Что такое раздражимость каково значение избирательной реакции организмов для их
Подробное решение параграф § 2 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2014
1. Каково происхождение названия науки биологии?
Биология – греч. βιολογία; от др.-греч. βίος — жизнь + λόγος — учение, наука
2. Что вам известно о свойствах и сущности жизни?
– Обмен веществ и энергии
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое жизнь? Попытайтесь дать своё определение.
Жизнь как явление природы — величайшая загадка, которую человечество пытается решить уже многие тысячи лет.
Жизнь – это определенный набор химических элементов, образующих основные органические вещества – белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, которые поддерживают основные свойства организмов.
2. Назовите основные свойства живой материи.
– Единство элементного химического состава
– Единство биохимического состава
– Дискретность и целостность
– Наследственность и изменчивость
– Разражимость и движение
3. Объясните, в чём, по вашему мнению, заключаются принципиальные различия обмена веществами в неживой природе и у живых организмов.
Обмен веществом и энергией с окружающей средой: живые существа питаются, на этом основан пластический и энергетический обмен, поддерживают постоянство внутренней среды — гомеостаз и выделяют продукты жизнедеятельности в окружающую среду. При небиологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед.
4. Каким образом связаны наследственность, изменчивость и репродукция в обеспечении жизни на Земле?
Репродукция или размножение — это способность организмов воспроизводить себе подобных. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Это свойство обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений. Наследственность — способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Основой наследственности является относительное постоянство строения молекул ДНК. Изменчивость — свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же или другого вида. Изменчивость, обусловленная изменениями наследственных задатков — генов, создаёт разнообразный материал для естественного отбора, т. е. отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в природе. Это приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
5. Дайте определение понятия «развитие». Какие формы развития вы знаете?
Развитие – это преобразование организмов с течением времени, переход из одного состояния в другой более качественный.
– Индивидуальное развитие, или онтогенез, — развитие живого организма от зарождения до момента смерти. В процессе онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие обычно сопровождается ростом.
– Историческое развитие, или филогенез, — необратимое направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.
6. Вспомните из курса биологии животных, чем отличаются прямое и непрямое развитие.
Непрямое развитие — развитие, при котором из яйцевых оболочек появляется особь, внешне, образом жизни и питания непохожая на взрослые организмы и неспособная к размножению. Зрелости достигает в результате одного или нескольких превращений (метаморфозов). Выделяют два типа непрямого развития: с полным и неполным метаморфозом. При неполном метаморфозе в развитии отсутствует какая-либо стадия. При полном метаморфозе наблюдаются стадии: выходящая из яйцевых оболочек личинка, куколка, взрослая особь (имаго).
Прямое развитие — развитие, при котором особь, вышедшая из яйцевых оболочек, отличается от взрослого организма только размерами и ведёт тот же образ жизни, что и взрослые особи.
7. Что такое раздражимость? Каково значение избирательной реакции организмов для их приспособления к условиям существования?
Раздражимость — это способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние воздействия, т. е. воспринимать раздражение и отвечать определённым образом. Ответную реакцию организма на раздражение, осуществляемую при участии нервной системы, называют рефлексом. Организмы, у которых отсутствует нервная система, отвечают на воздействие изменением характера движения или роста, например, листья растений поворачиваются к свету. Избирательность означает способность определенным образом реагировать на опреде¬ленные стимулы. Она является необходимым свойством всякого нормального поведения. В результате в одних условиях организмы ре¬ализуют пищевые рефлексы, а в других — брачное, родительское, оборонительное и мно¬гие другие типы поведения.
8. В чём значение ритмичности процессов жизнедеятельности? Приведите примеры ритмических процессов в растительном и животном мире.
Суточные и сезонные ритмы направлены на приспособление организмов к меняющимся условиям существования. Наиболее известным ритмическим процессом в природе является чередование периодов сна и бодрствования. Некоторые отдельные свойства, рассмотренные нами, могут встречаться и в неживой природе — сталактиты растут, вода в реке движется, чередуются приливы и отливы. Но в совокупности все перечисленные свойства характерны только для живых организмов.
Подумайте! Вспомните!
1. Почему существует множество определений понятия «жизнь», но нет ни одного краткого и общепризнанного?
Так как определение понятию «жизнь» можно давать с разных точек зрения, например, с биологической, социальной, духовной, физической, химической, и т.д. общепризнанного понятия нет, так как все стороны определения важны в равной степени, и писывают процессы и явления, протекающие в жизни.
2. Объясните, как вы понимаете фразу: «Свойства системы не являются простой совокупностью свойств частей, её составляющих». Приведите примеры, доказывающие правильность этой фразы.
Все свойства системы тесно связаны между собой, что обеспечивает целостность живого. Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей (молекулы, органоиды, клетки, ткани, организмы, виды и т. д.), которые вместе образуют структурно-функциональное единство. Причём свойства целой системы не являются простой совокупностью свойств частей, её составляющих.
3. Вспомните материал курса «Человек и его здоровье» и назовите системы человека, которые обеспечивают гомеостаз. Какие структуры образуют эти системы?
Гомеостаз (от греч. «homoios» — подобный, одинаковый и «stasis» — состояние) — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека, животных и растений. Постоянство обеспечивается нейрогуморальными, гормональными, барьерными и выделительными механизмами. Например, выравнивание артериального давления осуществляется следующим образом: изменение давления крови воспринимается барорецепторами сосудов, сигнал о нём передаётся в сосудистые центры, изменение состояния которых ведёт к изменению тонуса сосудов и сердечной деятельности; одновременно раздражаются хеморецепторы сосудов, включающие систему нейрогуморальной регуляции, и кровяное давление возвращается к норме.
4. Приведите примеры увеличения численности объектов в неживой природе и объясните, почему эти процессы нельзя назвать размножением.
Увеличение количества осадков, рост кристаллов. При небиологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед. Назвать размножение нельзя, так нет специальных структур для размножения – спор, гамет, клеток, частей органов и т.д.
1.2 Сущность жизни и свойства живого
Вопрос 1. Что такое жизнь? Попытайтесь дать свое определение.
Жизнь — это активное поддержание и воспроизведение определенной структуры, которая обязательно включает белки, нуклеиновые кислоты и представляет собой открытую систему. Понятие открытой системы, в свою очередь, означает способность к обмену веществами и энергией с окружающей средой. Важнейший признак живых систем — использование внешних источников энергии в виде пищи, солнечного света и др. (см. также ответ на вопрос 1 к 2.10).
Вопрос 2. Перечислите основные свойства живой материи.
Выделяют следующие основные свойства живой материи:
единство элементного химического состава;
единство биохимического состава;
единство структурной организации;
дискретность и целостность;
обмен веществ и энергии;
способность к саморегуляции;
открытость;
размножение;
наследственность и изменчивость;
рост и развитие;
раздражимость и движение;
ритмичность.Вопрос 3. Объясните, в чем, по вашему мнению, заключаются принципиальные различия обмена веществами в неживой природе и у живых организмов.
В отличие от неживой природы, живые организмы способны накапливать необходимые вещества, а также энергию в форме особых химических соединений (АТФ). Кроме того, живые организмы способны трансформировать химические вещества и превращать простые соединения в более сложные при помощи ферментов (часто с затратой энергии). Так, например, из мономера глюкозы синтезируются полимеры крахмал, гликоген, целлюлоза. Живые организмы обладают способностью копировать наследственный материал. Такое копирование тоже является примером преобразования простых веществ (отдельных нуклеотидов) в более сложные (нуклеиновые кислоты). Специальный комплекс ферментов способен создать новую полинуклеотидную цепь по образцу материнской.
Вопрос 4. Каким образом связаны наследственность, изменчивость и репродукция в обеспечении жизни на Земле?
Способность живых организмов к репродукции (размножению) обеспечивает непрерывность жизни на Земле и преемственность поколений. Воспроизведение базируется на реакциях матричного синтеза, идущих на основе молекул ДНК. Постоянство строения ДНК обеспечивает наследственность — способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Изменчивость — это свойство, противоположное наследственности. Она определяется как способность организмов существовать в различных формах, меняя свои признаки. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, который приводит к возникновению новых проявлений жизни и новых биологических видов.
Вопрос 5. Дайте определение понятия «развитие». Какие формы развития вы знаете?
Развитие — это изменение строения и физиологии организма с течением времени. Принято выделять две основные формы развития — онтогенез и филогенез.
Онтогенез (индивидуальное развитие) — это развитие живого организма от зарождения до момента смерти. Обычно онтогенез сопровождается ростом.
Филогенез (историческое развитие) — необратимо направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и, как правило, прогрессивным усложнением жизни.
Вопрос 6. Что такое раздражимость? Каково значение избирательной реакции организмов для их приспособления к условиям существования?
Раздражимость — это способность организма реагировать на внешние воздействия и изменения собственной внутренней среды. Ответную реакция организма на раздражения, осуществляемую при участии нервной системы, называют рефлексом. Простейшие примеры рефлексов: гидра втягивает щупальца в ответ на прикосновение или сильное движение воды; человек отдергивает руку, дотронувшись до горячей поверхности; птенцы открывают клювы при появлении родителя на краю гнезда. Избирательность означает способность определенным образом реагировать на определенные стимулы. Она является необходимым свойством всякого нормального поведения. В результате в одних условиях организмы реализуют пищевые рефлексы, а в других — брачное, родительское, оборонительное и многие другие типы поведения.
Вопрос 7. В чем значение ритмичности процессов жизнедеятельности?
Биологические ритмы направлены на приспособление организмов к меняющимся условиям существования. В качестве основных можно выделить суточные и сезонные ритмы. К суточным относят циклические изменения сна и бодрствования, гормонального фона, интенсивности работы внутренних органов. Примерами сезонных ритмических процессов служат зимняя спячка, миграции птиц и рыб, размножение (брачные игры, постройка гнезда, воспитание потомства), линька — смена шерсти или перьев, цветение, плодоношение и листопад у растений (см. также ответ на вопрос 2 к 5.4).
Биология. Общая биология. Базовый уровень. Учебник для 10–11 класс (3 стр.)
Рассмотрим основные свойства живой материи.
Единство элементного химического состава. В состав живого входят те же элементы, что и в состав неживой природы, но в других количественных соотношениях; при этом примерно 98 % приходится на углерод, водород, кислород и азот.
Единство биохимического состава. Все живые организмы состоят в основном из белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.
Единство структурной организации. Единицей строения, жизнедеятельности, размножения, индивидуального развития является клетка; вне клетки жизни нет.
Дискретность и целостность. Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей (молекулы, органоиды, клетки, ткани, организмы, виды и т. д.), которые вместе образуют структурно-функциональное единство.
Обмен веществ и энергии (метаболизм). Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции (пластического обмена) – синтеза органических веществ в организме (за счет внешних источников энергии – света, пищи) и диссимиляции (энергетического обмена) – процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом.
Саморегуляция. Любые живые организмы обитают в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Благодаря способности к саморегуляции в процессе метаболизма сохраняются относительное постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов, т. е. поддерживается гомеостаз.
Открытость. Все живые системы являются открытыми, потому что в процессе их жизнедеятельности между ними и окружающей средой происходит постоянный обмен веществом и энергией (рис. 1).
Размножение. Размножение – это способность организмов воспроизводить себе подобных. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Это свойство обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений.
Наследственность и изменчивость. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Основой наследственности является относительное постоянство строения молекул ДНК.
Рис. 1. Закрытая (А) и открытая (Б) системы
Изменчивость – свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов существовать в различных формах, т. е. приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же вида. Изменчивость, обусловленная изменениями наследственных задатков – генов, создает разнообразный материал для естественного отбора, т. е. отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в природе. Это приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
Рост и развитие. Индивидуальное развитие, или онтогенез, – развитие живого организма от зарождения до момента смерти. В процессе онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие обычно сопровождается ростом.
Историческое развитие, или филогенез, – необратимое направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.
Раздражимость и движение. Раздражимость – это способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние воздействия, т. е. воспринимать раздражение и отвечать определенным образом. Ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы, называется рефлексом.
Организмы, у которых отсутствует нервная система, отвечают на воздействие изменением характера движения или роста, например листья растений поворачиваются к свету.
Ритмичность. Суточные и сезонные ритмы направлены на приспособление организмов к меняющимся условиям существования. Наиболее известным ритмическим процессом в природе является чередование периодов сна и бодрствования.
Некоторые отдельные свойства, рассмотренные нами, могут встречаться и в неживой природе – сталактиты растут, вода в реке движется, чередуются приливы и отливы. Но в совокупности все перечисленные свойства характерны только для живых организмов.
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое жизнь? Попытайтесь дать свое определение.
2. Перечислите основные свойства живой материи.
3. Объясните, в чем, по вашему мнению, заключаются принципиальные различия обмена веществами в неживой природе и у живых организмов.
4. Каким образом связаны наследственность, изменчивость и репродукция в обеспечении жизни на Земле?
5. Дайте определение понятия «развитие». Какие формы развития вы знаете?
6. Что такое раздражимость? Каково значение избирательной реакции организмов для их приспособления к условиям существования?
7. В чем значение ритмичности процессов жизнедеятельности?
1.3. Уровни организации живой материи. Методы биологии
Вспомните!
Какие уровни организации живой материи вам известны?
Какие вы знаете методы научных исследований?
Уровни организации живой материи. Окружающий нас мир живых существ – это совокупность биологических систем разной степени сложности, образующих единую иерархическую структуру. Причем следует отчетливо представлять, что взаимосвязь отдельных биологических систем, принадлежащих к одному уровню организации, формирует качественно новую систему. Одна клетка и множество клеток, один организм и группа организмов – разница не только в количестве. Совокупность клеток, обладающих общим строением и функцией, – это качественно новое образование – ткань. Группа организмов – это семья, стая, популяция, т. е. система, обладающая совершенно иными свойствами, нежели простое механическое суммирование свойств нескольких особей.
В процессе эволюции происходило постепенное усложнение организации живой материи. При образовании более сложного уровня предыдущий уровень, возникший ранее, входил в него как составная часть. Именно поэтому уровневая организация и эволюция являются отличительными признаками живой природы. В настоящее время жизнь как особая форма существования материи представлена на нашей планете несколькими уровнями организации (рис. 2).
Молекулярно-генетический уровень. Как бы сложно ни была организована любая живая система, в ее основе лежит взаимодействие биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, углеводов, а также других органических веществ. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: кодирование и передача наследственной информации, обмен веществ, превращение энергии.
Клеточный уровень. Клетка – это структурно-функциональная единица всего живого. Существование клетки лежит в основе размножения, роста и развития живых организмов. Вне клетки жизни нет, а существование вирусов только подтверждает это правило, потому что они могут реализовывать свою наследственную информацию только в клетке.
Тканевый уровень. Ткань – это совокупность клеток и межклеточного вещества, объединенных общностью происхождения, строения и выполняемой функции. В животных организмах выделяют четыре основных типа ткани: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную. В растениях различают образовательные, покровные, проводящие, механические, основные и выделительные (секреторные) ткани.
Органный уровень. Орган – это обособленная часть организма, имеющая определенную форму, строение, расположение и выполняющая конкретную функцию. Орган, как правило, образован несколькими тканями, среди которых одна (две) преобладает.
Рис. 2. Уровни организации живой материи
Организменный (онтогенетический) уровень. Организм – это целостная одноклеточная или многоклеточная живая система, способная к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов. Существование организма обеспечивается путем поддержания гомеостаза (постоянства структуры, химического состава и физиологических параметров) в процессе взаимодействия с окружающей средой.
Популяционно-видовой уровень. Популяция – совокупность особей одного вида, в течение длительного времени проживающих на определенной территории, внутри которой осуществляется в той или иной степени случайное скрещивание и нет существенных внутренних изоляционных барьеров; она частично или полностью изолирована от других популяций данного вида.
Раздражимость живых организмов
Каждое живое существо обменивается с окружающим миром не только веществами и энергией, но и информацией, и, конечно, обмен информацией происходит между клетками и органами внутри организма.
Раздражимость — это свойство живых организмов воспринимать различные воздействия (раздражители) и реагировать на них соответствующими изменениями на уровне клетки, ткани или всего организма. Раздражимость позволяет приспосабливаться к изменяющимся условиям жизни.
Реакции растений
В каком бы положении ни находилось семя в почве, корешок его проростка устремляется вниз, а стебелек вверх. Так проявляется геотропизм — реакция на земное притяжение, у корня она положительная, а у стебля — отрицательная. Когда стебелек оказывается над поверхностью почвы, он растет в сторону наибольшей интенсивности освещения, демонстрируя реакцию фототропизма.
Фототропизм выражается и в том, что листья растений разворачиваются перпендикулярно солнечным лучам и образуют листовую мозаику, чтобы избежать затенения друг другом. Фототропизм и геотропизм являются следствием миграции в тканях растений гормона роста — ауксина, который накапливается накапливается в затененных частях стебля, вызывая растяжение клеток, и стебель изгибается в нужную сторону.
Многим растениям свойственен также фотопериодизм (реакция на продолжительность светового дня), благодаря которой они зацветают в определенный месяц лета. Раскрытие и закрытие цветков, поникание листьев во время жары — все эти реакции растения обеспечиваются изменением упругости (тургора) клеток за счет заполнения их вакуолей влагой. Например, в основании листочков мимозы стыдливой есть утолщения, при прикосновении к которым из их клеток происходит отток воды, и листочки тут же поникают.
Нервная система
Многоклеточным животным и человеку свойственны более точные, быстрые и разнообразные реакции в ответ на раздражение. В процессе эволюции у них развилась нервная система, состоящая из специализированных клеток (нейронов) и нервных тканей, ответственных за восприятие внешних и внутренних раздражителей, анализ и хранение полученной информации, регулирование деятельности организма. Нервная система позвоночных состоит из центральной нервной системы, включающей головной и спинной мозг, а также периферической нервной системы — нервных узлов и нервов.
Центром управления жизнедеятельности является головной мозг, сюда поступает информация от органов чувств и спинного мозга. Периферическая нервная система состоит из соматической и вегетативной систем. Соматическая нервная система управляет работой мышц, ее деятельность у млекопитающих контролируется корой головного мозга. Вегетативная нервная система отвечает за работу внутренних органов, многие ее функции головному мозгу неподвластны.
Развитие нервной системы сопровождается развитием органов чувств, специализированных на восприятии определенных раздражителей: органов зрения, слуха, обоняния, осязания и т. д. Они воспринимают раздражения особыми рецепторами — чувствительными окончаниями нервных волокон или специальными клетками. Рецепторы передают информацию в центральную нервную систему. Например, зрительные раздражители воспринимаются сетчаткой глаза, нервные волокна передают импульс в головной мозг, а оттуда — к органу тела, меняющему свою деятельность в результате рефлекса.
Иван Петрович Павлов (1849—1936) — великий русский физиолог, создатель учения об условных рефлексах. Рефлексы — это реакции организма на раздражение рецепторов. Различают условные и безусловные рефлексы. Безусловные рефлексы (пищевой, половой, ориентировочный и т. д.) свойственны животным и человеку от рождения. Условные рефлексы более многочисленные и сложные, они приобретаются организмом индивидуально в процессе жизни, главную роль при их формировании играет головной мозг.
