Тема Розмаїття форм життя

На поверхні нашої планети практично немає місць, де не траплялося б життя. Сліди її можна знайти і в полярних областях, де температура опускається до мінус 80 градусів, і в гейзерах, що киплять. Життя можна зустріти в найглибшій морській западині та в атмосфері на висоті кілька кілометрів. Цей простір, оболонку Землі, де можна зустріти життя у її різних формах, називають біосферою – від грецьких слів"біос" - "життя" і "сфера", що означає "куля".

Біосфера включає нижню частину атмосфери, всю гідросферу і поверхневі шари літосфери, ґрунт, який і утворився в результаті процесів вивітрювання та життєдіяльності живих організмів. Кожна з цих оболонок землі має свої особливі умови, що створюють різні середовища життя – водне, наземно-повітряне, ґрунтове, організмове. Різними особливостями середовищ життя зумовлено різноманіття форм живих істот та їх специфічні властивості, що формувалися у процесі пристосування до цих умов.

Так, живі істоти, що населяють водне середовище, гідробіонти, чудово пристосовані до проживання в щільному і в'язкому водному середовищі: дихають у ньому, розмножуються, знаходять їжу та укриття, пересуваються в різних напрямках у товщі води.

Організми, що населяють наземно-повітряне середовище, у процесі еволюції набули здатності існувати в менш щільному в порівнянні з водою середовищі: при великій кількості повітря і кисню, дуже сильного окислювача, різкому коливанні освітленості, добових та сезонних температур, при дефіциті вологи.

Мешканці ґрунтового середовища життя відрізняються невеликими розмірами та здатністю обходитися без світла. Вони можуть харчуватися дрібними тваринами та органічними речовинами мертвих організмів, що потрапили у ґрунт.

Різноманітність форм живого може бути обумовлено не тільки проживанням у різних середовищах життя, а й рівнем складності організмів. У кожному середовищі мешкають різні одноклітинні та багатоклітинні істоти. Найдавніші з них – численні прокаріоти, бактерії. Пізніші – еукаріоти, до яких належать рослини, гриби, тварини.

Бактерії, рослини, гриби та тварин виділяють в окремі царства клітинних організмів. Як особливе царство живої природи розглядають неклітинні організми – віруси. Усі представники різних царств тваринного світу відрізняються один від одного за багатьма ознаками. Зовнішня і внутрішня будова, процеси життєдіяльності, функціонування у природі вони можуть бути різними. Однак, незважаючи на всі відмінності, вони існують у формі організмів. Це особливість живої матерії. Одні організми є одноклітинними, інші багатоклітинними.

У міру вивчення різноманітності живого світу біологи виробили уявлення про біологічну систему, що дозволило говорити про системне розмаїття живого. Для системи характерна наявність кількох різних частин чи компонентів та зв'язків між ними, що забезпечують її цілісність. Наприклад, організм, по суті, є цілісною системою взаємодіючих живих компонентів – органів. Його називають живою чи біологічною системою, чи просто біосистемою.

У природі можна зустріти біосистеми різної складності. Так кожна клітина, по суті, біосистема. Її цілісність та життєдіяльність – це результат взаємодії внутрішньоклітинних компонентів – молекул, хімічних сполук та органоїдів.

Багатоклітинний організм - це складніша система, оскільки він включає різні органи, що складаються з клітин.

У живій природі крім клітин та організмів є й інші, ще складніші біосистеми – популяції, види, біогеоценози, біосфера. При цьому кожна з біосистем є єдиним цілим, що складається з безлічі взаємодіючих частин. Наприклад, населення складається з взаємодіючих особин, вид утворюють внутрішньовидові структури – популяції тощо.

Різні за складністю біосистеми є особливими еволюційно сформованими відокремленими формами життя на Землі або структурними рівнями організації життя.

У живій природі виділяють шість основних рівнів організації життя: молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-видовий, біогеоценотичний та біосферний. У міру руху від молекулярного рівня до біосферного складність структури зростає.

Всі організми складаються з хімічних речовин– неорганічних та органічних сполук. З комплексів біологічних молекул утворюються надмолекулярні структури – клітинні. Клітини – елементарні структурні одиниці організмів. Будь-який одноклітинний чи багатоклітинний організм здатний до самостійного існування. Організми одного виду, що мешкають на певній території, утворюють популяцію. Населення різних видів, що взаємодіють між собою на певній території, входять до складу біогеоценозів. Усі біогеоценози Землі формують біосферу.

Які чудеса відкрилися б людині,
будь його очі здатні розглянути
обриси та рухи найдрібніших
частинок у крові та інших рідинах
організмів так само чітко, як
обриси та рухи самих живих
істот.
Дж. Локк

Чим розрізняються клітини тварин та клітини рослин? Які особливості організації та функціонування одноклітинних еукаріотів та клітин у складі багатоклітинного організму? Як влаштовані клітини прокаріотів? Що являють собою віруси?

Урок-лекція

ВІДМІННІ У БУДОВАНІ ТВАРИННИХ І РОСЛИННИХ КЛІТИН. Опис загального плану будови клітини еукаріотів в основному розглянуто на прикладі тваринної клітини. Організація рослинної клітини має деякі свої специфічні риси (рис. 44). Зовні вона одягнена клітинною стінкою, що складається з целюлози.

Мал. 44. Будова рослинної клітини

Наявність щільної клітинної стінки перешкоджає утворенню перетяжки при розподілі цитоплазми клітини в телофазі мітозу, як це було описано в § 32. Розподіл цитоплазми на дві частини при мітозі рослинних клітин відбувається шляхом формування плазматичної мембрани і клітинної стінки прямо всередині клітини, що ділиться - від центру до периферії.

До складу рослинних клітин входять особливі органели. пластиди. Вони оточені не менше ніж двома мембранами, містять коротку кільцеву ДНК, рибосоми та здатні до самостійного поділу. У функціональному відношенні більшість різновидів пластид так чи інакше пов'язані з енергетикою клітини. Насамперед це хлоропласти, у яких здійснюються реакції фотосинтезу.

Хлоропласти містять хлорофіл, каротиноїди та необхідні для фотосинтезу білки. Хромопласти не містять хлорофілу, але збагачені каротиноїдами – жовтими, помаранчевими та червоними пігментами, які визначають забарвлення квітів, плодів та деяких коренеплодів (морква). І нарешті, лейкопласти безбарвні. У деяких з них може синтезуватися та накопичуватися крохмаль, в інших – запаси жиру та білка. Лейкопласти за певних умов можуть перетворюватися на хлоропласти та хромопласти, а хлоропласти - на хромопласти. З останнім процесом пов'язано осіннє зміна забарвлення листя.

Згадаймо, що целюлоза – це полісахарид, молекули якого утворюють найтонші нитки. Зв'язок між сусідніми клітинами у багатоклітинних рослин здійснюється завдяки тонким тяжам цитоплазми, що пронизує неущільнені ділянки клітинної стінки.

У типовій рослинній клітині є одна або кілька центральних вакуолей, які при сильному розвитку можуть витісняти решту вмісту клітини на периферію. Вакуолі оточені мембраною, а їхній внутрішній вміст сильно варіює в клітинах різних типів. Це можуть бути запасні поживні речовини (цукри, розчинні білки), розчини необхідних клітині солей, амінокислоти та ін У вакуолі ж виводяться і шкідливі продукти, що утворюються в результаті обміну речовин, наприклад щавлева кислота.

У вакуолях накопичуються і пігменти – антоціани, які можуть надавати рослинам широкий спектр відтінків – від рожевого до чорно-фіолетового.

Антоціани забезпечують блакитне та червоне забарвлення плодів (слива, вишня, виноград, брусниця, суниця) та пелюсток квіток (васильок, герань, троянда, півонія). Крім того, саме вони фарбують осіннє листя в яскраво-червоний колір.

Рослинна клітина має те ж будова, як і тварина. Відмінною особливістюрослинної клітини є наявність клітинної стінки, пластид та вакуолей.

КЛІТИНА ЯК ОРГАНІЗМ І КЛІТИНА У СКЛАДІ ОРГАНІЗМУ. Ви вже знаєте, що клітина може функціонувати як самостійний організм чи входити до складу багатоклітинного організму чи колонії. У всіх цих випадках клітини мають специфічні риси у своїй організації. Одноклітинні еукаріоти мають органели, які необхідні їм для самостійного існування і які ніколи не зустрічаються у клітин багатоклітинних організмів. Це можуть бути пігментні очі, джгутики та вії, клітинний рот (особлива ділянка цитоплазми, яким окремі хижі найпростіші захоплюють видобуток) та багато іншого.

Основна риса клітин, що формують багатоклітинний організм, полягає в їхній спеціалізації. Особливо виразно це проявляється на тканинному рівні організації вищих рослин та тварин. Клітини кожної тканини строго диференційовані, тобто пристосовані до виконання будь-якої однієї основної функції або небагатьох функцій, що визначає їх структурні особливості. Більше того, такі клітини зазвичай втрачають здатність до розмноження. Вони функціонують певний час, а потім гинуть. У більшості тканин є деякий запас здатних до поділу недиференційованих клітин. Вони виробляють нові клітини, які, пройшовши певний етап диференціації, замінюють собою загиблі клітини цієї тканини.

Клітини одноклітинних еукаріотів, крім звичайного набору органел, мають ряд специфічних структур, що забезпечують їх існування як самостійних організмів. У складі клітин клітини пристосовані до виконання певних функцій. Ця спеціалізація необоротна, і поповнення тканин новими клітинами відбувається в результаті поділу та подальшої спеціалізації недиференційованих клітин.

СПЕЦИФІКА КЛІТИНИ ПРОКАРІОТ. Бактеріальна клітина принципово відрізняється від розглянутих нами клітин еукаріотів. Відмінності ці стосуються зовсім на розмірів, які більшість бактерій становлять 1 - 10 мкм. Це цілком можна порівняти з розмірами деяких типів клітин еукаріотів. А ось будова та пов'язані з цим особливості функціонування бактеріальної клітини виявляються зовсім іншими (рис. 45).

Мал. 45. Будова бактеріальної клітини

Насамперед у бактерій відсутня не лише оформлене ядро, а й усі інші органели. Відмінності виявляються і в будові мембрани, що оточує клітину бактерії. Речовини потрапляють у бактерію та виводяться з неї лише завдяки дифузії.

Надмембранні структури бактерій формують навколо них тверду клітинну стінку. Вона має вибіркову проникність. Поверх клітинної стінки бактерії формують ще й слизову капсулу, яка слугує додатковим захистом від несприятливих факторів середовища, у тому числі оберігає від висихання. У цитоплазмі бактерій відсутній цитоскелет.

Деякі бактерії мають джгутик, який не має нічого спільного ні за будовою, ні за особливостями функціонування з однойменною структурою еукаріотів.

Нарешті, генетичний апарат бактерій, так званий нуклеоїд, представлений замкненою в кільце молекулою ДНК, яка вільно лежить у цитоплазмі. Нуклеоїд прикріплений до внутрішньої сторони бактеріальної мембрани. Перед початком поділу бактерії відбувається подвоєння кільцевої ДНК, і два нуклеоїди, що утворилися, «роз'їжджаються» по мембрані в різні сторони. Потім мембрана і клітинна стінка занурюються і перешнуровують бактеріальну клітину надвоє. У кожній з клітин, що утворилися, виявляється свій нуклеоїд.

Клітини прокаріотів позбавлені оформленого ядра та клітинних органел. Зовні бактерію оточують щільна клітинна стінка і капсула, деякі види мають джгутик. Генетичний апарат прокаріотів представлений кільцевою молекулою ДНК, реплікація якої передує поділу бактерії.

НЕКЛІТИННА ФОРМА ЖИТТЯ - ВІРУСИ. Вперше про існування вірусів дізналися в 1892 р., коли російський ботанік Д. І. Івановський виявив, що захворювання тютюну - тютюнову мозаїку викликає збудник, що проходить через бактеріальні фільтри, тобто він значно менший за бактерії за розміром. Справді, розміри більшості вірусів варіюють не більше 15-300 нм. У найпростішому випадку вірус складається з невеликої молекули ДНК або РНК, оточеної білковою захисною оболонкою. капсидом(Рис. 46).

Мал. 46. ​​Будова вірусу тютюнової мозаїки: а – РНК; б - капсид

Вірус здатний існувати тривалий час і за широкого діапазону зовнішніх умов. Однак самостійно відтворювати себе віруси не можуть, оскільки не містять тих структур та ферментів, які забезпечують процеси, пов'язані з реплікацією нуклеїнових кислот та біосинтезом білків. Тому основне завдання вірусу – це потрапити до клітини-господаря. Цей процес може відбуватися випадково, наприклад з рідиною при піноцитозі. Проте більшість вірусів здатні розпізнавати саме ті клітини, у яких можуть відтворюватися.

Опинившись у клітині-хазяїні, вірусна ДНК починає реплікуватися.

З неї також зчитується інформація у вигляді мРНК, яка надходить на рибосоми, де здійснюється синтез вірусних білків. У разі РНК-вірусів вірусна РНК багаторазово реплікується і сама грає роль мРНК. У міру напрацювання білків капсиду та нуклеїнових кислот вірусу у цитоплазмі клітини-господаря відбувається складання вірусних частинок. Їхнє накопичення веде до загибелі клітини-господаря, вона розривається, і вірусні частки виходять у зовнішнє середовище.

Однак послідовність подій, що йдуть за проникненням вірусу в клітину-господаря, може бути і іншою. Виявилося, що за певних обставин ДНК вірусу не приступає до реплікації в цитоплазмі клітини-господаря, а вбудовується в її кільцеву ДНК (бактерії) або ДНК хромосом (еукаріоти). Така клітина з вірусною ДНК у геномі здатна розмножуватися, причому у кожну дочірню клітину потрапляє і ДНК вірусу. Потім при якомусь зовнішньому впливі (ультрафіолеті чи радіації) вірусна ДНК виходить зі складу геному клітини-господаря і приступає до виробництва вірусних частинок за описаною вище схемою.

Здатність ДНК вірусів вбудовуватися в геном клітини має низку серйозних наслідків. Річ у тім, що з виході ДНК вірусу з хромосоми чи нуклеоїда вона може захоплювати і прилеглі ділянки (гени) ДНК хазяїна. Потім разом із вірусною ДНК ці ділянки можуть вбудовуватися в геном клітин іншої особини (або навіть особини іншого виду), до якої проникне вірус. Таке «горизонтальне» перенесення генетичного матеріалу (на відміну від «вертикального» - від батьків дітям) відіграє важливу роль в еволюції організмів.

Вірусні ДНК та РНК можуть нести онкогени- гени, які при вбудовуванні в геном клітини перетворять її на ракову. Крім того, вбудовування генетичного матеріалу вірусу в ДНК клітини може провокувати активацію деяких її власних генів (протоонкогени), що також призводить до переродження клітини та формування пухлини.

Вірус є молекулою ДНК або РНК, оточену білковою оболонкою. Відтворення вірусів можливе лише у клітинах-господарях. Вірусна ДНК здатна вбудовуватись у геном господаря, що може призводити до явища горизонтального перенесення генетичної інформації.

Багато вірусів і бактерій гинуть під впливом ультрафіолетового випромінювання. Під час епідемій, спричинених вірусами, корисно проводити кварцювання приміщення. За відсутності відповідних приладів необхідно регулярно провітрювати приміщення та робити вологе прибирання.

• Поясніть відмінності у будові рослинної та тваринної клітин.
• Чому швидкість поділу бактеріальної клітини вища за швидкість поділу клітини еукаріотів? Яка роль вірусів у біосфері?
• Чому в процесі еволюції клітини еукаріотів, а не прокаріотів зайняли панівне становище і дали початок величезному розмаїттю форм життя?

Різноманітність форм життя. Систематика - наука, що займається вивченням різноманіття живих організмів та питаннями їх класифікації. Класифікація – розподіл живих організмів за групами за рівнем їх спорідненості. Одиниці класифікації (систематичні одиниці) називають таксонами.

Систематичні одиниці (таксони) у зоології та ботаніці. Зоологія Ботаніка Род Род Сімейство Сімейство Загін Порядок Клас Клас Тип Відділ Царство Царство Крім того, часто використовуються додаткові систематичні одиниці, такі як: підцарство, надродина, і позасистемні одиниці класифікації, наприклад, розділ або секція.

Різноманітність форм життя. Таксоном найвищого рангу є царство. Виділяють 5 царств: Віруси, Бактерії, Гриби, Рослини, Тварини.

Різноманітність форм життя. Віруси – неклітинні форми життя. Все, що вони мають – молекулу нуклеїнової кислоти та білкову оболонку. Представники інших 4-х царств мають типову клітинну будову. Серед них розрізняють надцарство Еукаріот (рослини, тварини та гриби) та надцарство Прокаріот (бактерії).

1. Є оформлене ядро; 2. У цитоплазмі численні органоїди; 3. Хромосоми лінійні та численні; 4. Щодо великі клітини (у 100 і більше разів). 1. ядра немає, ДНК-зона, що містить, називається нуклеоїд; 2. мембранних органоїдів немає. Є тільки рибосоми. 3. Одна кільцева хромосома. 4. Клітини дрібні.

Середовища життя Виділяють 4 середовища життя: Наземно-повітряна (аеробіонти, або терабіонти), Водна (гідробіонти), Ґрунтова (едофобіонти), Організмова (ендобіонти).

Структурні рівні організації життя. Розрізняють кілька рівнів організації живого: 1. молекулярно-генетичний; 2. клітинний; 3. організмовий, 4. популяційно-видовий. 5. біогеоценотичний. 6. біосферний. Кожен із цих рівнів називають біосистемою. Біосистема – це форма організації життя, що характеризується наявністю взаємозалежних компонентів.

Структурні рівні організації життя. Структурна одиниця біосистеми Молекулярно-генетичний Обмін речовин та енергії; зберігання та передача спадкової інформації атоми Клітинний Всі процеси, властиві клітині Біополімери – молекули складних органічних речовин – БЖУ, НК Організаційний та Регульована взаємодія всіх систем органів Органи та їх системи Популяційно- видовий Здійснюються елементарні еволюційні перетворення Окремі особини виду

Структурні рівні організації життя. Рівень Основні процеси Структурна одиниця біосистеми Біогео-цінотичний Частковий кругообіг речовин та енергії між компонентами біосистеми Популяції різних видів Біосферний Планетарний кругообіг речовин та енергії Біогеоценози планети

Визначення понять Популяція – група особин одного виду територіально віддалена з інших груп тієї самої виду. Вид – група особин, схожих за будовою, процесам життєдіяльності, вільно схрещуються між собою і дають у своїй плідне потомство. Біогеоценоз – сукупність організмів різних видів, що мешкають на певній території та взаємопов'язаних між собою та середовищем проживання потоком речовин та енергії. Біосфера – область поширення живих організмів, що захоплює житло всіх земних оболонок (атмосфера, гідросфера, літосфера), сукупність всіх біогеоценозів планети.

Життя протікає великому просторі різноманітної поверхні земної кулі.

Оболонку Землі, де існує життя у її різних формах, називають біосферою (Від грец. bios- "життя" та sphaira- "Куля").

Біосфера включає нижню частину атмосфери, всю гідросферу та поверхневі шари літосфери – ґрунт, який утворився внаслідок процесів вивітрювання та діяльності живих організмів. Кожна з цих оболонок Землі має особливі умови, що створюють різні середовища життя(водну, наземно-повітряну, ґрунтову, організменну). Різними умовами середовищ життяпороджуються різноманіття форм живих істот та його специфічні властивості.

Так, живі істоти, що населяють водне середовище, - гідробіонти (Від грец. hydor- "вода" та biontos- "живий") здатні до проживання в щільному і в'язкому водному середовищі: дихають у ньому, розмножуються, знаходять їжу та укриття, пересуваються (плавають і "парять") у різних напрямках у товщі води.

Іншими якостями наділені організми, що населяють наземно-повітряне середовище життя. У процесі еволюції вони набули здатності існувати в менш щільній (порівняно з водою) наземно-повітряному середовищі, при достатку повітря і кисню, різкому коливанні освітленості, добових і сезонних температур, при дефіциті вологи. Організми, що населяють це середовище, називають аеробіонтами (грец. aer- "повітря") або терабіонтами (грец. terra- "Земля").

Мешканці ґрунтового середовищажиття, звані педобіонтами (грец. pedon- "Грунт"),або едафобіонти (латин.edaphos- Грунт) . відрізняються невеликими розмірами тіла, здатністю обходитися без світла, харчуватися дрібними тваринами та органічними речовинами мертвих тіл, що потрапили у ґрунт.

У історичному розвиткужиття Землі виникла різноманітність форм живого, зумовлене як проживанням у різних середовищах життя, а й рівнем складності організмів. У кожному середовищі мешкають різні одноклітинні та багатоклітинні істоти. Найдавніші з них – численні прокаріоти(Бактерії). Пізніші - еукаріоти(Рослини, гриби, тварини).

Бактерії, рослини, гриби та тварини виділяють в окремі царства клітинних організмів. Як особливе царство живої природи розглядають неклітинні організми. віруси. Усі представники різних царств живого світу відрізняються один від одного за багатьма ознаками (зовнішня та внутрішня будова, процеси життєдіяльності, функціонування у природі та ін.). Однак, незважаючи на відмінності, усі вони існують у формі організмів. Це особливість живої матерії. Одні організми є одноклітинними, інші – багатоклітинними.

«Біологічні препарати» - Реєстрація біоаналогів до ес. Терапевтична еквівалентність. 27. Мексика. Законодавча основа біоаналогів. Г.Я. Шварц.

«Органічне речовина грунту» - Просторова мінливість коефіцієнта оновлення гумусу в г/кг вуглецю на рік у високих широтах локальному рівні. Чичагова О.А., Зазовська Е.П. Трикутники Kr для поверхневих горизонтів; кружки - Kr на глибині 10 см.; квадрати – швидкості оновлення підстилок. Вибір "датуючої" фракції та пошук "інертного" вуглецю.

«Історія біології» – Закінчив Вищу нормальну школу (1847). Розрізняв за темпераментом 4 основні типи людей – сангвініки, холерики, флегматики та меланхоліки. Народився у сім'ї професора політекономії. Ліннею. Гарві. Гіппократа називають "батьком медицини". Член-кореспондент (1884) та почесний член (1893) Петербурзької АН. Л. Пастер.

«Фітотоксичність ґрунту» – ключові ділянки. Район Лівого берега (вулиця Маяковського). Екологічний проект Визначення фітотоксичності ґрунтів міста Магнітогорська методом проростків. Об'єкт дослідження. Коефіцієнт фітотоксичності на квасолі відповідає результатам досвіду з кукурудзи. Фото проведення досвіду. Виконала: Лук'янчикова Марія Керівник: Казармщикова Л.В.

«Біологія наука життя» - Тема уроку: Біологія –наука життя. Методи дослідження у біології. Завдання на урок по §1: За підручником та слайдом напишіть назви наук і коротко що вивчає ця наука. Основні науки, пов'язані з біологією: Анатомія – Фізіологія – Медицина – Екологія – Генетика – Біохімія – Біофізика – Селекція – Вірусологія –.

«Історія розвитку біології» - Біологія – наука про живі організми та всі прояви життя. Загальні властивості живих організмів: План уроку: Методи біології: Відкривають загальні закони та закономірності. Назва походить від двох грецьких слів: bios – «життя»; logos – «навчання». Біологія – як наука. Розвиток – незворотні якісні зміни протягом часу.