Подробное решение параграф § 3 по биологии для учащихся 9 класса, авторов Л. Н. Сухорукова, В. С. Кучменко 2011
Вспомните:
• Какое строение имеет клетка животного?
Ответ. Кле́тка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.
Клетка – мельчайшая структура всего растительного и животного мира и самое загадочное явление природы. Клетка сложно устроена и содержит структуры, выполняющие различные функции. В организме совокупность определенных клеток образует ткани, ткани – органы, а те – системы органов.
Строение клетки животного базируется на трех основных составляющих – ядро, цитоплазма и клеточная оболочка. Вместе с ядром цитоплазма образует протоплазму. Клеточная оболочка – это биологическая мембрана, которая отделяет клетку от внешней среды.
Клеточная оболочка содержит три слоя. Внешний и внутренний слои белковые, а промежуточный – липидный. Липидный слой делится еще на два слоя – слой гидрофобных молекул и слой гидрофильных молекул, которые располагаются в определенном порядке. На поверхности клеточной мембраны располагается особая структура – гликокаликс, которая обеспечивает избирательную способность мембраны. Оболочка пропускает необходимые вещества и задерживает те, которые приносят вред. Проникновение веществ через оболочку происходит при непосредственном участии цитоплазматической мембраны.
В животной клетке имеется цитоплазма, в большинстве своем состоящая из воды. Цитоплазма – это вместилище для органоидов и включений. Кроме этого цитоплазма содержит и цитоскелет – белковые нити, которые участвуют в процессе деления клетки, отграничивают внутриклеточное пространство и поддерживают клеточную форму, способность сокращаться. Важная составляющая цитоплазмы – гиалоплазма, которая определяет вязкость и эластичность клеточной структуры.
В клетке находятся органоиды. Все они имеют собственное специфическое строение, которое обусловлено выполняемыми функциями. Ядро – центральная клеточная единица, содержит наследственную информацию и участвует в обмене веществ в самой клетке. К органоидам относят: эндоплазматическая сеть, клеточный центр, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, пластиды, лизосомы, вакуоли. Подобные органоиды есть в любой клетке, но, в зависимости от функции, строение животной клетки может отличаться наличием специфических структур.
Функции клеточных органоидов:
- митохондрии окисляют органические соединения и аккумулируют химическую энергию;
- эндоплазматическая сеть благодаря наличию специальных ферментов синтезирует жиры и углеводы, ее каналы способствуют транспорту веществ внутри клетки;
- рибосомы синтезируют белок;
- комплекс Гольджи концентрирует белок, уплотняет синтезированные жиры, полисахариды, образует лизосомы и готовит вещества к выведению их из клетки или непосредственному использованию внутри нее;
- лизосомы расщепляют углеводы, белки, нуклеиновые кислоты и жиры, по сути, переваривая поступающие в клетку питательные вещества;
- клеточный центр участвует в процессе деления клетки;
- вакуоли, благодаря содержанию клеточного сока, поддерживают тургор клетки (внутреннее давление) .
• Что понимают под нервной и гуморальной регуляцией?
Ответ. Нервная регуляция осуществляется нервной системой — головным и спинным мозгом — через отходящие от них нервные волокна, которыми пронизаны все органы тела человека. Этот вид регуляции обеспечивает быстрые ответные реакции организма в целом, или его определенных клеток, или их групп (локальный ответ) на то либо другое раздражение.
Нервная регуляция носит рефлекторный характер. Рефлекс — это ответная реакция организма на раздражение рецепторов, осуществляемая при участии ЦНС. Разные раздражители, постоянно воздействующие на организм, воспринимаются специализированными рецепторами. Есть рецепторы, воспринимающие раздражения светом, звуком, теплом, холодом, прикосновением и др. Возникшее в форме нервного импульса возбуждение от рецепторов передается по чувствительным нервным волокнам в соответствующий нервный центр ЦНС, регулирующий деятельность строго определенного органа.
Гуморальная регуляция осуществляется биологически активными химическими веществами —гормонами, поступающими к тканям и органам через жидкости внутренней среды организма — кровь, лимфу, тканевую жидкость. Гормоны вырабатываются железами внутренней секреции вдали от регулируемого органа и оказывают регулирующее воздействие сразу на многие органы и ткани. Как правило, гормональной регуляции подвергаются медленно протекающие процессы (рост тела, половое созревание и др.).
Несмотря на указанные различия в скорости и локальности воздействия, обе системы регуляции взаимосвязаны друг с другом. Многие гормоны влияют на деятельность нервной системы, а нервная система, в свою очередь, оказывает регулирующее действие на протекание всех процессов в организме, в том числе и на гуморальные. В результате создается единый скоординированный механизм нервно-гуморальной регуляции функций организма человека при ведущей роли нервной системы. Эта регуляция осуществляется автоматически по принципу саморегуляции, что обеспечивает поддержание относительного постоянства внутренней среды организма.
Саморегуляция осуществляется благодаря обратным связям между регулируемым процессом и регулирующей системой. Как саморегулирующаяся система организм человека успешно приспосабливается к меняющимся условиям внешней среды
• Чем безусловные рефлексы отличаются от условных?
Ответ. Безусловные рефлексы - это врожденные, наследственно передающиеся реакции организма. Условные рефлексы – реакции, приобретенные организмом в процессе индивидуального развития на основе «жизненного опыта».
Безусловные рефлексы относительно постоянны; условные рефлексы непостоянны и это свойство отражено в самом их названии. Осуществляются безусловные рефлексы в ответ на адекватные раздражения, приложенные к определенному рецептивному полю. Условные рефлексы могут образоваться на любые воспринимаемые организмом раздражения любого рецептивного поля. Условные рефлексы являются преимущественно функцией коры большого мозга. Безусловные рефлексы могут осуществляться на уровне спинного мозга и мозгового ствола. Они входят в состав сформированного в процессе филогенеза и наследственно передающегося фонда рефлекторных реакций .
Условные рефлексы вырабатываются на базе безусловных. Для образования условного рефлекса необходимо сочетание во времени какого-либо изменения окружающей среды (или внутреннего состояния организма ), воспринятого корой полушарий большого мозга, с осуществлением того или иного безусловного рефлекса. Такой раздражитель, вызывающий образование условного рефлекса, называют условным раздражителем, или условным сигналом, в отличие от безусловного раздражителя, вызывающего безусловный рефлекс .
Вопросы после § 3
• Почему живой организм следует считать целостной и открытой системой?
Ответ. Организм – целостная биологическая система, состоящая из взаимосвязанных клеток, тканей, органов, систем органов. Строение каждого компонента соответствует выполняемым функциям. Живой организм — это сложная система, состоящая из взаимосвязанных органов и тканей. Также живой организм — это открытая система. Для открытых систем характерен обмен чем-либо с внешней для них средой. Это может быть обмен веществом, энергией, информацией. И всем этим живые организмы обмениваются с внешним для них миром.
Энергия поглощается живыми организмами в одной форме (растениями - в виде солнечного излучения, животными - в химических связях органических соединений), а выделяется в окружающую среду в другой (тепловой). Так как организм получает извне энергию и выделяет ее, то он является открытой системой.
У гетеротрофных организмов энергия поглощается вместе с веществами (в которых она заключена) в результате питания. Далее в процессе метаболизма (обмена веществ внутри организма) одни вещества расщепляются, а другие синтезируются. При химических реакциях выделяется энергия (идущая на различные процессы жизнедеятельности) и поглощается энергия (идущая на синтез необходимых органических веществ). Ненужные организму вещества и образовавшаяся тепловая энергия (которую уже нельзя использовать) выделяются в окружающую среду.
Автотрофы (в основном растения) поглощают в качестве энергии световые лучи в определенном диапазоне, а в качестве исходных веществ ими поглощается вода, углекислый газ, различные минеральные соли, кислород. Используя энергию и эти минеральные вещества, растения в результате процесса фотосинтеза осуществляют первичный синтез органических веществ. При этом лучистая энергия сохраняется в химических связях. У растений нет выделительной системы. Однако они выделяют вещества своей поверхностью (газы), сбрасывая листву (удаляются вредные органические и минеральные вещества) и др. Таким образом, растения как живые организмы тоже являются открытыми системами. Они выделяют и поглощают вещества.
Живые организмы живут в характерной для них среде обитания. При этом, чтобы выжить, они должны приспосабливаться к среде, реагировать не ее изменения, искать пищу и избегать угрозу. В результате в процессе эволюции у животных выработались специальные рецепторы, органы чувств, нервная система, которые позволяют получать из внешней среды информацию, обрабатывать ее и реагировать, т. е. воздействовать на среду. Таким образом, можно сказать, что у организмов происходит обмен информацией с внешней обитания. То есть организм — открытая информационная система.
Растения тоже реагируют на воздействия внешней среды (например, закрывают устьица на солнце, поворачивают листья к свету и др.). У растений, примитивных животных и грибов регуляция осуществляется только химическим путем (гуморальным). У животных, имеющих нервную систему, имеются оба способа саморегуляции (нервный и с помощью гормонов).
Одноклеточные организмы также являются открытыми системами. Они питаются и выделяют вещества, реагируют на внешние воздействия. Однако в их организме-системе функции органов по сути выполняют клеточные органеллы.
• В чем состоит принцип саморегуляции организма?
Ответ. На протяжении всей жизни организма действует принцип саморегуляции. Он заключается в том, что при изменении относительного постоянства внутренней среды организма – гомеостаза ЦНС рефлекторно, без участия сознания, включает механизмы нервной и гуморальной регуляции. В результате деятельность одной из систем направляется на восстановление константы, например, температуры тела, давления, частоты сердечных сокращений. Если этого оказывается недостаточно, организм включает осознанные поведенческие реакции на базе условных рефлексов. Так, многие животные в жаркую погоду прячутся в тень, в норы, заходят в водоемы.
• Что определяет поведение организма?
Ответ. Поведение организма направлено на получение желаемого результата – удовлетворение потребностей. Биологические потребности (пищевая, защитно-оборонительная, двигательная, половая) у животных и человека обеспечивается за счет безусловных рефлексов. Человек также имеет не только биологические, но и социальные потребности, формирующиеся под влиянием социальной среды в процессе обучения и воспитания. В их основе лежат приобретенные формы поведения – разнообразные условные рефлексы.