатель основных терминов. Пономарева И. Н.. Корнилова О. А.. Чернова Н. М.. 2004 @ Ігіздатегньсктій центр «Вентана-Гргтф», 2004 © Пономарева И. Н.. Корнилова О. А.. Чернова Н. М.. 2012, с изменениями ІЗВМ 978-5-360-04103-0 Издательский центр «Вентана-Граф», 2012, с изменениями
  • 4. Глава 1 Введение в основы общей биологии Изучив главу, вы сумеете: - объяснить, что такое наука биология, и пояснить Назначение курса «Биология» для 9 класса; - выделить общие свойства живого; - описать организм как биосистему; - различать существующие в природе биосистемы по уровню их органи- зации. до, Биология - наука о живом мире Биология как наука. Биология изучает живой мир нашей планеты. Назва- ние этой науки произошло от двух греческих слов: Ьіоз - «жизнь»: 10303 - «уче- нпе». Поэтому биологию называют наукой о живом мире. Биология изучает разнообразие, строение и функции живых существ и природных сообществ, распространение, происхожденис и развитие орга- ипзмов, их связи друг с другом и с неживой природой. Исследование природы Началось на самых ранних этапах развития чело- вечества - оно обеспечивало людям выживание. Им необходимо было знать, какие растения. животные, грибы опасны или ядовиты, а какие могут быть ис- пользованы в пищу, чем лечиться, из чего изготовлять одежду, охотничьи при- способления и другие орудия труда, из чего лучше строить жилье. Эти знания люди запоминали, передавали из поколения в поколение, позднее начали со- ставлять списки полезных растений и животных, характеризовать их свойст- ва, указывать места обитания, особенности использования, способы выращи- вания - культивирования. Из литературных памятников египтян, вавилонян, евреев, индийцев, китайцев из- вестно, что уже в древние времена люди многое знали о строении растений и жи- вотных, применяли эти знания в медицине и сельском хозяйстве. Например, на клинописных табличкох (ХІУ в. до н. э. ), найденных в Месопотамии, есть сведения о различных ростениях и животных, о делении животных на плотоядных и траво- ядных, а растений - на деревья, овощи и лекарственные травы. В древнеиндий- ских памятниках «Махабхората» и «Рамаяно» (ХІІ-ІІ вв. до н. э. ) говорится о по- вадкох и образе жизни более 50 видов животных и о свойствох многих растений. В рукописных книгах Вавилонии есть описания способов обработки земли, указы- вается время посева различных культурных растений, перечисляются животные - вредители урожая. Первой энциклопедией, содержащей сведения о природе, можно считать 37-том- ный труд римского писателя и ученого Плиния Старшего (І в. н. э. ) «Естественноя З
  • 5. история». Кроме знаний по искусству, истории и быту Древнего Рима в этой работе изложены многочисленные сведения о растениях, животных (культурных и диких). В работе Плиния Старшего и в последующих трудох по естественной истории помимо достоверных сведений о растениях и животных содержалось много вымы- шленных, поскольку методы биологических исследований были еще несовер- шенны и сводились в основном к описанию и системотизоции наблюдаемых при- родных явлений. Естественной историей с того времени вплоть до ХІХ в. стола именовоться область знаний о живой природе. Термин «биология» впервые был употреблен в 1779 г. немецким про- фессором анатомии Т. Рузом. В 1802 г. французский натуралист Ж. Б. Ламарк предложил использовать этот термин для обозначения науки, изучающей живые организмы. Методы исследования в биологии. Исследования по биологии проводятся непосредственно в природе (наблюдения, описания, сравнение, измерения, мониторинг) или в лаборатории (эксперименты, моделирование). Биология, в от- личие от естественной истории, наряду с описанием и систематпзациеії тиироко использует аналитические и сравнительные, исторические, экспериментальные методы исследования и применяет их в комплексе. Благодаря этому она открыва- ет закономтерътосттт проявлений жизни и ее развития, устанавливает принципы систематизацитт живых существ, особенности существования и взаимодействия организмов и их сообществ (живых систем) в изменяющихся условиях окружа- ющей среды. Биология относится к фундаментальным наукам. так как ее вьтводы имеют основополагающее теоретическое и прикладное (практпческое) значение. Вот почему добытые биологией знания жизненно важны для каждого человека. Современная биология. В настоящее время биоло- гия представляет собой комплексную науку, состо- ящую из ряда самостоятельных научных дисцип- лин со своими объектами исследования. Так, расте- ния изучает ботаника, животных - Зоология, ана- томо-физиологические свойства человека - биоло- гия человека, бактерии - микробиология и т. д. Для современной биологии характерно глубо кое взаимопроникновение идей и методов биологи- ческих и других наук. Наиболее тесио биология свя- зана с потребностями человека в пищевых продуктах и лекарствах, в безопасной для жизни среде (сель- ское хозяйство, охрана природы, медицина). Обота- щение биологии идеями и методами других наук, открытия в различных областях человеческой дея- Жан Батист тельности, новые выводы и проблемы жизни Ламарк (1744-1829) и особенно практические запросы людей определя-
  • 6. ют направления дальнейшего развития биологических наук. Так, изучение моле- кулярного строения единиц наследственности - генов лежит в основе создания геннои инэюенерии, позволяющеи получать организмы с признаками, нужными человеку. Достижения биотехднологии позволяют получать промышленным пу- тем необходимые для человека вещества (в том числе антибиотики, витамины). Знание биологии очень важно для решения проблем сохранения окружа- ющей среды, сохранения биологического разнообразия, улучшения здо- ровья людей, сбережения природных ресурсов и обеспечения устойчи- вого развития природы и общества. Наступило время, когда от каждого из нас зависит будущее нашей плане- ты. Поэтому современный человек не может считать себя образованным, если он не знаком с основами биологических знаний. Наиболее общие закономерности, присущие живой природе, рассматри- ваются в курсе общей биологии, куда обычно включают биохимию, цитоло- гию, генетику биологию развития. эволюционное учение и экологию. К изуче- нию этих областей знаний вы и приступаете. 1. Объясните, почему биология. будучи одной из древнейших наук, необходима современному человеку. 2. Докажите, что биология - фундаментальная наука. З. Поясните, что вы будете изучать в курсе «Биология» для 9 класса. щ Общие свойства живых организмов Живой мир Земли представлен великим разнообразием живых организ- мов - бактерий, растений, грибов, животных. Человек тоже часть живой при- роды, живое существо, представитель биологического вида Ното заріепз - Человек разумнь/ й. Все это - уникальные формы жизни. Исторически воз- никшее биологическое разнообразие форм жизни на нашей планете - важ- нейшее свойство и ценность живой природы. В то же время у всех форм живо- го много общего, отличающего живую природу от неживой, что может служить свидетельством единства происхождения живой материи. Определяя отличия живой природы от неживой, часто называют такие особенности живых существ, как питание, дыхание, размножение, выделение, подвижность, раздражимость, приспособленность, рост и развитие. В этих осо- бснностях проявляются общие свойства живого. Какие же это свойства? 1. В организмах и их клетках содержатся те же химические элементы, что и в телах неживой природы. Но в клетках живых существ есть еще и орга- нические вещества - углеводы, белка, .жиры и Нуклеиновые кислоты,
  • 7. образующие упорядоченные структуры. Только находясь в клетке, органичес- КИЄ ВЄЩЄСТВЗ ООЄСПЄЧИВЗЮТ ПРОЯВЛЄНИЯ ЖИЗНИ. Важнейшую роль в жизни организмов выполняют нуклеиновые кислоты и белки. Их функционирование в клетках обеспечивает саморегуляцию всех ПРОЦСССОВ ЖИЗНЄДСЯТСЛЬНОСТИ ОРГЗНИЗМЗ, ЄГО СИМОВОСПРОИЗВЄДЄНИЄ, а ЗНЗЧИТ, СЗМО ЯВЛЄНИС «ЖИЗНЬ». УГЛЄВОДЫ, белки, ЖИРЬІ и НУКЛЄИВОВЫЄ КНСЛОТЫ '- ОСНОВНЫЄ КОМПОНЄН- ТЫ ЖИВОГО. 2. Основной структурной и функциональной единицей почти всех орга- низмов является клетка. В многоклеточных организмах из клегок формируют ся ткани. ткани образуют органы, которые образуют системы органов (рис. 1). ш Упорядочеииость строении и функций оргаиизмов обеспечивает устой- чивость и нормальное протекание жизни. З. Всем организмам свойствен обмен веществ. Обмен веществ - это со- ВОКУПНОСТЬ ПРОТСКЗЮЩИХ В ОРГЗНИЗМЄ МНОГОЧИСЛСННЫХ ХИМИЧЄСКИХ превраще- ний веществ, поступивших при питании и дыхании из внешней среды. Благода- ря обмену веществ сохраняются упорядоченность процессов жизнедеятельно- сти и целостность организма, поддерживается постоянство внутренней среды в клетках и в организме в целом. Пугем обмена веществами и энергией осущест- вляется постоянная связь организмов с окружающей средой. Щ Обмен веществ и энергии обеспечивает постоянную связь организма со средой и поддержание его жизни. 4. Все живые существа появляются в результате размножения. Поэтому говорят: «Все живое происходит от живого». В этом непрерывном процессе рождаются все новые и новые организмы со своими особенностями. Однако всегда родители воспроизводят потомство, похожее на них. Поэтому жизнь можно рассматривать как процесс воспроизведения себе подобных существ, как самовосіароизведение. СЗМОВОСПРОИЗВСДЄНИЄ _ ВЗЯСНЄЙШЄЄ СВОЙСТВО ЖИВОГО, ІІОДДЄРЖИВЗЮІЦСЄ НЄЦРЄРЫВНОСТЬ СУІЦЄСТВОВЗНИЯ ЖИЗНИ. 5. Живые существа активно реагируют на действия факторов среды, т. е. проявляют раздражимость. Раздражимость - свойство живого, позволяющее организмам ориентиро- ваться в окружающей среде и, следовательно, выживать в изменяющихся условиях. Например, у растений, ведущих прикрепленный образ жизни, раздражимость проявляется в направлении роста побегов к свету, закрывании цветков в пасмур- ную погоду, росте корней в сторону почвенных минеральных растворов. Живот- ные, будучи подвижными существами, активно перемещаются в поисках пищи, О?
  • 8. -4 . _о убегают от врагов, т. е. уходят из мест с неблагопри- ятными условиями. 6. Организмы обычно приспособлены к своей среде обитания. Приспособленность проявляется вособенностях внешнего и внутреннего строения, функциях, в поведении организмов, в ритмах их ак- тивной жизни, в географическом распространении. Приспособленность организмов определяется пре- делами (границами) свойственной им наследствен- ности. В своей среде обитания организмы хорошо «прилажены» к окружающим условиям, в которых сформировался их образ жизни. Здесь они живут, размножаются, растут, развиваются, испопьзуют свойства среды для поддержания своих процессов жизнедеятельности. Такая «прилаженность» орга- низмов к среде формируется очень долго - в исто- рическом процессе, процессе эволюции. 7. ЖИВЫЄ ОРГЗІІИЗМЫ С ТСЧЄНИЄМ ВРЄМЄНИ пре- терпевают НЄООРЗТИМЬЇЄ КЗЧЄСТВСННЫЄ ИЗМСНЄНИЯ СВО- их свойств - развиваются. Развитие сопровожда- ется ростом - увеличением размеров и массы орга- низма, СВЯЗЗННЫМ С ПОЯВЛЄНИСМ у НСГО НОВЫХ КЛЄТОК. Способность к росту и развитию - общее свой- ство живого. 8. Развитие свойственно не только отдельным организмам, но и живому миру в целом. На протяже- нии длительного существования Земли живая природа изменяется. Этот процесс обычно идет в направлении от простого к сложному и к большей приспособленно- сти организмов к среде обитания. В итоге создается огромное разнообразие форм живого. длительный исторический процесс развития природы называют эволюцией (лат. еаоіиґіо - «развертывание»). Эволюция - общее свойство живого мира. Общие свойства живых организмов по-разному выражены у различных нредставтггелей. Вместе с тем эти свойства характеризуют своеобразие живой при- роды и ее отличие от неживои. Рис. І. Структурныс* еди- ницы организма (на при- мере кукурузы): 1 - ктег- ка; 2 - кчеточная ткани. : 3 - органы: 4 -- организм к!
  • 9. 1. Какие важнейшие свойства присущи всем живым существам - рас- тениям, животным, человеку? 2. Поясните разницу между понятиями «рост» и «развитие». 3*. Уточните формулировку неверных, на ваш взгляд, высказы- вании. - Самовоспроизведение - это сохранение своей жизни. - Ориентировку организма в окружающей среде обеспечивает при- способленность. - Эволюция - это развитие организмов. п многообразие форм живых организмов Организмы в разных средох жизни. Жизнь протекает на большом прост- ранстве разнообразной поверхности земного шара. Оболочку Земли, где существует жизнь в ее различных формах, называют биосферой (греч. Ьіоз - «жизнь» и зрйаіга - «шар»). Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и по- верхностные слои литосферы - почву, которая образовалась в результате процессов выветривания и деятельности живых организмов. Каждая из этих оболочек Земли имеет свои особые условия, создающие разные среды жизни (водную, наземно-воздушную, почвенную, организменную). Различными усло- виями сред жизни порождаются многообразие форм живых существ и их спе- цифические свойства. Так, живые существа, населяющие водную среду, - гидробионты (греч. ідусіої- «вода» и Ьіопґоз - «живущий») способны к обитанию в плотной и вяз- кой водной среде: -дышат в ней, размножаются, находят пищу и укрытия, пере- двигаются (плавают и «парят») в разных направлениях в толще воды. Иными качествами наделены организмы, населяющие наземно-воз- душную среду жизни. В процессе эволюции они приобрели способность су- ществовать в менее плотной (по сравнению с водой) среде - при обилии воз- духа и кислорода, резком колебании освещенности, суточных и сезонных температур, при дефиците влаги. Обитатели почвенной среды жизни отличаются небольшими размерами тела, способностью обходиться без света, питаться мелкими животными и ор- ганическими веществами мертвых тел, попавших в почву. Организмы, обитающие внутри другого живого существа - хозяина (в его кишечнике, крови, мышечнои ткани, дыхательнои системе, печени, кожных * 0 ЗДЄСЬ И далее ЗВСЗДОЧКОИ ОООЗНЗЧСНЫ ЗЗДЗНИЯ ПО ВЫООРУ.
  • 10. покровах и пр. ). в болыпиттсттъе слу- чаев очень мелкие живые существа. Некоторые являются паразитатии. т. е. питаются веществами тела хо- Цветок зяина, другие полезны хозяину, а третьи нейтральны. Клеточное разнообразие. В ис- торическом развитии жизни на Зе- мле возникла разнообразие форм живого, обусловленное не только Побег обитанием в разных средах жизни, но и уровнем сложности организ- мов. В каждой среде обитают раз- личные одноклеточные и многокле- точные существа. Самые древние из них- многочисленные прокарио- ты (бактерии). Более поздние - эукариоты (растения, грибы, жи- вотные). Бактерии, растения, грибы и живогиьте выделяют в отдель- ные ттарства клеточньтх организ- мов. Как особое царство живой природы рассматривают іюклето' Рис. 2. Растительхтьтіі организм как биосисте- чные организмы - вирусы. все ма - совокунность взаимодействуюнтих орна- ПРЄДСТЗВИТЄЛИ РЗЗНЬІХ Царств ЖИ- нов, тканей Н клеток вого мира отличаются друг от дру- га по многим признакам (внешиее и внутреннее строение, процессы жизне- деятельности, функционирование в природе и пр. ). Однако, несмотря на различия, все они существуют в форме организмов. Это особенность живой материи. Одни организмы являются одноклеточными. другие - многокле- точными. Сисгемное разнообразие живого. В настоящее время биология рассматри- вает разнообразие живых форм на основе учения о системе. Для системы ха- рактерно наличие нескольких различных частей (компонентов) и связей меж- ду ними (структуры), обеспечивающих ее целостность. Так как организм пред- ставляет собой целостную систему взаимодействующих живых компонентов (органов), его называют живой системой или биологической системой (биосистемой) (рис. 2). Испарение А А А І І Фотосинтез со, Глюкоза Нисходящий ток Почвенное питание Корневые вода волоски и минеральные Корнєвой чехлик сот' Биосистема - это форма жизни, обусловленная взаимодействием живых компонентов. Ф
  • 11. Рис. З. Структурные уровни организации жизни: 1 - молекуътяриьніі; 2 - клеточл-хьхіі; З - организменньяіі: 4 - популяциоино-въядовоіі; 5 - биогеоценотический; б - биосферный В природе существуют биосистемы разной сложности. Так, каждая клет- ка является биосистемой. Жизнедеятельность и целостность клетки обуслов- лены взаимосвязью и взаимодействием всех ее внутриклеточных компонентов (молекул, химических соединений и органоидов). Многоклеточный организм по отношению к клетке - структурно более сложная биосистема, поскольку включает различные органы. состоящие из клеток. В живой природе кроме клеток и организмов есть и другие. еще более сложные биосистемы - популяции, виды. биогеоценозы, биосфера. При этом каждая из биосистем являет собой единое целое, состоящее из множества вза- имодействующих частей. Например, популяция состоит из взаимодейству- ющих организмов (особей); вид образуют взаимодействующие внугривидховьхе структуры (популяции). Разные по сложности биосистемы представляют собой особые эволю- ционно сложившиеся обособленные (дискретные) формы жизни на Земле. ли структурные уровни организации жизни. 10
  • 12. В живой природе выделяют шесть основных структурных уровней органи- зации жизни: молекулярныи, клеточныи, организменныи, популяцион- но-видовой, биогеоценотический и биосферный. Последовательность на- званий этих уровней отражает нарастающую степень сложности структуры каж- дой биосистемы (рис. З). Все организмы состоят из химических веществ - неорганических и ор- ганических соединений. Из комплексов биологических молекул образуются надмолекулярные структуры - клеточные. Клетки - элементарные структур- ные единицы организмов. Любой одноклеточный или многоклеточный орга- низм способен к самостоятельному существованию. Организмы одного вида, обитающие на определенной территории, образуют популяцию. Популяции разных видов, взаимодействующие между собой на определенной террито- рии, входят в состав биогеоценозов. Все биогеоценозы Земли формируют биосферу. Таким образом, на Земле имеется огромное разнообразие форм жизни. В одном случае оно объясняется условиями сред жизни на планете; в другом - историческим ходом развития живой материи - эволюцией, в результате кото- рой на Земле появились различные и многочисленные Царства организмов; в третьем - сложностью структуры различных биосистем. 1. Расставьте по возрастанию степени сложности структурные уров- ни организации жизни: биосферный, клеточный, молекулярный, орга- низменный, популяционно-видовой, биогеоценотический. 2*. Подумайте: если одуванчик (как пример организма) является био- системой, то какие взаимодействующие компоненты обеспечивают ее целостность? 3. Какое из данных утверждений правильное? - Биосистема является суммой живых организмов. - Биосистема - совокупность ее взаимодействующих частей. Краткое содержание главы Биология - наука, изучающая многообразие форм жизни и их проявле- ния. Изучение биологии необходимо каждому человеку для познания живой природы и понимания своего места в ней. На Земле существует огромное разнообразие организмов. Различаясь между собой рядом существенных признаков, они имеют общие свойства. Организмы и другие биосистемы получают из окружающей среды энергию, которую используют для поддержания упорядоченности процес- сов своей жизнедеятельности: реагируют на среду и приспосабливаются к ней. 11
  • 13. ЖИВОЙ МИР ДЄЛИТСЯ на НЄСКОЛЬКО царств КЛЄТОЧНЫХ И НСКЛЄТОЧНЫХ орга- НИЗМОВ. Многообразие живого мира на Земле обусловлено разнообразием сред жизни, историческим развитием форм жизни - их эволюцией, а также разной структурной сложностью биосистем. Биосистема - это форма жизни, содержащая живые компоненты, нахо- дящиеся во взаимодействии и обеспечивающие ее целостность. Она отражает разные уровни организации живой материи. Различают шесть основных струк- турных уровней биосистем: молекулярный, клеточный, организменный, попу- ляционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. 12 Проверьте себя 1. Назовите общие свойства живого. 2. Охарактеризуйте основные свойства биосистемы. 3. Перечислите уровни организации живой материи. 4. Зачем нужно изучать биологию? 5. Назовите основные методы биологических исследований. Проблемы для обсуждения 1. Какое значение для появления многообразия форм жизни имеют разные среды жизни в биосфере? 2. По каким признакам можно сравнить между собой представителей различных царств (растения, животные, грибы, бактерии)? З. Поясните, почему популяционно-видовой и биогеоценотический уровни часто называют надорганизменными. 4. Докажите, что лес является биосистемой. Основные понятия Биосистема. Основные свойства (признаки) живого. Много- образие форм жизни. структурные уровни организации жизни.
  • 14. Глава 2 Основы учения о клетке Изучив эту главу, вы сумеете: - охарактеризовать состав и строение клетки, объяснить роль внутри- клеточных структур (органоидов и молекул) в процессе жизнедеятель- ности клетки; - различить типы органических соединений живых клеток; о объяснить различия клеток эукариот и прокариот, автотрофов и гете- ротрофов; - рассказать о роли обмена веществ в жизни клетки; - сравнить процессы биосинтеза белков, фотосинтеза и дыхания; - доказать, что клетка - биосистема. п Цитология - наука, изучающая клетку. многообразие клеток Из истории цитолоґии. Наука, изучающая клетки, называется цитологи- ей. Название произошло от греческих слов / гугоз - «вместилище», «клетка» и 10505- «учение». Цитология исследует состав, строение и функции клеток у многоклеточных и одноклеточных организмов. Наука, исследующая клетку. ведет свою историю с середины ХІХ в. , но корни ее уходят в ХХІІІ в. Развитие знаний о клетке во многом связано с усовершенствованием технических уст- ройств, позволяющих ее рассмотреть и изучить. Понять жизнь клетки помогли работы ученых-цитологов, исследующих строение и жизнедеятельность клет- ки. В 1665 г. английский естествоиспытатель Р. Гук впервые рассмотрел обо- лочки растительных клеток, а в 1674 г. нидерландский натуралист А. ван Ле- венгук первым наблюдал под самодельным микроскопом некоторых простей- ших и отдельные клетки животных (эритроциты, сперматозоиды). В 1838 г. , обобщая имевшиеся к тому времени сведения о клетке, немецкий ботаник М. Я. ІПлейден поставил вопрос о возникновении клеток в организме. Немецкий фи- зиолог и цитолог Т. Шванн, основываясь на работах Шлейдена, в 1839 г. впер- вые изложил основы клеточнои теории: все ткани состоят из клеток, клетки растений и животных имеют общий принцип строения, так как образуются одинаковым способом; все клетки самостоятельны, а любой организм - это со- вокупность жизнедеятельности отдельных групп клеток. Появление клеточной теории Шлейдена и Шванна обусловило дальнейшее раз- витие учения о клетке. Немецкий патолог Е Вирхов доказал, что клетка является постоянной структурой, возникающей путем розмноження себе подобных. Ему принадлежит афористическое утверждение: «каждая клетка - из клетки». В кон- 13
  • 15. це ХІХ в. была высказана гипотеза, что наследственные свойства заключены в яд- ре. В 1892 г. И. И. Мечников открыл фагоцитоз (от греч. рЬа9о$ - «пожиратель», Ісутоз - єклеткаво) - активное захватывание и поглощение различных частиц одно- клеточными организмами и даже клетками многоклеточного организма. В І 898 г. С. ІЇ Навашин открыл особый тип оплодотворения - двойное оплодотворение, свойственное всем цветковым растениям. В начале ХХ в. были разработаны мето- ды культивирования клеток в пробирке и сконструирован первый электронный ми- кроскоп. В результате учение о клетке обогатилось трудами генетиков о свойст- вох клетки, доказавших цитологическую основу передачи наследственных свойств. Клеточная теория. Исследования ученых позволили сформулировать ос- новные положения современной клеточной теории. Назовем эти положе- ния: клетка - универсальная структурная единица живого; клетки размножают- ся путем деления (клетка от клетки); клетки хранят, перерабатывают, реализу- ют и передают наследственную информацию; клетка - это самостоятельная живая система (биосистема), отражающая определенный структурный уро- вень организации живой материи; многоклеточные организмы - это комплекс взаимодействующих систем различных клеток, обеспечивающих организму рост, развитие, обмен веществ и энергии; клетки всех организмов сходны меж- ду собой по строению, химическому составу и функциям. Мир клеток живой природы. Клетки чрезвычайно разнообразны. Они различаются по своей структуре, форме и функциям. Среди них есть свобод- ноживущие клетки, которые ведут себя как особи популяций и видов, как са- мостоятельные организмы. Их жизнедеятельность зависит не только от сла- женной работы внутриклеточных структур, но и от существования клетки как организма (добыча пищи и способ питания, размпожение, подвижность в окружающей среде, активное и неактивное переживание неблагоприят- ных условий и пр. ). Свободноживущих одноклеточных организмов чрезвычайно много. Они входят во все царства клеточной живой природы и населяют все среды жизни на нашей планете. У многоклеточного организма клетка является его частью. Из клеток об- разуются ткани и органы. Поэтому клетку называют основной структурной единицей организмов (рис. 4). Размеры клеток варьируют от 0,1-0,25 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм и 1,4 кг (яйцо страуса в скорлупе). Особенно большое разнообразие клеток на- блюдастся у эукариот (см. рис. 10, с. 26). Обычно у многоклеточных организмов разные клетки выполняют раз- личные функции. Клетки, сходные по строению, расположенные рядом, объеди- ненные межклеточным веществом и предназначенные для выполнения опре- деленных (специализированных) функций в организме, образуют ткани. Ткани 14
  • 16. 04 Рис. 4. Клетки свободноживущие (1) и образующие ткани (2) возникли в ходе эволюционного развития вместе с появлением многоклеточ- ности, так как специализация клеток и, следовательно, тканей лучше обеспечи- вает процессы жизнедеятельности целостного организма. Обычно у животных различают четыре типа (группы) тканей: эпителиапьную, соединительную, мышечную и нервную. У растений типов тканей больше: обра- зовательноя (меристема), покровная, проводящая, механическая и основная, или паренхима (ее разновидности - запасающая, ассимиляционноя, воздухо- носная). Жизнь многоклеточного организма зависит от свойств и работы его кле- ток, от их взаимодействия между собой. При этом клетки функционируют, не вступая в конкуренцию друг с другом. Кооперация и специализация их функ- ций в организме позволяют ему выжить в тех ситуациях, в которых однночные клетки не выживают. У сложных многоклеточных организмов (растений, жи- вотных и человека) клетки организованы в ткани, ткани - в органы, органы - в системы органов. И каждая из этих систем представляет собой упорядочен- ную структуру, работающую на выполнение одной общей задачи - осуществле- ние жизнедеятельности данного организма как целостности. Несмотря на большое разнообразие форм. клетки разных типов облада- ют сходством в главных структурных и функциональных особенностях. При этом процессы жизнедеятельности (Дыхание, биосинтез, выделение) идут в клетках независимо от того, являются они одноклеточными организмами или составными частями многоклеточного организма. Жизнь многоклеточного организма зависит от жизнедеятельности его отдельных клеток и их групп, выполняющих особые, специализирован- ные функции. 15
  • 17. Свойства клетки. Особенность клетки определяется специфичностью ее составных компонентов, упорядоченностью происходящих в неи как в целост- ной живой системе процессов. Каждая живая клетка осуществляет все про- цессы, от которых зависит ее жизнь: поглощает пищу, извлекает из нее энер- гию, избавляется от отходов обмена веществ, поддерживает постоянство своего химического состава и воспроизводит саму себя. Все это позволяет рас- сматривать клетку как особую единицу живой материи, как элементарную жи- вую систему - биосистему клеточного уровня организации жизни. Клетка - основная структурная и функциональных единица живых орга- низмов. Из клеток состоят все живые существа - от одноклеточных до крупных растений, животных и человека. И у всех организмов клетки функционируют, с одной стороны, как самостоятельные биосистемы, а с другой стороны, они взаимосвязаны как части целого. Состояние всего организма зависит от правильности функционирования всех его частей. Интеграция (взаимодействие) отдельных частей организма и процессов их жизнедеятельности является важным этапом в эволюции жиз- ни. Клетка, появившись миллиарды лет назад, в процессе эволюции приобрела свойства биосистемы как формы живого. В течение последующих многих мил- лионов лет клетка не только усложнилась, но и стала входить в состав специа- лнзированных тканей, оказалась способной жить и активно функционировать в составе многоклеточных организмов, оставаясь основной структурной еди- ницей жизни. При этом каждая живая клетка осуществляет размножение и пе- редачу в этом процессе своей наследственной (генетической) информации, чем обеспечивает непрерывность жизни на Земле. 1. В чем сходство и различия клеток одноклеточных и многоклеточ- ных организмов? 2. Сравните первоначальные и современные положения клеточной теории, отметьте принципиально новые открытия цитолоґии. 3*. Какие гипотезы науки о клетке вы считаете нужным включить в клеточную теорию? до, Химический состав клетки Общносґъ химического состава клетки. При существующем в природе большом разнообразии клеток все они состоят из одних и тех же типов хими- ческих веществ, претерпевающих одинаковые превращения. Живую клетку отличают две особенности: 1) высокое содержание воды: 2) большое количество сложных органических веществ. 16
  • 18. .. .а Все КІІЄТКН ЖИВЫХ ОРГЗНИЗМОВ СХОДНЫ ПО ХИМИЧЄСКОМУ составу. В клетках содержится более 70 химических элементов. Некоторые пред- ставлены в больших количествах (кислород, углерод, водород, азот, сера, желе- зо, фосфор, кальций, калий и др. ), их называют макроэлементами. Другие элементы, такие как марганец, медь, селен, кобальт, цинк, иод, никель, обнару- живаются в незначительном количестве, их называют микроэлементами. Несмотря на очень малое содержание, микроэлементы играют важную роль, так как влияют на обмен веществ в клетке. Живая клетка характеризуется постоянство/ и своего . химического соста- ва. Это постоянство обеспечивается особыми физиологическими механизмами и сохраняется при любых внешних воздействиях. Способность клетки сохранять устойчивость (стабильность) своего состава и, следовательно, свойств называет- ся гомеостазом (греч. /готоіоз - «одинаковый» и зґаґіз - «состояние»). В клетках содержатся неорганические и органические вещества (со- едииения). Неорганические вещества клетки. В состав клетки входят такие неоргани- ческие вещества, как вода, различные минеральные соли, углекислый газ, ки- слоты и основания. Вода является важнейшим компонентом содержимого живой клетки. Она составляет в среднем около 70% ее массы. Вода придает клетке упругость и объем, обеспечивает постоянство состава, участвует в химических реакциях и в построении органических молекул, делает возможным протекание всех процессов жизнедеятельности клетки. Вода является растворителем химичес- ких веществ, которые поступают в клетку и выводятся из нее. Минеральные соли составляют всего 1-1.5% общей массы клетки, но роль их значительна. В растворенном виде они являются необходимой средой для химических процессов, обусловливающих жизнь клетки. В клетках находится много разных солей. Животные с помощью выдели- тельной системы удаляют из организма избыточные соли, а у растений они на- капливаются и кристаллизуются в различных органоидах или в вакуолях. Чаще это бывают соли кальция. Их форма в клетках растений может быть различной: иглы, ромбы, кристаллики - однночные или сросшиеся вместе (друзы) (рис. 5). Органические вещества клетки. Среди органических веществ, обра- зующих клетку, различают углеводы, липиды (жиры), белки и нуклеиновые кислоты. В органических соединениях важным элементом вьюгуттает углерод. многочисленные превращения молекул и образование различных крупных молекул органических соединений происходят благодаря уникальному свой- ству углеродных атомов. Это свойство заключается в том, что атомы углерода, имеющие четыре валентные связи, способны в определенном порядке объеди- няться в длинные цепи и замкнутые кольцевые структуры. Эти углеродные цепи и кольца являются «скелетами» сложных органических молекул. 17
  • 19. Рис. 5. Разновидности кристаллов солей кальция в клетках растений: 1 - игольчатые (недотрога); 2 - друза (опунция); З - кристаллический песок (картофель); 4 - одиночный кристалл (ваниль) Благодаря углероду возможно образование таких сложных и разнообраз- ных соединений, как органические вещества. В клеп<ах живых организмов синтезируются всевозможные большие и ма- лые органические молекулы. Некоторые малые молекулы могут соединяться друг с другом, образуя крупные молекулы - полимеры (греч. роіуз - «многочислен- ный» и тетз - «часть», «доля»). Малые молекулы, вошедшие в состав полимера, называют мономерами (от греч. топоз - «один»). Многие полимеры состоят из сотен и тысяч мономеров. Все молекулы белков и нуклеиновых кислот являются полимерами, а углеводы могут быть и мономерами, и полимерами (рис. б). Уалеводы представляют собой органические вещества, в состав которых входят углерод, водород и кислород. Они выполняют в клетке различные функ- Рис. 6. Полимерная молекула гликогена, образованная из множества молекул глюко- зы (мономеров) 18
  • 20. ции: энергетическую (сахароза, глюкоза), защитную (целлюлоза), резервную (крахмал, гликоген), являются важнейшими компонентами других органичес- ких веществ клетки и имеются у всех без исключения живых организмов. В углеводах мономерами являются моносахариды. Это простые сахара. Самые распространенные - пентозы (Сд) и гексозы (Сб). Простые сахара, соединив- шись вместе, образуют дисахариды. Например, сахароза (тростниковый сахар) состоит из остатков (частей) двух молекул - фруктозы и глюкозы, а мальтоза (со- лодовый сахар) - из остатков двух молекул глюкозы. При соединении многих мо- носахаридов образуются полисахариды - гликоген, крахмал, целлюлоэа. Моно- сахариды и дисохариды сладкие на вкус и обычно хорошо растворяются в воде. Полисохариды в воде почти не растворяются, безвкусны. Липиды - это вещества, которые не растворяются в воде, но растворяют- ся в органических растворителях. Большинство их образовано с участием жир- ных кислот. Например, в состав знакомых вам липидов - эюиров входят остатки (части) молекул жирных кислот и глицерина. Роль липидов в организме очень многообразна. Некоторые их них являются основным компонентом мембран в клетке, а следовательно, влияют на их проницаемость для различных веществ. Существуют так назывоемые фосфолипиды. В их состав входят остатки фосфор- ной кислоты. Фосфолипиды - главный компонент плазматической мембраны, мембран хлоропластов, митохондрий, ядра и т. п. Существуют липиды, которые входят в состав гормонов и участвуют в ре- гуляции обмена веществ в организме. Липиды выполняют защитную функцию (воск на поверхности сочных плодов растений и тел насекомых), запасающую и энергетическую функции (жиры, накапливающиеся в семенах растений) и др. Жиры могут быть твердыми (животного происхождения) и жидкими (масла). При рас- щеплении 1 г жира выделяется 9,3 ккал энергии, поэтому запасание питательных ве- ществ в виде жиров очень выгодно энергетически. Жир плохо проводит тепло, и у жи- вотных подкожная жировая прослойка обеспечивает и питание, и сохранение тепла, и защиту органов от повреждений. ДЛЯ ЖИЗНЄДЄЯТЄЛЬНОСТИ КЛЄТКИ И ВСЄГО ОРГЗНИЗМИ НЄОбХОДИМЫ И ДРУГИЕ ОРГАНИЧЄСКИЄ ВЄЩЄСТВЗ. - белки И НуК/ ІЄЫНОЄЫЄ КЫСЛОЇТІЫ. 1. Поясните. почему углерод особенно важен в жизни клетки. 2. Замените ВЫДЄЛСННЫЄ слова одним словом. - Неорганическое вещества, широко распространенное в приро- де, - важный химический компонент клетки. - Малые молекулы органических веществ образуют в клетке слож- ные „молекулы 3*. Расскажите, как образуются органические полимерные молекулы. 19
  • 21. 5 і Белки и нуклеиновые кислоты Белки. Из всех органических веществ основную массу в клетке (ЭО-70%) составляют белки. Оболочка клетки и все ее внутренние структуры построены с участием молекул белков. Белки - это сложные органические вещества, выполняюгцие в клетке важные функции. Они представляют собой гигантские полимерные молекулы, мономерами которых являются аминокислоты. В природе известно более 150 различных аминокислот, но в построении белков живых организмов обычно участвуют только 20. Благодаря особеннос- тям своего химического строения аминокислоты способны соединяться друг с другом, образуя так называемую первичную структуру белка. Уникальность (специфичность) белка определяется именно последовательностью соедине- ния определенных аминокислот. Молекулы белков могут образовывать не только первичную структуру, но и вторичную, третичную и четвертичную. Их можно рассмотреть на примере гемоглобина (рис. 7). Длинная нить последовательно присоединенных друг к другу аминокислот представляет первичную структуру молекулы белка (она отображает его химическую формулу). Обычно эта Длинная нить туго скру- чивается в спираль, витки которой прочно соединены между собой особыми химическими (водородными) связями. Спирально скрученная нить молекулы - это вторичная структура молекулы белка. Затем она скручивается в еще бо- лее плотную конфигурацию - третичную структуру. В результате такого многократного скручивания Длинная и тонкая нить молекулы белка становится короче. толще и собирается в компактный комок - алобулу. Белок выполняет в клетке свои функции. только находясь в форме глобулы. У некоторых белков встречается еще более сложная форма - четвертичная структура. Таким об- разом, каждый белок характеризуется не только специфической аминокислот ной последовательностью, но и индивидуальной пространственной структу- рой - конформацией. Если подвергнугь белок нагреванию или химическому воздействию, то его конфер- мация начнет изменяться. Это важнейшее свойсгво белков лежит в основе раздражи- мости живых систем, т. е. способносги живых клеток реагировсггь на внешние или внут- ренние раздражители. При более сильном продолжительном воздействии на белок он теряет свои свойства и раскручивается. Этот процесс называется денатурацией. Если денатурация затронула только третичную или вторичную структуру, то она об- ратима: белок может снова закрутиться в спираль и уложиться в третичную структуру (явление ренатурации). При этом восстанавливаются функции данного белка. Многие белки выполняют роль катализаторов, которые ускоряют хи- мические реакции, проходящие в клетке, и упорядочивают протекающие в ней 20
  • 22. 0-0 Рис. 7. Структурная организация белка гемоглобина: 1 - первичная структура; 2 - вторичназг структура: З - третичная структура; 4 - четвертичная структура процессы. Их называют ферментами. Ферменты участвуют в переносе ато- мов и молекул, в расщеплении и построении белков, жиров, углеводов и всех других соединений (т. е. в клеточном обмене веществ). Многие химические ре- акции в живых клетках и тканях не обходятся без участия ферментов. Белки выполняют в клетке множество функций: ферментативную, транспортную, структурную, защитную и др. Без белков жизнь клетки иевозможна. Нуклеиновые кислоты. Впервые нуклеиновые кислоты были обнаружены в ядрах клеток, в связи с чем и получили свое название (лат. писіеиз - «ядро»). Есть два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (сокра- щенно ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Молекулы нуклеиновых кис- лот - это очень длинные полимерные цепочки (тяжи), мономерами которых являются нуклеотиды (рис. 8, 1). Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания (азотсодержащего органического вещества), углевода (моносахаргт- да - рибозы или дезоксирибозы) и остатков фосфорной кислоты (от одного до трех). Азотистыми основаниями у ДНК являются адении, густин, цитозин и тимин (рис. 8, 2). У РНК место тимина занимает урацил.
  • 23. 1 Дезоксирибоза 1 Азотистое основание Остаток фосфорной кислоты ГО Рис. 8. Строение ДНК: 1 - схема строения нуклеотида; 2 - схема строения участка структуры молекулы ДНК; З - двойная спираль ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) - важнейшее вещество в живой клетке. Молекула ДНК является носгателем наследственной информа- ции клетки и организма в целом. В клетках организмов каждого биологическо- го вида находится определенное количество молекул ДНК на клетку. Последо- вательность нуклеотидов в молекуле ДНК всегда строго индивидуальна и непо- вторима для каждого биологического вида. Молекулы ДНК у всех эукариот находятся в ядре клетки и в органоидах - митохондриях и пластидах. У прокариот оформленного ядра нет, поэтому у них ДНК располагается непосредственно в цитоплазме. У всех живых существ молекулы ДНК построены по одному и тому же типу. Они состоят из двух полинуклеотидньюс цепочек, скрученных в виде двойной спирали в направлении слева направо (рис. 8, З ). При этом азотистые основания обращены внутрь спирали и скреплены между собой водородными связями (наподобие застежки «молния»), а дезоксирибозы и остатки фосфор- ной кислоты находятся на внешней стороне двойной спирали. Последовательность расположения нуклеотидов в молекуле ДНК опре- деляет наследственную информацию клетки. Структуру молекулы ДНК открыли в 1953 г. американский биохимик Д. Уотсон и английский физик Ф. Крик. За это открытие ученые были удостоє- 22
  • 24. ны в 1962 г. Нобелевской премии. Они доказали, что молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. При этом нуклеотиды (мономеры) соединя- ются друг с другом не случайно, а избирательно - парами посредством соеди- нения азотистых оснований. Аденин (А) всегда стыкуется с тимином (Т), а гу- анин (Г) - с цитозином (Ц). Эта двойная цепь туго закручена в спираль. Спо- собность нуклеотидов к избирательному соединению в пары называется ком- плементарностью (лат. сотріетепшз - «дополнение»). Схематически распо- ложение нуклеотидов в молекуле ДНК можно изобразить так: А-Ц-Ц-А-Г -Т- Г -Ц-А-ш ІІ ІІІ ІІІ ІІ ІІІ ІІ ІІІ ІІІ ІІ Т-Г-Г-Т-Ц-А-Ц-Г-Т-. .. На свойстве комплементарности основана способность молекулы ДНК удваиваться. Процесс удвоения ДНК называется репликацией (лат. герІісаґіо - «повторение»). Репликация происходит следующим образом. При участии специальных клеточ- ных катализаторов (ферментов) двойная спираль ДНК раскручивается, нити расходятся (наподобие того, как расстегивается «молния»), и постепенно к каж- дой из двух цепочек достраивается комплементарная ей половина из соответ- ствующих нуклеотидов. В результате вместо одной молекулы ДНК образуются две новые одинаковые молекулы. При этом каждая вновь образованная двухце- почная молекула ДНК состоит из одной «старой» цепочки нуклеотидов и одной «новой». Поскольку ДНК является основным носителем информации, то ее способность к удвоению позволяет при делении клетки передавать эту наслед- ственную информацию во вновь образующиеся дочерние клетки. Рибонуклеиновая кислота (РНК) похожа по строению на ДНК, но ее молекулы состоят только из одной цепочки. Среди азотистых оснований в нуклеотидах вместо тимина (Т) присутствует урацил (У) и вместо дезоксири- бозы - углевод рибоза. Молекулы РНК находятся в ядре, цитоплазме и некото- рых органоидах клетки. Значение молекулы РНК в жизни клетки огромно. Она служит посредни- ком между ДНК и синтезируемыми белками, участвуя в процессе сборки моно- меров в полимер. По выполняемым функциям различают три типа РНК. Информацион- ные РНК (иРНК) содержат информацию о первичной структуре белков. Транспортные РНК (тРНК) переносят аминокислоты к месту синтеза белка. Рибосомные РНК (рРНК) содержатся в мельчайших органоидах клетки - рибо- сомах. Все эти РНК участвуют в синтезе белков. ш Нуклеиновые кислоты играют важнейшую биологическую роль в клет- ке: молекулы ДНК хранят наследственную информацию, а молекулы РНК участвуют в процессах, связанных с передачей генетической ин- формации от ДНК к белкуа 23
  • 25. НУКЛЄИНОВЫЄ КИСЛОТЫ ЯВЛЯЮТСЯ обязательными КОМПОНЄНТЗМИ НС ТОЛЬ- КО ВСЄХ ЖИВЫХ КЛЄТОК, НО И ВИРУСОВ. 1. Какие функции в клетке выполняют белки и нуклеиновые кислоты? 2*. Поясните, по каким признакам определяется близость (родство) организмов и их видов. 3*. Назовите в каждой строке лишний термин. - Белки, ДНК, РНК, нуклеотиды. - Мономеры, полимеры, молекула, глобула. п Строение клетки мембрана клетки. Любая клетка имеет очень сложное строение (рис. 9). Содержимое клетки, а также многих внутриклеточных структур ограничивают биологичестсие мембрани (лат. тетЬгапа - «кожица», «пленка») - тончай- шие пленки (7,0-10 нм толщиной), состоящие в основном из белков и липидов. Плазматическая (или Клеточная) мембрана отделяет от внешней среды содержимое клетки и осуществляет ее взаимодействие с внешней средой, а таюке с соседними клетками. Через мембрану в клетку поступают питательные вещества и выделяются ненужные продукты обмена. Она полугтроницаема. Глав- ные химические компоненты, образующие плазматическую мембрану, - белки, сложные липиды и гликопротеиды (сложные соединения белков и углеводов). Клеточная стенка Плазматическая мембрана Ядро с ядрышком ЭНДОПЛОЗМОТИЧЄС КОЯ СЄТЬ Цитоплазма Митохондрии Вакуоль Лизосомы Аппарат Гольджи Хлоропласт Рис. 9. Обобщенные схемы животной (1) и растительной (2) клеток 24
  • 26. Они выполняют роль барьера, обеспечивая избирательное проникновение веществ из внешней и внутренней среды. Мембраны не образуются заново, а «со- бираются» из уже имеющихся путем добавления и приращивания недостающих частей. С участием мембран осуществляются контакты между клетками. У клеток растений, грибов и бактерий плазматическая мембрана снаружи покрыта клеточной стенкой. У клеток животных клеточной стенки нет. щ Плазматическая мембрана отделяет клетку от внешней среды, полупро- ницаема, участвует в обмене веществ между клеткой и средой. Под мембраной находятся две важн ые части клетки - Цитоплазма и ядро. Ядро. В клетках многих одноклеточных и всех многоклеточных организ- мов имеется ядро. Как правило, в клетках имеется одно ядро, но бывают и мно- гоядерные клетки. Ядро клетки - это плотное тельце, часто овальной формы. Оно заполнено густым ядерным веществом - кариоплазмой (греч. /гагуоп - «ядро»). Ог цитоплазмы ядро отделено двухслойной ядерной мембраной. Че- рез многочисленные поры в мембране происходит обмен молекулами между ядром и цитоплазмой. В ядре имеется одно или несколько ядрышек. Кроме того, в ядре находятся хромосоми, образованные двухцепочечны- ми молекулами ДНК и белками. Хромосомы являются носителями генов, опре- деляющих наследственные свойства клетки и организма в целом. Іён предста- вляет собой участок молекулы ДНК, содержащий информацию о синтезе како- го-либо белка с определенной аминокислотной последовательностью. Наследственная информация, заключенная в хромосомах ядра (в фор ме ДНК), с помощью РНК и ферментов обеспечивает протекание всех жиз- ненно важных процессов в клетке. щ Ядро - центр управления процессамн, происходящими в клетке. Цитоплазма. Полувязкая Внутренняя среда клетки - это цитоплазма. Она постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с собой различные вещества, включения и органоиды. В ней проходят все про- цессы обмена веществ. В состав цитоплазмы входят все виды органических и неорганических веществ. В ней присутствуют также нерастворимые отходы обменных процессов и запасные питательные вещества. Цитоплазма способна к росту и воспроизведению, при частичном удале- нии может восстановиться. Однако нормально функционирует Цитоплазма ТОЛЬКО В ПРИСУТСТВИИ ядра. БСЗ НЄГО ДОЛГО СУІЦЄСТВОВЗЇГЬ ЦИТОПЛЗЗМЗ НС МОЖСТ, так же как и ядро без цитоплазмы. Ш Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточ- ных структур (компонентов) и обеспечении их химического взаимо- действия. В цитоплазме находятся органоиды (или органеллы) и включения.
  • 27. Органоиды (греч. огвапоп - «орган» и еісіоз - «вид») - постоянные структурные компоненты цитоплазмы, которые выполняют жизненно важные для клетки функции. Включення - непостояиные структурные компоненты клетки. В отличие от органоидов включения то появляются, то исчезают в про- цессе жизнедеятельности клетки. Части клетки, взаимодействуя между собой, образуют целостное един- ство, т. е. биосистему. два типа клеток. У многих одноклеточных и некоторых многоклеточных организмов в клетке нет оформленного ядра, но есть ДНК-содержащая зона, которая называется нуклеоидом (лат. писіеиз - «ядро» и греч. еіаїоз - «вид»), т. е. «похожим на ядро». Обычно нуклеоид прикреплен к внутренней части мембраны, но он не отграничен мембранами от цитоплазмы. Это свойст- венно всем клеткам бактерий. Клетки, не имеющие оформленного ядра, называют прокари- отическшии (лат. рґо - «перед», «раньше» и греч. Ігаїуоп - «ядро»), а име- ющие ядро - эукариотическими (лат. еи - «полностью», «хорошо» и греч. Ігащоп - «ядро»). На таком основании, как тип клетки, все организ- мы разделяются на прокариот и эукариот. У эукариот молекулы ДНК име- ют линейное строение. У прокариот молекула ДНК всегда одна и образует кольцо. К прокариотам относятся бактерии (включая цианобактерий) и ар- хебактерии. Прокариотические клетки присущи древним одноклеточным ор- ГЗНИЗМЗМ, а эукариотические ВОЗНИКЛИ ПОЗЖЄ, В ПРОЦЄССЄ ЭВОЛЮЦИИ. Эукари- ОТЫ - ЭТО растения, ЖИВОТНЫС И ГрИбЫ. КЛЄТКИ прокариот ИМЄЮТ ДОСТЯТОЧНО ПРОСТОС СТРОЄНИЄ, 'ГЗК как СОХРЗНЯ' ЮТ ЧЄРТЫ ПЄрВЫХ ОРГЗНИЗМОВ, ВОЗНИКІЦИХ на ЗЄМЛЄ. КЛЄТКИ эукариот ИМЄЮТ 601166 СЛОЖНОЄ СТРОЄНИЄ. 1 2 З 4 5 Рис. 10. Разнообразие форм клеток эукариот - растений и животных: 1 - строгнра; 2 - эвглена зеленая: З - клетка нервной ткани многоклеточного организма; 4 - клетка мышечной ткани многоклеточного организма: 5 - сувойка 26
  • 28. Рис. 11. Разнообразие форм клеток прокариот - бактерий (1) и цнанобактсрнй (2) Форма клеток бывает разной (рис. 10, 11), что зависит от выполняемых клетками функций. Вирусы. Особую, неклеточную форму жизни представляют собой вирусы. Эти ор- ганизмы, выделяемые в особое царство Вирусы, имеют очень простое строение. Каждая вирусная частица содержит молекулу нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), окруженную белковой оболочкой. Отличительная особенность вирусов - способ- ность размножаться только в живых клетках (рис. 12). Проникоя в клетку, вирус нарушает ее генетический аппарат таким образом, что клетка начинает производить вирусную нуклеиновую кислоту и вирусные белки. Вирусы являются возбудителями многих болезней растений, грибов, животных и человека. Они вызывают такие заболевания, как гепатит, полиомиелит, оспа, грипп, ящур и др. Белковоя Оболочка фога г. -- _ , _.`+4-*ґґ_*'**'*>`__` и' / ш с * . ті! т *ы чи у „ , „ у к ` , ` `т зх` <__-_, г“” -І ""-; і_: /"'”7/ О' Рис. 12. Схема зараження и размножения вируса - бактериофага (фага) в клетке бакте- рии: 1 - фаг внедряет свою ДНК в бактерию: 2 - в бактерии образуются новые фагн; З - фа- ги выходят наружу через разрыв оболочки погнбшей бактерии 1. Почему цитоплазму называют внутренней средой клетки? 2*. Как осуществляется управление процессами жизнедеятельности в клетках прокариот, у которых нет ядра? З. Попытайтесь сформулировать ответ кратко. - Молекула белка - полимер. А что представляет собой молекула ДНК и РНК? - По какому признаку организмы делят на прокариот и эукариот?