Организм как биологическая система. Наследование признаков, сцепленных с полом
Организм как биологическая система
Воспроизведение организмов, его значение. Способы размножения, сходство и отличие полового и бесполого размножения. Использование полового и бесполого размножения в практической деятельности человека. Роль мейоза и оплодотворения в обеспечении постоянства числа хромосом в поколениях. Применение искусственного оплодотворения у растений и животных
Термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: бесполое размножение, вегетативное размножение, гермафродитизм, зигота, онтогенез, оплодотворение, партеногенез, половое размножение, почкование, спора.
Размножение в органическом мире. Способность к размножению является одним из важнейших признаков жизни. Эта способность проявляется уже на молекулярном уровне жизни. Вирусы, проникая в клетки других организмов, воспроизводят свою ДНК или РНК и таким образом размножаются. Размножение – это воспроизведение генетически сходных особей данного вида, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.
Различают следующие формы размножения:
Бесполое размножение. Эта форма размножения характерна как для одноклеточных, так и для многоклеточных организмов. Однако наиболее распространено бесполое размножение в царствах Бактерии, Растения и Грибы. В царстве Среди животных этим способом размножаются в основном простейшие и кишечнополостные.
Существует несколько способов бесполого размножения:
– Простое деление материнской клетки на две или несколько клеток. Так размножаются все бактерии и простейшие.
– Вегетативное размножение частями тела характерно для многоклеточных организмов – растений, губок, кишечнополостных, некоторых червей. Растения вегетативно могут размножаться черенками, отводками, корневыми отпрысками и другими частями организма.
– Почкование – один из вариантов вегетативного размножения свойственен дрожжам и кишечнополостным многоклеточным животным.
– Митотическое спорообразование распространено среди бактерий, водорослей, некоторых простейших.
Бесполое размножение обычно обеспечивает увеличение численности генетически однородного потомства, поэтому его часто применяют селекционеры растений для сохранения полезных свойств сорта.
Половое размножение – процесс, в котором объединяется генетическая информация от двух особей. Объединение генетической информации может происходить при конъюгации (временном соединении особей для обмена информацией, как это происходит у инфузорий) и копуляции (слиянии особей для оплодотворения) у одноклеточных животных, а также при оплодотворении у представителей разных царств. Особым случаем полового размножения является партеногенез у некоторых животных (тли, трутни пчел). В этом случае новый организм развивается из неоплодотворенного яйца, но до этого всегда происходит образование гамет.
Половое размножение у покрытосеменных растений происходит путем двойного оплодотворения. Дело в том, что в пыльнике цветка образуются гаплоидные пыльцевые зерна. Ядра этих зерен делятся на два – генеративное и вегетативное. Попав на рыльце пестика, пыльцевое зерно прорастает, образуя пыльцевую трубку. Генеративное ядро делится еще раз, образуя два спермия. Один из них, проникая в завязь, оплодотворяет яйцеклетку, а другой сливается с двумя полярными ядрами двух центральных клеток зародыша, образуя триплоидный эндосперм.
При половом размножении особи разного пола образуют гаметы. Женские особи производят яйцеклетки, мужские – сперматозоиды, обоеполые особи (гермафродиты) производят и яйцеклетки, и сперматозоиды. У большинства водорослей сливаются две одинаковых половых клетки. При слиянии гаплоидных гамет происходит оплодотворение и образование диплоидной зиготы. Зигота развивается в новую особь.
Все вышеперечисленное справедливо только для эукариот. У прокариот тоже есть половое размножение, но происходит оно по-другому.
Таким образом, при половом размножении происходит смешивание геномов двух разных особей одного вида. Потомство несет новые генетические комбинации, что отличает их от родителей и друг от друга. Различные комбинации генов, проявляющиеся в потомстве в виде новых, интересующих человека признаках, отбираются селекционерами для выведения новых пород животных или сортов растений. В некоторых случаях применяют искусственное оплодотворение. Это делается и для того, чтобы получить потомство с заданными свойствами, и для того, чтобы преодолеть бездетность некоторых женщин.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть А
А1. Принципиальные различия между половым и бесполым размножением заключаются в том, что половое размножение:
1) происходит только у высших организмов
2) это приспособление к неблагоприятным условиям среды
3) обеспечивает комбинативную изменчивость организмов
4) обеспечивает генетическое постоянство вида
А2. Сколько сперматозоидов образуется в результате сперматогенеза из двух первичных половых клеток?
1) восемь 2) две 3) шесть 4) четыре
А3. Отличие овогенеза от сперматогенеза заключается в том, что:
1) в овогенезе образуются четыре равноценные гаметы, а в сперматогенезе одна
2) яйцеклетки содержат больше хромосом, чем сперматозоиды
3) в овогенезе образуется одна полноценная гамета, а в сперматогенезе – четыре
4) овогенез проходит с одним делением первичной половой клетки, а сперматогенез – с двумя
А4. Сколько делений исходной клетки происходит при гаметогенезе
1) 2 2) 1 3) 3 4) 4
А5. Количество образуемых половых клеток в организме, скорее всего, может зависеть от
1) запаса питательных веществ в клетке
2) возраста особи
3) соотношения мужских и женских особей в популяции
4) вероятности встречи гамет друг с другом
А6. Бесполое размножение преобладает в жизненном цикле
1) гидры 3) акулы
А7. Гаметы у папоротников образуются
1) в спорангиях 3) на листьях
2) на заростке 4) в спорах
А8. Если диплоидный набор хромосом пчел равен 32, то 16 хромосом будет содержаться в соматических клетках
1) пчелиной матки
2) рабочей пчелы
3) трутней
4) всех перечисленных особей
А9. Эндосперм у цветковых растений образуется при слиянии
1) спермия и яйцеклетки
2) двух спермиев и яйцеклетки
3) полярного ядра и спермия
4) двух полярных ядер и спермия
А10. Двойное оплодотворение происходит у
1) мха кукушкина льна 3) ромашки лекарственной
2) папоротника орляка 4) сосны обыкновенной
Часть В
В1. Выберите правильные утверждения
1) Образование гамет у растений и животных происходит по одному механизму
2) У всех типов животных яйцеклетки одинакового размера
3) Споры папоротника образуются в результате мейоза
4) Из одного овоцита образуется 4 яйцеклетки
5) Яйцеклетка покрытосеменных растений оплодотворяется двумя спермиями
6) Эндосперм покрытосеменных растений триплоиден.
В2. Установите соответствие между формами размножения и их признаками
ВЗ. Установите правильную последовательность событий, происходящих при двойном оплодотворении цветковых растений.
A) оплодотворение яйцеклетки и центральной клетки
Б) образование пыльцевой трубки
B) опыление
Г) образование двух спермиев
Д) развитие зародыша и эндосперма
Часть С
С1. Почему эндосперм покрытосеменных растений триплоиден, а остальные клетки диплоидны?
С2. Найдите ошибки в приведенном тексте, укажите номера предложений, в которых они допущены, и исправьте их. 1) В пыльниках покрытосеменных растений образуются диплоидные пыльцевые зерна. 2) Ядро пыльцевого зерна делится на два ядра: вегетативное и генеративное. 3) Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и прорастает по направлению к завязи. 4) В пыльцевой трубке из вегетативного ядра образуется два спермия. 5) Один из них сливается с ядром яйцеклетки, образуя триплоидную зиготу. 6) Другой спермий сливается с ядрами центральных клеток, образуя эндосперм.
Онтогенез и присущие ему закономерности. Специализация клеток, образование тканей, органов. Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов. Жизненные циклы и чередование поколений. Причины нарушения развития организмов
Онтогенез. Онтогенез – это индивидуальное развитие организма от момента образования зиготы до смерти. В ходе онтогенеза проявляется закономерная смена фенотипов, характерных для данного вида. Различают непрямой и прямой онтогенезы. Непрямое развитие (метаморфоз) встречается у плоских червей, моллюсков, насекомых, рыб, земноводных. Их зародыши проходят в своем развитии несколько стадий, в том числе личиночную. Прямое развитие проходит в неличиночной или внутриутробной форме. К нему относятся все формы яйцеживорождения, развитие зародышей пресмыкающихся, птиц и яйцекладущих млекопитающих, а также развитие некоторых беспозвоночных (прямокрылых, паукообразных и др.). Внутриутробное развитие происходит у млекопитающих, в том числе и у человека. В онтогенезе выделяют два периода – эмбриональный – от образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек и постэмбриональный – с момента рождения до смерти. Эмбриональный период многоклеточного организма состоит из следующих стадий: зиготы; бластулы – стадии развития многоклеточного зародыша после дробления зиготы. Зигота в процессе бластуляции не увеличивается в размерах, увеличивается число клеток, из которых она состоит; стадии образования однослойного зародыша, покрытого бластодермой , и формирования первичной полости тела – бластоцели ; гаструлы – стадии образования зародышевых листков – эктодермы, энтодермы (у двухслойных кишечнополостных и губок) и мезодермы (у трехслойных у остальных многоклеточных животных). У кишечнополостных животных на этой стадии формируются специализированные клетки, такие как стрекательные, половые, кожно-мускульные и т.д. Процесс образования гаструлы называется гаструляцией .
Нейрулы – стадии закладки отдельных органов.
Гисто– и органогенеза – стадии появления специфических функциональных, морфологических и биохимических различий между отдельными клетками и частями развивающегося зародыша. У Позвоночных животных в органогенезе можно выделить:
а) нейрогенез – процесс формирования нервной трубки (головного и спинного мозга) из эктодермального зародышевого листка, а также кожного покрова, органов зрения и слуха;
б) хордогенез – процесс формирования из мезодермы хорды, мышц, почек, скелета, кровеносных сосудов;
в) процесс формирования из энтодермы кишечника и связанных с ним органов – печени, поджелудочной железы, легких. Последовательное развитие тканей и органов, их дифференцировка происходит благодаря эмбриональной индукции – влиянию одних частей зародыша на развитие других частей. Это связано с деятельностью белков, которые включаются в работу на определенных стадиях развития зародыша. Белки регулируют активность генов, определяющих признаки организма. Таким образом, становится понятным, почему признаки определенного организма появляются постепенно. Все гены никогда не включаются в работу вместе. В конкретное время работает лишь часть генов.
Постэмбриональный период разделяется на следующие этапы:
– постэмбриональный (до полового созревания);
– период половой зрелости (осуществление репродуктивных функций);
– старение и смерть.
У человека начальная стадия постэмбрионального периода характеризуется интенсивным ростом органов и частей тела в соответствии с установленными пропорциями. В целом постэмбриональный период человека подразделяется на следующие периоды:
– грудничковый (от рождения до 4 недель);
– грудной (от 4 недель до года);
– дошкольный (ясельный, средний, старший);
– школьный (ранний, подростковый);
– репродуктивный (молодой до 45 лет, зрелый до 65 лет);
– пострепродуктивный (пожилой до 75 лет и старческий – после 75 лет).
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть А
А1. Двуслойное строение текла характерно для
1) кольчатых червей 3) кишечнополостных
2) насекомых 4) простейших
А2. Мезодермы нет у
1) дождевого червя 3) кораллового полипа
А3. Прямое развитие происходит у
1) лягушки 2) саранчи 3) мухи 4) пчелы
А4. В результате дробления зиготы образуется
1) гаструла 3) нейрула
2) бластула 4) мезодерма
А5. Из энтодермы развивается
1) аорта 2) мозг 3) легкие 4) кожа
А6. Отдельные органы многоклеточного организма закладываются на стадии
1) бластулы 3) оплодотворения
2) гаструлы 4) нейрулы
А7. Бластуляция – это
1) рост клеток
2) многократное дробление зиготы
3) деление клетки
4) увеличение зиготы в размерах
А8. Гаструла зародыша собаки – это:
1) зародыш с образовавшейся нервной трубкой
2) многоклеточный однослойный зародыш с полостью тела
3) многоклеточный трехслойный зародыш с полостью тела
4) многоклеточный двухслойный зародыш
А9. Дифференциация клеток, органов и тканей происходит в результате
1) действия определенных генов в определенное время
2) одновременного действия всех генов
3) гаструляции и бластуляции
4) развития определенных органов
А10.Какая стадия эмбрионального развития позвоночных животных представлена множеством неспециализированных клеток?
1) бластула 3) ранняя нейрула
2) гаструла 4) поздняя нейрула
Часть В
В1. Что из перечисленного относится к эмбриогенезу?
1) оплодотворение 4) сперматогенез
2) гаструляция 5) дробление
3) нейрогенез 6) овогенез
В2. Выберите признаки, характерные для бластулы
1) зародыш, у которого сформирована хорда
2) многоклеточный зародыш с полостью тела
3) зародыш, состоящий из 32 клеток
4) трехслойный зародыш
5) однослойный зародыш с полостью тела
6) зародыш, состоящий из одного слоя клеток
ВЗ. Соотнесите органы многоклеточного зародыша с зародышевыми листками, из которых закладываются эти органы
Часть С
С1. Приведите примеры прямого и непрямого постэмбрионального развития на примере насекомых.
Основные понятия и ключевые термины: ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА. Клетка. Ткань. Органы. Физиологические системы. Регуляция функций человека. Вспомните! Что такое организм? Назовите уровни организации животного организма.
Подумайте!
«Мы живём в мире, в котором люди знают гораздо больше о внутреннем устройства автомобиля или о работе ноутбука, сенсорного телефона, чем о собственном организме. Но для каждого из нас жизненно важно понимание того, что такое наше тело, как оно упорядочено и как работает, что его поддерживает, а что выводит из равновесия. Такие «пробелы в образовании» дорого стоят человеку и создают проблемы с самим собой, в общении с людьми и природой». Каковы особенности организации тела человека?
Почему организм человека является биологической системе?
Современное научное понимание организации всего живого основывается на структурно-функциональном подходе, согласно которому объекты живой природы являются биологическими системами. Строение и функции - это два взаимосвязанных проявления существования биологической системы.
Организм человека является одной из самых сложных биосистем, имеющих следующие уровни организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, системный. На каждом из этих уровней происходят согласованные процессы, определяющие целостное существование организма.
Организм человека - это открытая система, которая находится в состоянии постоянного взаимодействия (обмен веществ, энергии и информации) с внешней средой. В этом взаимодействии чрезвычайно важны для организма три фундаментальных свойства: саморегуляция для сохранения внутренней устойчивости, самообновление, то есть образование новых молекул и структур, и самовоспроизведение для обеспечения преемственности между родителями и потомками.
Итак, ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА - это целостная открытая биологическая система, которой присущи определённые уровни организации, саморегуляция, самообновление и самовоспроизведение.
Какие уровни организации свойственные организму человека?
Упорядоченность как общее свойство живого имеет особенности, присущие каждому из уровней организации организма человека.
Молекулярный уровень организации. Составляющими этого уровня являются химические элементы и вещества, участвующие в биофизических процессах и биохимических реакциях. Из более чем 100 известных химических элементов около 90 содержится в организме человека. Их разделяют на группы: органогены (кислород, водород, углерод, азот), макроэлементы (например, кальций, калий, натрий, железо, фосфор, хлор) и микроэлементы (например, кобальт, медь, цинк, иод, фтор и др.). Наибольшее содержание среди неорганических соединений приходится на воду (около 60 %) и минеральные соли. Из органических веществ в организме содержатся углеводы, липиды, белки, жиры, нуклеиновые кислоты и др.
Клеточный уровень организации. Основными частями клеток человека, как и растений, животных и грибов, являются поверхностный аппарат, цитоплазма и ядро. Именно на этом уровне впервые проявляются все свойства жизни, поэтому клетка является основной структурной и функциональной единицей организма.
Тканевый уровень организации формируют клетки, которые объединяются в группы для выполнения определённых жизненных функций. Ткань - совокупность клеток и межклеточного вещества, подобных по происхождению, особенностям строения и функциям. В организме человека, как и животных, различают 4 типа тканей -эпителиальные, соединительные, мышечные и нервные.
Органный уровень организации определяется упорядоченностью строения и функций органов. В образовании органа обычно участвуют все 4 типа тканей, но определяющей для его деятельности является какая-то одна. Например, в костях такой тканью является соединительная костная, в сердце - мышечная. Орган - это часть организма,
имеющая определённое расположение, форму, строение и выполняющая одну или несколько специфических функций. Чаще всего органы человека разделяют по функциям на органы дыхания, пищеварения, и т. п.
Системный уровень организации формируют специализированные физиологические системы организма. Физиологическая система - совокупность органов, анатомически связанных между собой для осуществления физиологической функции. В организме человека выделяют опорно-двигательную, кровеносную, дыхательную, пищеварительную, покровную, мочеиспускательную, половую, эндокринную, нервную, сенсорные системы. Органы различных физиологических систем временно соединяются в функциональные системы для обеспечения целостного существования организма.
Итак, ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА - упорядоченная уровневая биосистема, в которой выделяют молекулярный, клеточный, тканевый, органный и системный уровни организации.
Как достигается целостность организма человека?
Процессы, происходящие на всех уровнях организации человека, всегда согласованы между собой. Такая согласованность и координация происходят за счёт процессов регуляции функций организма человека.
Регуляция функций человека - совокупность процессов, обеспечивающих согласованный и скоординированный ответ организма на изменения условий среды. Возникают эти процессы на уровне клеток, порождающих сигналы. Так нейроны формируют электрические сигналы, клетки желёз производят вещества, являющиеся химическими сигналами. Передаются эти сигналы по всему организму нервными путями или жидкостями внутренней среды (кровью, тканевой жидкостью и лимфой). В организме человека функционируют механизмы нервной, гуморальной и иммунной регуляции.
Нервная регуляция - это регуляция функций организма нервными импульсами, которые передаются по нервным путям и оказывают направленное кратковременное влияние.
Гуморальная регуляция - это регуляция с помощью химических соединений, которые переносятся в организме жидкостями внутренней среды для обеспечения длительного и общего воздействия на клетки, ткани и органы.
Иммунная регуляция - это регуляция с помощью химических соединений и клеток, которые переносятся в организме жидкостями внутренней среды для обеспечения защитного воздействия на клетки, ткани и органы.
Эти механизмы регуляции функций между собой тесно взаимосвязаны. Например, на деятельность нервной системы влияют такие гуморальные факторы, как гормоны (например, адреналин), а защиту клеток нервной системы обеспечивают вещества и клетки иммунной системы.
Регуляция функций организма человека имеет особенности, связанные с более сложным, чем у животных, общественным поведением, развитой членораздельной речью, высшими эмоциями, развитой умственной деятельностью и т. п.
Итак, целостность и жизнедеятельность организма человека на разных уровнях его организации обеспечиваются взаимодействующими механизмами нервной, гуморальной и иммунной регуляции функций организма.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Учимся познавать
Задание 1. Рассмотрите иллюстрацию 2 и назовите составные и органеллы клетки. Вспомните, какие функции выполняют обозначенные ор-ганеллы клетки.
Задание 2. Рассмотрите иллюстрацию 3, распознайте изображенные на ней органы. Заполните таблицу и сделайте вывод об организме человека как биологической системе.
ЖИЗНЕННЫЕ ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
Биология + Философия
Философия (от греч. любовь к мудрости, любовь к знаниям) - наука, предметом которой являются отношения человека с окружающим миром.
Одна из функций философии - это помощь человеку в познавательной деятельности. Известный немецкий философ Г. В. Ф. Гегель (1770-1831) отметил, что «части и органы живого тела становятся простыми составляющими только под рукой анатома». Объясните это мудрое изречение, использовав знания об организме человека как целостной биологической системе.
РЕЗУЛЬТАТ
|
Вопросы для самоконтроля |
|
|
1. Что такое организм человека? 2. Что такое биологические системы? 3. Назовите уровни организации организма человека. 4. Что такое клетка? 5. Что такое ткань? 6. Что такое органы и физиологические системы? |
|
|
7. Почему организм человека является биологической системой? 8. Назовите уровни организации организма человека. 9. Как достигается целостность организма человека? |
|
|
10. Докажите, что организм человека является биологической системой. |
Это материал учебника
Введение 2
1. Организм как единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся биологическая система 4
2. Внешняя среда и ее воздействие на организм и жизнедеятельность человека 6
3. Средства физической культуры, обеспечивающие устойчивость к умственной и физической работоспособности 8
4. Двигательная функция и повышение уровня адаптации и устойчивости организма человека к различным условиям внешней среды 13
Заключение 16
Список литературы 19
Введение
Медико-биологические и педагогические науки имеют дело с человеком как с существом не только биологическим, но и социальным. Социальность – специфическая сущность человека, которая не упраздняет его биологической субстанции, ведь биологическое начало человека – необходимое условие для формирования и проявления социального образа жизни. Между тем творят историю, изменяют живой и неживой мир, созидают и разрушают, устанавливают мировые и олимпийские рекорды не организмы, а люди, человеческие личности. Таким образом, социально-биологические основы физической культуры – это принципы взаимодействия социальных и биологических закономерностей в процессе овладения человеком ценностями физической культуры.
Естественно-научные основы физической культуры – комплекс медико-биологических наук (анатомия, физиология, биология, биохимия, гигиена и др.). Анатомия и физиология – важнейшие биологические науки о строении и функциях человеческого организма. Человек подчиняется биологическим закономерностям, присущим всем живым существам. Однако от представителей животного мира он отличается не только строением, но развитым мышлением, интеллектом, речью, особенностями социально-бытовых условий жизни и общественных взаимоотношений. Труд и влияние социальной среды в процессе развития человечества повлияли на биологические особенности организма современного человека и его окружение. В основе изучения органов и межфункциональных систем человека принцип целостности и единства организма с внешней природной и социальной средой.
Организм – слаженная единая саморегулирующаяся и саморазвивающаяся биологическая система, функциональная деятельность которой обусловлена взаимодействием психических, двигательных и вегетативных реакций на воздействия окружающей среды, которые могут быть как полезными, так и пагубными для здоровья. Отличительная особенность человека – сознательное и активное воздействие на внешние природные и социально-бытовые условия, определяющие состояние здоровья людей, их работоспособность, продолжительность жизни и рождаемость (репродуктивность).
Без знаний о строении человеческого тела, о закономерностях функционирования отдельных органов и систем организма, об особенностях протекания сложных процессов его жизнедеятельности нельзя организовать процесс формирования здорового образа жизни и физической подготовки населения, в том числе и учащейся молодежи. Достижения медико-биологических наук лежат в основе педагогических принципов и методов учебно-тренировочного процесса, теории и методики физического воспитания и спортивной тренировки.
Все названные вопросы требуют дальнейшего рассмотрения и изучения, что является целью данной работы, в задачи которой входит систематизация, накопление и закрепление знаний о социально-биологических основах физической культуры и спорта.
1. Организм как единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся биологическая система
Развитие организма осуществляется во все периоды его жизни – с момента зачатия и до ухода из жизни. Это развитие называется индивидуальным, или развитием в онтогенезе. При этом различают два периода: внутриутробный (от момента зачатия и до рождения) и внеутробный (после рождения).
Каждый родившийся человек наследует от родителей врожденные, генетически обусловленные черты и особенности, которые во многом определяют индивидуальное развитие в процессе его дальнейшей жизни.
Оказавшись после рождения, образно говоря, в условиях автономного режима, ребенок быстро растет, увеличивается масса, длина и площадь поверхности его тела. Рост человека продолжается приблизительно до 20 лет. Причем у девочек наибольшая интенсивность роста наблюдается в период от 10 до 13, а у мальчиков от 12 до 16 лет. Увеличение массы тела происходит практически параллельно с увеличением его длины и стабилизируется к 20 – 25 годам.
Необходимо отметить, что за последние 100 – 150 лет в ряде стран наблюдается раннее морфофункциональное развитие организма у детей и подростков. Это явление называют акселерацией (лат. ассе1еra - ускорение), оно связано не только с ускорением роста и развития организма вообще, но и с более ранним наступлением периода половой зрелости, ускоренным развитием сенсорных (лат. вепре – чувство), двигательных координаций и психических функций. Поэтому границы между возрастными периодами достаточно условны и это связано со значительными индивидуальными различиями, при которых «физиологический» возраст и «паспортный» не всегда совпадают.
Как правило, юношеский возраст (16 – 21 год) связан с периодом созревания, когда все органы, их системы и аппараты достигают своей морфофункциональной зрелости. Зрелый возраст (22 – 60 лет) характеризуется незначительными изменениями строения тела, а функциональные возможности этого достаточно продолжительного периода жизни во многом определяются особенностями образа жизни, питания, двигательной активности. Пожилому возрасту (61 – 74 года) и старческому (75 лет и более) свойственны физиологические процессы перестройки снижение активных возможностей организма и его систем – иммунной, нервной, кровеносной и др. Здоровый образ жизни, активная двигательная деятельность в процессе жизни существенно замедляют процесс старения.
В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации механизмов, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз).
Гомеостаз – совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительно динамического постоянства внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и др.). Этот процесс обеспечивается сложной системой координированных приспособительных механизмов, направленных на устранение или ограничение факторов, воздействующих на организм как из внешней, так и из внутренней среды. Они позволяют сохранять постоянство состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды, несмотря на изменения во внешнем мире и физиологические сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма. В нормальном состоянии колебания физиологических и биохимических констант происходят в узких гомеостатических границах, и клетки организма живут в относительно постоянной среде, так как они омываются кровью, лимфой и тканевой жидкостью. Постоянство физико-химического состава поддерживается благодаря саморегуляции обмена веществ, кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и других физиологических процессов.
Организм – сложная биологическая система. Все его органы связаны между собой и взаимодействуют. Нарушение деятельности одного органа приводит к нарушению деятельности других.
Огромное количество клеток, каждая из которых выполняет свои, присущие только ей функции в общей структурно-функциональной системе организма, снабжаются питательными веществами и необходимым количеством кислорода для того, чтобы осуществлялись жизненно необходимые процессы энергообразования, выведения продуктов распада, обеспечения различных биохимических реакций жизнедеятельности и т.д. Эти процессы происходят благодаря регуляторным механизмам, осуществляющим свою деятельность через нервную, кровеносную, дыхательную, эндокринную и другие системы организма.
2. Внешняя среда и ее воздействие на организм и жизнедеятельность человека
Внешняя среда . На человека воздействуют различные факторы окружающей среды. При изучении многообразных видов его деятельности н обойтись без учета влияния природных факторов (барометрическое давление, газовый состав и влажность воздуха, температура окружаю щей среды, солнечная радиация – так называемая физическая окружающая среда), биологических факторов растительного и животного окружения, а также факторов социальной среды с результатами бытовой, хозяйственной, производственной и творческой деятельности человека.
Из внешней среды в организм поступают вещества, необходимые для его жизнедеятельности и развития, а также раздражители (полезные и вредные), которые нарушают постоянство внутренней среды. Организм путем взаимодействия функциональных систем всячески стремится сохранить необходимое постоянство своей внутренней: среды.
Деятельность всех органов и их систем в целостном организме характеризуется определенными показателями, имеющими те или иные " диапазоны колебаний. Одни константы стабильны и довольно жесткие (например, рН крови 7,36 – 7,40, температура тела – в пределах 35 – : 42"0), другие и в норме отличаются значительными колебаниями (например, ударный объем сердца – количество крови, выбрасываемой за! одно сокращение – 50 – 200 см"). Низшие позвоночные, у которых регуляция показателей, характеризующих состояние внутренней среды, несовершенна, оказываются во власти факторов окружающей среды. Например, лягушка, не обладая механизмом, регулирующим постоянство температуры тела, дублирует температуру внешней среды настолько, что зимой все жизненные процессы у нее затормаживаются, а летом, оказавшись вдалеке от воды, она высыхает и гибнет. В процессе филогенетического развития высшие животные, в том числе и человек, как бы сами себя поместили в теплицу, создав свою стабильную внутреннюю среду и обеспечив тем самым относительную независимость от внешней среды.
Природные социально-экологические факторы и их воздействие на организм.
Природные и социально-биологические логические факторы, влияющие на организм человека, неразрывно связаны с вопросами экологического характера.
Экология (греч,oikos– дом, жилище, родина + logos – понятие, учение) – это и область знания, и часть биологии, и учебная дисциплина, и комплексная наука. Экология рассматривает взаимоотношения организмов друг с другом и с неживыми компонентами природы: Земли (ее биосферы). Экология человека изучает закономерности взаимодействия человека с природой, проблемы сохранения и укрепления здоровья. Человек зависит от условий среды обитания точно так же, как природа зависит от человека. Между тем влияние производственной деятельности на окружающую природу (загрязнение атмосферы, почвы, водоемов отходами производства, вырубка лесов, повышенная радиация в результате аварий и нарушений технологий) ставит под угрозу существование самого человека. К примеру, в крупных городах значительно ухудшается естественная среда обитания, нарушаются ритм жизни, психоэмоциональная ситуация труда, быта, отдыха, меняется климат. В городах интенсивность солнечной радиации на 15 – 20% ниже, чем в прилегающей местности, зато среднегодовая температура выше на 1 – 2"0, менее значительны суточные и сезонные колебания, ниже атмосферное давление, загрязненный воздух. Все эти изменения оказывают крайне неблагоприятное воздействие на физическое и психическое здоровье человека. Около 80М болезней современного человека – результат ухудшения экологической ситуации на планете. Экологические проблемы напрямую связаны с процессом организации и проведения систематических занятий физическими упражнениями и спортом, а также с условиями, в которых они происходят.
По особенностям строения клеток выделяют два надцарства живых организмов - прокариоты и эукариоты. Клетки прокариот (бактерий) не имеют оформленного ядра, их генетический материал (кольцевая ДНК) находится в цитоплазме и ничем не защищена. В клетках прокариот отсутствует ряд органоидов: митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, вакуоли, лизосомы, эндоплазматическая сеть. Клетки эукариот имеют оформленное ядро, в котором располагаются линейные молекулы ДНК, связанные с белками и образующие хроматин. В цитоплазме этих клеток есть мембранные органоиды.
Размножение - присущее всем организмам свойство воспроизведения себе подобных.
Различают две формы размножения - бесполое и половое.
Задание 1. Заполните таблицу
Особенности бесполого размножения
|
способ размножения |
особенности |
примеры организмов |
|
деление клетки надвое |
тело родительской клетки делится митозом на две части, каждая из которых дает начало полноценным клеткам |
прокариоты, одноклеточные эукариоты (амеба) |
|
множественное деление клетки |
Тело исходной клетки делится митотически на несколько частей, каждая из которых становится новой клеткой |
Одноклеточные эукариоты (жгутиковые, споровики) |
|
почкование |
На материнской клетке сначала формируется бугорок, содержащий ядро. Почка растет, достигает размера материнской, отделяется |
Одноклеточные эукариоты, некоторые инфузории, дрожжи |
|
спорообразование |
Спора - особая клетка, покрыта плотной оболочкой, защищающей от внешних воздействий |
Споровые растения; некоторые простейшие |
|
вегетативное размножение: |
Увеличение числа особей данного вида происходит путем отделения жизнеспособных частей вегетативного тела организма |
Растения, животные |
|
У растений |
Образование почек, стеблевых и корневых клубней, луковиц, корневищ |
Лилейные, пасленовые, крыжовниковые и др. |
|
У животных |
Упорядоченное и неупорядоченное деление |
Кишечнополостные, морские звезды, кольчатые черви |
Половое размножение связано с образованием половых клеток (гамет) и их слиянием (оплодотворением).
Онтогенез (греч. «существо» и «происхождение, развитие») - полный цикл индивидуального развития особи, в основе которого лежит реализация наследственной информации на всех стадиях существования в определенных условиях внешней среды; начинается с образования зиготы и заканчивается смертью особи.
Термин «онтогенез» был введен Эрнстом Геккелем в 1866 г.
Периоды онтогенеза:
эмбриональный
постэмбриональный
Для высших животных и человека принято выделять пренатальный (до рождения) и постнатальный (после рождения) периоды. Принято также выделять предзиготный этап, предшествующий образования зиготы.
Периодизация онтогенеза
|
особенности |
|
|
предзиготный |
образование гамет (гаметогенез), накопление рибосомальной и информационной РНК, различные участки цитоплазмы приобретают отличия по химическому составу. |
|
эмбриональный период |
|
|
зигота (одноклеточная стадия развития многоклеточного организма) |
содержит зерна желтка, митохондрии, пигменты, цитоплазма перемещается, ярко выраженная двусторонняя симметрия (билатеральная). У ряда видов животных начинается синтез белка и новой РНК |
|
дробление |
образуются борозды дробления, которые разделяют клетку пополам - на 2 бластомера (2,4,8,16,32,64 и т.д.). В результате ряда последовательных дроблений образуется группа тесно прилегающих друг к другу клеток. Зародыш напоминает ягоду малины. Он получил название морулы. |
|
бластуляция |
конечная стадия дробления яйца. У ланцетника бластула образуется по достижении зародышем 128 клеток. Бластула имеет форму пузырька со стенкой в один слой клеток, который называется бластодермой. |
|
гаструляция |
сложное перемещения эмбрионального материала с образованием 2 или 3 слоев тела зародыша (зародышевые листки): эктодерма, энтодерма и мезодерма. Развитие губок и кишечнополостных заканчивается на стадии двух зародышевых листков. У всех остальных организмов, стоящих на эволюционной лестнице выше, развиваются три зародышевых листка. |
|
гистогенез и органогенез |
происходит образование тканей и органов |
Постэмбриональное развитие у животных может протекать по типу прямого и непрямого развития.
Прямое развитие имеет место у рыб, пресмыкающихся, птиц, а также беспозвоночных, яйца которых богаты питательными веществами, достаточными для завершения онтогенеза. Питание, дыхание и выделение у этих зародышей осуществляется также временными органами.
Особенности передачи наследственного материала от организма организму, и реализацию их в онтогенезе изучает генетика.
Генетика (от греч. «происходящий от кого-то») - наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин -- молекулярную генетику, экологическую генетику и другие.
Наследственность - способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа (растения, грибы, или бактерии) сохраняют в своих потомках характерные черты вида. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей их генетической информации. Носителями наследственной информации у организмов являются гены.
Ген - участок молекулы ДНК, несущий информацию о каком-либо признаке или свойстве организма
Генотип - совокупность всех генов, локализованных в хромосомах данного организма.
Аллели (аллельные гены) - состояния, формы данного гена, определяющие альтернативное развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом. Каждый ген может находиться в двух состояниях - доминантном (подавляющем, обозначается прописной буквой, например, А, D,W) или рецессивном (подавляемом, обозначается строчной буквой, например, а, н, d,w,x).
Гомозигота - диплоидная клетка или организм, гомологичные хромосомы которого несут одинаковые аллели данного гена (обозначается, например, АА, аа, нн,WW).
Гетерозигота - диплоидная клетка или организм, гомологичные хромосомы которого несут разные аллели данного гена (обозначается, например, Аа, Нн,Ww).
Фенотип - совокупность всех особенностей строения и жизнедеятельности организма.
Гибрид - половое потомство от скрещивания двух генотипически различающихся организмов.
Моногибридное скрещивание - скрещивание организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков (например, желтая и зеленая окраска семян у гороха).
Дигибридное скрещивание - скрещивание организмов, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков (например, желтая и зеленая окраска семян у гороха и гладкая и морщинистая поверхность семян гороха).
Работы Г. Менделя, Т. Моргана и их последователей заложили основы теории гена и хромосомной теории наследственности.
Основу исследований Г. Менделя, которые проводились, когда еще не были известны хромосомы, составляют скрещивания и изучение гибридов садового гороха. Г. Мендель начал исследования, располагая 22 чистыми линиями садового гороха, которые имели хорошо выраженные альтернативные (контрастирующие) различия между собой по семи парам признаков, а именно: форма семян (круглые - шероховатые), окраска семядолей (желтые - зеленые), окраска кожуры семян (серая - белая), форма бобов (выполненные - морщинистые)
Законы Менделя:
I закон Менделя. Закон единообразия гибридов первого поколения: при скрещивании организмов, различающихся по одной паре контрастных признаков, за которые отвечают аллели одного гена, первое поколение гибридов единообразно по фенотипу и генотипу. По фенотипу все гибриды первого поколения характеризуются доминантным признаком, по генотипу всё первое поколение гибридов гетерозиготное.
II закон Менделя. Закон расщепления: при моногибридном скрещивании во втором поколении гибридов наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1: около 3/4 гибридов второго поколения имеют доминантный признак, около 1/4 -- рецессивный.
III закон Менделя. Закон независимого комбинирования: при дигибридном скрещивании расщепление по каждой паре признаков у гибридов F 2 идет независимо от других пар признаков и равно 3:1, как при моногибридном скрещивании.
Задание 2. Решите задачи.
При скрещивании 2-х черных кроликов появился белый крольчонок. Чем это можно объяснить?
У кошек черный ген окраски шерсти (В) доминирует над геном рыжей окраски (b), а ген короткой шерсти (S) доминирует над геном длинной шерсти (s). Какова ожидаемая доля котят с черной короткой шерстью среди потомков, если кот будет иметь черную короткую шерсть (ВbSs), а кошка - черная с длинной шерстью (Bbss)?
Изменчивость - это общее свойство живых организмов приобретать новые признаки.
Различают наследственную и ненаследственную (модификационная) изменчивость/
Формы изменчивости
|
причины проявления |
значение |
||
|
Ненаследственная (модификационная изменчивость) |
изменение условий среды, в результате чего организм изменяется в пределах нормы реакции, заданной генотипом |
адаптация - приспособление к данным условиям среды, выживание, сохранение потомства. |
белокочанная капуста в условиях жаркого климата не образует кочана; породы лошадей и коров, завезенные в горы, становятся низкорослыми |
|
Наследственная (генотипическая) |
|||
|
Мутационная |
влияние внешних и внутренних мутагенных факторов, в результате чего происходит изменение в генах и хромосомах |
материал естественного и искусственного отборов, так как мутации могут быть полезными, вредными и безразличными, доминантные и рецессивные |
репродуктивная изоляция > новые виды, рода > микроэволюция. |
|
Комбинативная |
возникает стихийно в рамках популяции при скрещивании, когда у потомков появляются новые комбинации генов. |
распространение новых наследственных изменений, которые служат материалом для отбора. |
появление розовых цветков при скрещивании белоцветковых и красноветковых примул. |
|
Соотносительная (коррелятивная) |
возникает в результате свойства генов влиять на формирование не одного, а двух и более признаков |
постоянство взаимосвязанных признаков, целостность организма как системы |
длинноногие животные имеют длинную шею. |
Эволюция - необратимое и направленное развитие органического мира.
В основе современной теории эволюции лежит теория Ч. Дарвина. Но эволюционизм (теория эволюции или представление о развитии) существовал и до Дарвина.
Различают два направления эволюции.
Биологический прогресс - увеличение численности особей данной систематической группы (вида, рода, класса, семейства, отряда и др.), расширение ареала.
Биологический прогресс означает победу вида в борьбе за существование. Он является следствием хорошей приспособленности организмов к условиям окружающей среды. В настоящее время прогрессируют многие группы насекомых, цветковых растений и др.
Биологический регресс - уменьшение численности особей данной систематической группы, сужение ареала, сокращение видового разнообразия внутри группы.
Биологический регресс означает отставание в темпах эволюции о скорости изменения условий окружающей среды. Он может привести к вымиранию группы. Исчезли древовидные плауны и хвощи, древние папоротники, большинство древних земноводных и пресмыкающихся. Регрессивными сейчас являются род выхухолей, семейство гинкговых и др.
Существует 4 основных пути эволюции: ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация, гипергенез.
Ароморфоз - крупные эволюционные изменения, ведущие к подъему уровня биологической организации, к развитию приспособлений широкого значения, расширению среды обитания. Это развитие принципиально новых признаков и свойств, позволяющих группе организмов перейти на другую ступень эволюции. Пример: дифференциация органов пищеварения, усложнение зубной системы, появление теплокровности - все это снизило зависимость организма к окружающей среды. У млекопитающих и птиц появилась возможность переносить снижения температуры среды значительно легче, чем, например, рептилиям, которые теряют свою активность с наступлением холодной ночи или холодного периода года.
Ароморфозы сыграли важную роль в эволюции всех классов животных. Например, в эволюции насекомых большое значение имело появление трахейной системы дыхания и преобразование ротового аппарата (выход на сушу и разнообразное питание).
Идиоадаптация - частное приспособление организмов к определенному образу жизни без повышения общего уровня организации.
Организмы эволюционируют путем частных приспособлений к конкретным условиям среды. Такой тип эволюции ведет к быстрому повышению численности. Благодаря формированию различных идиоадаптаций животные близких видов могут жить в самых разных географических зонах. Например, представителей семейства волчьих можно встретить на всей территории от Арктики до тропиков. Идиоадаптация обеспечила расширение ареала семейства и увеличение числа видов.
Общая дегенерация - это процесс, который ведет к упрощению организмов, к регрессу.
Гипергенез - путь эволюции, связанный с увеличением размеров тела и непропорциональным переразвитием органов тела. В различные периоды в разных классах организмов появлялись гигантские формы. Но, как правило, они довольно быстро вымирали и наступало господство более мелких форм. Вымирание гигантов чаще всего связывают с нехваткой пищи, хотя некоторое время такие организмы могут иметь преимущество из-за своей огромной силы и отсутствия по этой причине врагов.
Приведите примеры основных путей эволюции
|
ароморфоз |
идиоадаптация |
общая дегенерация |
гипергенез |
||
|
Появление электрон-транспортных цепей (что обеспечило возможность фотосинтеза и аэробного дыхания) |
Галапагосские вьюрки (различные типы клювов) |
У двустворчатых моллюсков исчезновение головы |
|||
|
Появление белков-гистонов и ядерной оболочки (что обеспечило возможность митоза, мейоза и полового размножения) |
У собак невтяжные когти для ускорения бега, наличие хищных зубов, снижение температуры тела через усиленное ротовое дыхание (потовые железы отсутствуют) |
У свинного цепеня-солитёра - "потеря" пищеварительной системы. |
|||
|
Появление зародышевых листков у животных и дифференцированных тканей у растений (что привело к образованию систем органов) . |
У божьих коровок, саламандр - предостерегающая окраска |
Потеря зрения у кротов, протей, глубоководных |
|||
|
Появление осевого скелета - хорды |
1. Разнообразие организмов. Вирусы – неклеточные формы. 2. Воспроизведение организмов. 3. Онтогенез. 4. Генетика. Основные генетические понятия. 5. Закономерности наследственности. 6. Изменчивость признаков у организмов. 7. Вредное влияние мутагенов, алкоголя, наркотиков, никотина на генетический аппарат клетки. Наследственные болезни человека. 8. Селекция. Значение генетики для селекции. 8.1. Генетика и селекция. 8.2. Методы работы И.В. Мичурина. 8.3. Центры происхождения культурных растений. 9. Биотехнология, клеточная и генная инженерия, клонирование. Уважаемые посетители сайта! Обратите внимание: В разделах данного пункта меню "Материалы для подготовки" выложены очень хорошие материалы по программе подготовки к ЕГЭ. Весь теоретический материал, необходимый для качественной подготовки к ЕГЭ по биологии, сопровождаемый необходимой справочной информацией и тематическими тестами, собран в виде отдельной книги (в электронном формате). Ее название: "Биология. Вся теория для подготовки к ЕГЭ". Помимо тематических, книга содержит 2 полноценных теста с ответами - входной и итоговый, которые позволят Вам проконтролировать степень своей подготовки к экзамену. Учителям биологии и репетиторам книга даст достаточно материалов для полноценного обучения старшеклассников, контроля степени их готовности к сдаче ЕГЭ и позволит не держать на рабочем столе кипу учебников и сборников. В ближайшее время будут готовы еще несколько справочников и учебников для подготовки к ЕГЭ. Информацию о них Вы найдете в разделе верхнего меню "Платные материалы" и в блоке справа "Платное на сайте". Следите за новостями! С уважением, Ольга Орлова.
Статьи по теме:
|
