§ 32. Движение организмов

Ст. 171

Рассмотрите рис. 116 — 122. Какие органы и органеллы обеспечивают движение организмов? Какое строение имеет мышечная ткань? Какими свойствами обладает мышечная ткань?

Органоиды движения. Клетки могут перемещаться при помощи специализированных органоидов, к которым относятся реснички и жгутики. Реснички клеток всегда многочисленны (у простейших их количество исчисляется сотнями и тысячами), а длина составляет 10–15 мкм. Жгутиков же чаще всего 1–8, длина их – 20–50 мкм. Строение ресничек и жгутиков как у растительных, так и животных клеток сходно. Под электронным микроскопом обнаружено, что по всей длине их проходят микротрубочки. Две из них располагаются в центре, а вокруг них по периферии лежат еще 9 пар микротрубочек. Вся эта структура покрыта цитоплазматической мембраной, являющейся продолжением клеточной мембраны. Движение жгутиков и ресничек обеспечивает не только передвижение клеток в пространстве, но и перемещение различных веществ на поверхности клеток, а также попадание пищевых частиц в клетку. У основания ресничек и жгутиков находятся базальные тельца, которые тоже состоят из микротрубочек. Предполагают, что базальные тельца являются центром формирования микротрубочек жгутиков и ресничек. Базальные тельца, в свою очередь, нередко происходят из клеточного центра.

Большое количество одноклеточных организмов и некоторые клетки многоклеточных не имеют специальных органоидов движения и передвигаются при помощи псевдоподий (ложноножек). Передвижение при помощи псевдоподий получило название амебоидного движения. В основе его лежит движение молекул особых белков, называемых сократимыми.

По строению мышечные клетки напоминают другие клетки организма, но отличаются от них формой. Каждая мышечная клетка подобна волокну, длина которого может достигать 20 см. Поэтому часто мышечную клетку называют мышечным волокном.

Мышечное волокно

Характерной особенностью мышечных клеток (волокон) является присутствие в них больших количеств белковых структур, которые называются миофибриллами и сокращаются при раздражении клетки. Каждая миофибрилла состоит из коротких белковых волокон, называемых микрофиламенты. В свою очередь, микрофиламенты подразделяются на тонкие актиновые и более толстые миозиновые волокна. Сокращение происходит в ответ на нервное раздражение, которое передается к мышце от двигательной концевой пластинки по нервному отростку посредством нейромедиатора – ацетилхолина.

В соответствии со строением и выполняемыми функциями, выделяют две разновидности мышечной ткани: гладкая и поперечнополосатая.

Основными свойствами мышечной ткани является возбудимость и сократимость. Эти свойства мышечной ткани определяют ее основную функцию – обеспечение двигательных реакций организма.

Ст. 177

1. Какие способы передвижения характерны для простейших?

Амёбоидное движение характерно для простейших, образующих ложно —

ножки – временные выросты цитоплазмы, в которые постепенно перетекает

содержимое клетки.

2. Что такое тропизмы и настии? Приведите примеры тропизмов и настий, соединяющих реснички друг с другом.

Движения многоклеточных растений. Движения растений связаны с ростом их органов в определённом направлении. Такие ростовые движения называют тропизмами (от греч. tropos – поворот, направление). Их причиной служит направленно действующий на тот или иной орган растения раздражитель: свет, влага, химическое вещество и т. п. Тропизмы бывают положительными и отрицательными, и в зависимости от характера раздражителя различают разные виды ростовых движений. Например, побег растения проявляет положительный фототропизм, т.е. растёт по направлению к свету, а корень – отрицательный фототропизм.

Растения реагируют также на гравитационное поле Земли. Например, зародышевый корень семени растёт вертикально вниз, в почву (положительный геотропизм), а побег – вертикально вверх от поверхности земли (отрицательный геотропизм).

Кроме тропизмов у растений наблюдаются движения иного типа – настии (от греч. nastos – уплотнённый). Они возникают при действии ненаправленных раздражителей, например сотрясения или температуры. Так, если прикоснуться к листьям мимозы стыдливой, они быстро складываются в продольном направлении и опускаются вниз (сейсмонастия). Цветки тюльпана открываются и закрываются в ответ на изменение температуры (термонастия).

3. Чем представлены мышечные системы многоклеточных животных?

Мышцы кишечнополостных представлены сократительными волоконцами, расположенными внутри клеток. Мышечная система кольчатых червей образована кожно — мускульным мешком, состоящим из кольцевых и продольных слоёв мышц, соединённых с кожей и щетинками. Мышечная система членистоногих состоит из отдельных мышц, прикреплённых изнутри к хитиновому покрову, поэтому их движения разнообразны. Одним из наиболее сложных движений является полёт насекомых. Например, летательный аппарат комнатной мухи образован одной парой крыльев, соединённых со спинной и боковой сторонами груди. Движение крыльев обеспечивают летательные мышцы, непосредственно с ними не связанные. Попеременно сокращая продольные и спинно — брюшные летательные мышцы, муха изменяет форму своей груди, что вызывает перемещения крыльев вверх и вниз. Амплитуда этих изменений невелика, но летательные мышцы сокращаются настолько быстро, что частота взмахов крыльев мухи достигает 200 в одну секунду.

Мышечная система позвоночных животных составляет в среднем 1/3 массы тела (у человека до 44%). Она связана с костями скелета, поэтому называется скелетной мускулатурой.

4. Охарактеризуйте основные способы мышечного движения беспозвоночных и позвоночных животных. Ответ проиллюстрируйте примерами.

Типы передвижения животных.

1. Амебоидное движение

Амебоидное движение присуще корненожкам и некоторым отдельным клеткам многоклеточных животных (например – лейкоцитам крови) . Пока у биологов нет единого мнения о том, что является причиной амебоидного движения. У клетки образуются выросты цитоплазмы, число и величина которых постоянно меняются, как меняется и форма самой клетки

2. Движения при помощи жгутиков и ресничек.

Движения при помощи жгутиков и ресничек характерно не только для жгутиконосцев и инфузорий, оно присуще некоторым многоклеточным животным и их личинкам. У высокоорганизованных животных клетки, имеющие жгутики или реснички, встречаются в дыхательной, пищеварительной, половой системах.

Строение всех жгутиков и ресничек практически одинаково. Вращаясь или взмахивая, жгутики и реснички создают движущую силу и закручивают тело вокруг собственной оси. Увеличение числа ресничек убыстряет передвижение. Такой способ движения свойствен обычно мелким беспозвоночным животным, обитающим в водной среде.

Но есть еще большая группа животных. А как передвигаются они.

3. Движение с помощью мышц.

Движение с помощью мышц осуществляется у многоклеточных животных. Характерно для беспозвоночных и позвоночных животных.

Любое движение – это очень сложная, но слаженная деятельность больших групп мышц и биологических, химических, физических процессов в организме.

Мышцы образованы мышечной тканью. Главная особенность мышечной ткани – способность сокращаться. За счет сокращения мышц и осуществляется движение.

У круглых червей поочередное сокращение продольных мышц вызывает характерные изгибы тела. За счет этих телодвижений червь двигается вперед.

Кольчатые черви освоили новые способы движения в связи с тем, что в их мускулатуре, помимо продольных мышц, появились поперечные мышцы. Поочередно сокращая поперечные и продольные мышцы, червь, используя щетинки на сегментах тела, раздвигает частички почвы и движется вперед.

Пиявки освоили шагающие движения, используя для прикрепления присоски. У представителей класса Гидроидные передвижение происходит “шагами”.

У круглых и кольчатых червей кожно — мускульный мешок взаимодействует с заключенной в нем жидкостью (гидроскелет) .

Брюхоногие моллюски двигаются благодаря волнам сокращения, пробегающим по подошве ноги. Обильно выделяемая слизь облегчает скольжение и ускоряет движение. Двустворчатые моллюски двигаются с помощью мускулистой ноги, а головоногие освоили реактивный способ передвижения, выталкивая воду из мантийной полости.

Членистоногих отличает наружный скелет.

Многие ракообразные для передвижения по грунту используют ходильные ноги, а для плавания им служит либо хвостовой плавник, либо плавательные ноги. Любой из этих способов передвижения возможен при наличии хорошо развитой мускулатуры и подвижном сочленении конечностей с туловищем.

Паукообразные передвигаются на ходильных ножках, а мелкие пауки, образующие паутину, могут перемещаться с помощью ветра.

У большинства членистоногих специальными органами передвижения служат не только ноги, но и (в зависимости от систематической принадлежности) другие образования, например крылья у насекомых. У кузнечиков с низкой частотой биения крыльев мышцы прикрепляются к их основаниям.

Пресмыкающиеся

Короткие конечности пресмыкающихся, расположенные по бокам туловища, не поднимают тело высоко над землей, и оно волочится по земле.

5. Какое строение имеет скелетная мышца? Опишите процесс мышечного сокращения. Какую роль в нём играет центральная нервная система?

Скелетная мышца имеет расширенную часть – брюшко и сухожилия, с помощью которых она крепится к костям или другим органам, например коже. Снаружи мышца покрыта оболочкой из соединительной ткани, внутри имеются собранные в пучки мышечные волокна – многоядерные клетки, которые пронизаны кровеносными сосудами и нервами. Каждое мышечное волокно содержит миофибриллы (от греч. myos – мышца), состоящие из сократительных белков миозина и актина.

Сокращение мышечных волокон происходит под влиянием нервных импульсов, поступающих от двигательных нейронов центральной нервной системы. При этом происходит втягивание более тонких нитей актина между толстыми нитями миозина, что ведёт к укорачиванию и напряжению мышечных волокон и, следовательно, всей мышцы. Для мышечного сокращения необходимо присутствие ионов Са2+ и молекул АТФ – источника энергии. Координация мышечных движений у позвоночных животных, в том числе и человека, осуществляется высшими двигательными центрами, расположенными в больших полушариях головного мозга. Благодаря координации достигается согласованная работа скелетных мышц. Например, при сокращении двуглавой мышцы плеча, сгибающей руку человека в локтевом суставе, трёхглавая мышца плеча, выполняющая функцию разгибателя руки, расслаблена.

6. Объясните, почему стояние на месте более утомительно, чем умеренная ходьба.

При выполнении статической работы происходит напряжение всех мышечных волокон, что приводит к сдавлению кровеносных сосудов, проходящих в толще мышцы. При выполнении динамической работы мышцы сокращаются попеременно, а значит, питание их нарушается не так сильно и с меньшей скоростью накапливаются продукты обмена.

7. Что такое мышечное утомление? Каковы его основные причины?

Временное понижение работоспособности скелетных мышц, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха, называют мышечным утомлением. Причинами наступления мышечного утомления могут быть процессы, происходящие как в самих скелетных мышцах (накопление продуктов обмена – молочной, фосфорной кислот; уменьшение энергетических запасов), так и утомление нервных центров, управляющих их работой.

8. По муляжу торса человека выясните, какие мышцы входят в состав скелетной мускулатуры человека. Перечертите в тетрадь и заполните таблицу.