КАМЕНСКИЙ А.А., СОКОЛОВА Н.А., ДУБЫНИН
В.А.
Продолжение. См. No 11/2001
Устный экзамен по биологии в 9-м классе
Билет № 3
1. Органы кровообращения человека и
млекопитающих животных, их роль в транспорте
веществ
К органам кровообращения человека и
млекопитающих относят сердце и сосуды. Сердце
человека и млекопитающих четырехкамерное,
состоит из двух предсердий и двух желудочков.
Между правым предсердием и правым желудочком
находится трехстворчатый клапан, а между левым
предсердием и левым желудочком – двустворчатый
(митральный) клапан. Из левого желудочка выходит
аорта, а из правого – легочная артерия. На
границе этих сосудов и желудочков имеются
полулунные клапаны. Клапаны сердца обеспечивают
однонаправленный ток крови в сердце – от
предсердий к желудочкам и далее в артериальную
систему.
Стенка сердца состоит из трех слоев:
эндокарда (внутренний эпителиальный слой),
миокарда (средний мышечный слой) и эпикарда
(наружный слой, состоящий из соединительной
ткани и покрытый серозным эпителием). Основную
массу составляет миокард – поперечно-полосатая
мышца, которая по ряду признаков отличается от
поперечно-полосатой скелетной мышцы. Сердце
обладает автоматией – способностью
возбуждаться и сокращаться в отсутствие внешних
воздействий (скелетная мышца сокращается только
в ответ на нервные импульсы, которые приходят к
ней по нервным волокнам). Снаружи сердце покрыто
околосердечной сумкой – перикардом. Стенки
перикарда выделяют жидкость, которая уменьшает
трение сердца о перикард при сокращении.
В системе кровеносных сосудов
различают артерии, капилляры и вены. Артерии
несут кровь от сердца под большим давлением,
поэтому стенки этих сосудов толстые и упругие.
Капилляры – это самые тонкие сосуды, их стенки
состоят из одного слоя клеток. Через стенки
капилляров легко проникают различные вещества.
Вены несут кровь к сердцу под небольшим
давлением, поэтому их стенки тонкие и неупругие.
Внутри вен есть полулунные клапаны. Стенки вен
сжимаются мышцами. Это способствует току крови
по венам.
Все сосуды образуют два круга
кровообращения: большой и малый. Большой круг
начинается в левом желудочке. От него отходит
аорта, которая образует дугу. От дуги аорты
отходят артерии. От начальной части аорты
отходят коронарные сосуды, которые снабжают
кровью миокард. Часть аорты, находящаяся в
грудной клетке, называется грудной аортой, а та
часть, которая находится в брюшной полости, –
брюшной аортой. Аорта ветвится на артерии,
артерии – на артериолы, артериолы – на
капилляры. Из капилляров большого круга ко всем
органам и тканям поступают кислород и
питательные вещества, а из клеток в капилляры
поступают углекислый газ и продукты обмена. В
капиллярах кровь превращается из артериальной в
венозную. Капилляры сливаются в венулы, затем в
вены. В конце концов вся кровь поступает в
верхнюю и нижнюю полые вены, которые впадают в
правое предсердие.
Малый круг кровообращения начинается
в правом желудочке и заканчивается в левом
предсердии. Венозная кровь из правого желудочка
поступает в легочную артерию, затем в легкие. В
легких происходит газообмен, венозная кровь
превращается в артериальную. По четырем легочным
венам артериальная кровь поступает в левое
предсердие.
Таким образом сердечно-сосудистая
система обеспечивает непрерывное движение
крови, которое необходимо для всех органов и
тканей. По этой системе к органам и тканям
поступают кислород, питательные вещества, воду,
минеральные соли, с кровью к органам поступают
гормоны, регулирующие работу организма. Из
органов в кровь поступает углекислый газ,
продукты распада. Кроме того, система
кровообращения обеспечивает постоянство
температуры тела и внутренней среды организма
(гомеостаз), взаимосвязь органов, обеспечивает
газообмен в тканях и органах. Система
кровообращения выполняет также защитную
функцию, т.к. в крови содержатся антитела и
антитоксины.
2. Причины эволюции. Усложнение
хордовых в процессе эволюции
 В 1859 г. Ч.Дарвин в своем
гениальном труде «Происхождение видов путем
естественного отбора, или Сохранение
благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь»
писал, что основной движущей силой эволюции
является естественный отбор на основе
наследственной изменчивости. К факторам
естественного отбора в природе относятся
интенсивность размножения (чем она выше, тем
больше шансов у вида сохраниться и расширить
границы обитания) и борьба за существование.
Борьба за существование может быть
внутривидовой – это наиболее напряженная форма
борьбы, которая, однако, редко характеризуется
проявлениями жестокости, – и межвидовой, которая
может быть жестокой. Еще одна форма борьбы за
существование – это борьба с неблагоприятными
условиями среды. Дарвин писал, что естественный
отбор – это выживание наиболее приспособленных
видов. Через естественный отбор достигается
приспособление.
Фауна второй половины палеозоя (девон,
карбон, пермь)
Тип Хордовые в процессе эволюции
произошел, по-видимому, от какого-то свободно
плавающего двусторонне-симметричного животного.
Предполагают, что такие животные дали две ветви.
Одна ветвь пошла по пути приспособления к
малоподвижному образу жизни, тогда как другая
ветвь – к свободному образу жизни.
Для всех хордовых характерен осевой
скелет в виде хорды, которая находится над
кишкой. Над хордой находится нервная трубка, из
которой у позвоночных животных дифференцируется
головной и спинной мозг. В стенке глотки
закладываются жаберные щели. У водных форм они
сохраняются всю жизнь, а у наземных существуют
только на ранних стадиях онтогенеза (т.е.
индивидуального развития организма). В типе
Хордовые выделяют три подтипа: оболочники,
головохордовые и позвоночные. В этом типе
насчитывают около 40 тыс. видов, причем 38 тыс.
видов относится к подтипу позвоночных.
В подтипе Оболочники признаки
хордовых есть только в личиночной стадии.
Взрослые формы теряют эти признаки, некоторые
переходят к прикрепленному образу жизни
(например, асцидии).
К подтипу Головохордовые относится
ланцетник. Это небольшое животное (около 8 см),
которое обитает на мелководье морей. У
ланцетника есть все признаки хордовых, но при
этом сохраняются признаки, характерные для
беспозвоночных животных (сегментация мышц,
посегментное расположение органов выделения и
размножения, слабая связь выделительной системы
с кровеносной). У ланцетника нет головного мозга,
нет сердца; функцию сердца выполняет
пульсирующий брюшной сосуд.
Академик А.О. Ковалевский, изучая
подтип Головохордовые, установил, что ланцетник
– это промежуточный этап между беспозвоночными
и позвоночными животными.
Позвоночные (или черепные) животные
появились в ордовикском периоде палеозоя. К
современным позвоночным относят следующие
классы: Круглоротые, Хрящевые рыбы, Костные рыбы,
Земноводные, Пресмыкающиеся, Птицы,
Млекопитающие. Для всех этих животных характерен
общий план строения. Хорда у них постепенно
заменяется позвоночником, это создает прочную
опору для мощной мускулатуры. Для обеспечения
кислородом этой мощной, интенсивно работающей
мышечной системы потребовалось
совершенствование систем дыхания,
кровообращения, выделения. Совершенствовались
также органы чувств и центральная нервная
система. Особенно ярко эти изменения выражены у
позвоночных животных, перешедших к обитанию на
суше.
Выход позвоночных на сушу начался в
девоне, когда появились первые земноводные.
Земноводные произошли от древних кистеперых рыб
(в наше время сохранился только один
представитель этих рыб – латимерия). У
кистеперых рыб, как и у двоякодышащих рыб, было
жаберное и легочное дыхание. Кроме того, в
основании парных плавников у этих рыб есть
мясистая лопасть; скелет плавников кистеперых
напоминает скелет конечностей наземных
позвоночных. Древние земноводные
(лабиринтодонты, батрахозавры – обычно их
объединяют под общим названием стегоцефалы)
достигали больших размеров (длина черепа около
1 м), их туловище было покрыто костными щитками.
До середины карбона, когда появились
пресмыкающиеся, древние земноводные были
единственными наземными позвоночными животными.
Лабиринтодонт
Современные земноводные – это класс
подтипа позвоночных животных. Они сохраняют
тесную связь с водной средой, т.к. размножаются в
воде.
В связи с выходом на сушу у земноводных
развилось легочное дыхание (у рыб дыхание
жаберное, исключая двоякодышащих и кистеперых, у
которых дыхание не только жаберное, но может быть
и легочным). У земноводных в связи с переходом к
легочному типу дыхания появились два круга
кровообращения и трехкамерное сердце (у рыб –
один круг и двухкамерное сердце; исключением
являются опять-таки двоякодышащие и кистеперые).
Однако легкие у земноводных развиты слабо,
поэтому важную роль в газообмене играет кожное
дыхание. Кожа у современных земноводных голая,
имеет множество желез (у рыб кожа покрыта
чешуями). Кожа отделена от мышц, заполненными
жидкостью полостями, которые выполняют функцию
амортизаторов при передвижении по суше. Кроме
того, благодаря этому приспособлению снижается
риск высыхания и облегчается газообмен через
кожу.
Значительные изменения произошли у
земноводных в строении скелета. Большинство
земноводных не имеют хвоста (исключение – отряд
Хвостатые земноводные: тритоны, саламандры),
передвигаются с помощью задних конечностей,
прыжками. Голова подвижно сочленяется с
туловищем (появляется шейный отдел позвоночника
с одним шейным позвонком) – это улучшает
ориентацию в воздушной среде.
При переходе из водной среды в
воздушную вес тела и его частей по закону
Архимеда возрастает, поэтому в черепе
земноводных есть много хрящевых элементов,
жаберные дуги редуцируются – это позволяет
снизить нагрузку на скелет и мышцы. Ребра у
наиболее высокоорганизованных бесхвостых
земноводных тоже исчезают. Позвоночный столб у
земноводных в большей степени разделен на
отделы, чем у рыб: в нем есть шейный, туловищный,
крестцовый (представлен одним позвонком) и
хвостовой отделы (у рыб различают только
туловищный и хвостовой отделы; от туловищного
отдела у них отходят ребра).
Мышечная система у земноводных
организована гораздо разнообразнее, чем у рыб. У
земноводных почти исчезает сегментация мышц,
появляются разные группы мышц (например, мышцы
свободных конечностей, которых нет у рыб).
Сложнее устроена у земноводных и
нервная система: передний мозг у них крупнее
среднего, разделен на два полушария. Мозжечок
развит слабее, чем у рыб. Участки спинного мозга,
от которых отходят двигательные нервы, утолщены.
Совершенствуются и органы чувств. Появляется
среднее ухо (у рыб только внутреннее ухо) – это
позволяет воспринимать звуковые колебания в
воздушной среде. Глаза, прикрытые веками,
защищающими их от высыхания и засорения,
приспособлены к видению в двух средах: водной и
воздушной.
Размножение у земноводных происходит
в воде. Оплодотворение, как правило, наружное.
Развитие идет с метаморфозом. Из икринки
появляется личинка, очень похожая на рыбу. У нее,
как и у рыб, один круг кровообращения,
двухкамерное сердце, жаберное дыхание, есть
орган боковой линии, плавает она при помощи
хвоста. Такая личиночная стадия указывает на то,
что предками земноводных были древние рыбы.
Земноводные, как и рыбы, относятся к
анамниям – животным, у которых в процессе
эмбрионального (зародышевого) развития не
возникает зародышевой оболочки (амниона) и
особого зародышевого органа (аллантоиса).
К амниотам относятся пресмыкающиеся,
птицы и млекопитающие. Это высшие позвоночные, у
которых вокруг зародышей (эмбрионов) образуются
зародышевые оболочки. У этих животных зародыши
развиваются в яйцах, которые откладываются на
суше (пресмыкающиеся, птицы), или развиваются в
организме матери (млекопитающие).
У амниот продолжается
совершенствование и усложнение всех систем
организма. Так, у пресмыкающихся в желудочке
трехкамерного сердца начинает развиваться
перегородка (причем у наиболее
высокоорганизованных из них – крокодилов –
перегородка уже полная). Пресмыкающиеся, как и
низшие позвоночные, – пойкилотермные
(холоднокровные) животные. У птиц и млекопитающих
сердце полностью разделено на две половины –
правую венозную и левую артериальную. Это
способствует лучшему снабжению органов и тканей
кислородом. Птицы и млекопитающие –
гомойотермные животные (теплокровные).
Усложняются у них и нервная система, и органы
чувств.
У представителей разных классов
возникает целый ряд приспособлений (адаптаций) к
среде обитания. Появление таких адаптаций можно
проиллюстрировать на примере класса птиц. В
связи с приспособлением к полету у птиц
возникают изменения в скелете, которые, с одной
стороны, обеспечивают уменьшение массы тела, а с
другой стороны, приводят к упрочению скелета.
Облегчению скелета способствуют пневматические
(заполненные воздухом) трубчатые кости. Кости
скелета тонкие, прочные; в клюве у птиц нет зубов.
Упрочению скелета способствует развитие
сложного крестца – прочной опоры для задних
конечностей, срастание двух костей голени в одну,
соединение соседних ребер маленькими
клювовидными отростками и т.д. Для
прикрепления грудных мышц на грудине
развивается мощный киль. Адаптация затрагивает и
другие системы: у птиц очень короткий толстый
кишечник, нет мочевого пузыря, у самок птиц один
яичник – все это способствует уменьшению массы
тела. В дыхательной системе появляются воздушные
мешки, что обеспечивает в полете двойное дыхание,
предохраняет от перегревания, уменьшает трение
между органами, уменьшает плотность тела.
Существенные изменения происходят и в
организации нервной системы: у птиц хорошо
развиты зрительные бугры среднего мозга,
мозжечок, увеличиваются полушария мозга,
усложняется поведение.
Схема соотношения между ароморфозом,
идиоадаптацией и дегенерацией
Таким образом, в процессе эволюции
хордовых животных возникают как крупные
ароморфозы (т.е. такие изменения, которые ведут к
морфофизиологическому прогрессу), так и
идиоадаптации (т.е. частные приспособления,
выгодные только в данных условиях обитания).
Билет № 4
1. Внутренняя среда организма, ее
компоненты, их функции
Внутренняя среда организма – это
кровь, лимфа и тканевая жидкость, омывающая
клетки организма. Для внутренней среды
характерно относительное постоянство состава,
физических и химических свойств. Благодаря этому
создаются относительно постоянные условия
существования всех клеток и тканей организма
(гомеостаз). В поддержании гомеостаза участвуют
органы, которые доставляют необходимые для
нормальной работы организма вещества, и,
наоборот, удаляют из организма продукты распада.
Для поддержания гомеостаза необходимо
сохранение в организме относительно постоянного
количества воды и электролитов. Исходя из этого,
становится понятным, что одна из главнейших
ролей в поддержании гомеостаза принадлежит
крови.
Кровь – это жидкая соединительная
ткань. Она состоит из плазмы и форменных
элементов. Плазма – это жидкое межклеточное
вещество, форменные элементы – это клетки крови.
Плазма составляет 50–60% объема крови и на 90%
состоит из воды; остальное – это органические
(около 9,1%) и неорганические (около 0,9%) вещества
плазмы. К органическим веществам относятся белки
(альбумин, гамма-глобулин, фибриноген и др.),
жиры, глюкоза, мочевина. Благодаря наличию в
плазме фибриногена кровь способна к свертыванию
– важной защитной реакции, предохраняющей
организм от кровопотери.
Эритроциты, или красные кровяные
клетки, имеют двояковогнутую форму; их диаметр
7–8 мкм. В 1 мм3 крови их содержится 4–5 млн.
Суммарная поверхность всех эритроцитов примерно
в 1500 раз больше поверхности тела человека.
Эритроциты выполняют дыхательную функцию –
транспортируют кислород и частично углекислый
газ. Транспортная функция эритроцитов
обусловлена тем, что в них содержится белок
гемоглобин, в состав которого входит
двухвалентное железо. Разрушается гемоглобин в
печени и селезенке. Содержание гемоглобина в
крови составляет 130–160 г/л у мужчин и
120–140 г/л у женщин. При снижении содержания
гемоглобина развивается анемия. Образуются
эритроциты в красном костном мозге. У
млекопитающих и человека зрелые эритроциты не
содержат ядра. Их количество в крови
увеличивается при гипоксии (недостатке
кислорода) и уменьшается при анемии. Эритроциты
– это долгоживущие клетки крови: они живут 30–120
дней.
Вторая группа форменных элементов
крови – лейкоциты. Это бесцветные клетки. Они
содержат ядра и по размеру больше эритроцитов. В
1 мм3 содержится 5–8 тыс. лейкоцитов.
Образуются они в красном костном мозге и
селезенке, а также в лимфатических узлах.
Лейкоциты делятся на две группы:
зернистые (гранулоциты) и незернистые
(агранулоциты). К первой группе относятся
нейтрофилы (50–79% всех лейкоцитов), эозинофилы и
базофилы. Ко второй группе относятся лимфоциты
(20–40% всех лейкоцитов) и моноциты. Нейтрофилы,
моноциты и эозинофилы обладают наибольшей
способностью к фагоцитозу; они обеспечивают
клеточный иммунитет. Лимфоциты обеспечивают
гуморальный иммунитет. Лимфоциты могут жить
очень долго; они обладают «иммунной памятью», т.е.
усиленной реакцией при повторной встрече с
чужеродным агентом. Т-лимфоциты – это
тимус-зависимые лейкоциты. Среди них важную роль
играют T-киллеры, убивающие чужеродные клетки, а
также Т-хелперы, которые участвуют в развитии
иммунного ответа, взаимодействуя с
В-лимфоцитами. В-лимфоциты участвуют в
образовании антител.
Явление фагоцитоза было открыто
И.И. Мечниковым в 1882 г. В 1908 г. он получил
за это открытие Нобелевскую премию. Основная
функция лейкоцитов состоит в обеспечении
иммунитета организма. Кроме того, лейкоциты
играют роль санитаров, т.к. уничтожают погибшие
клетки. Число лейкоцитов увеличивается после
еды, при тяжелой мышечной работе, при
воспалительных процессах, инфекционных
болезнях. Уменьшение числа лейкоцитов ниже нормы
(лейкопения) может быть признаком тяжелого
заболевания.
Тромбоциты, или кровяные пластинки, –
самые мелкие форменные элементы крови. В 1 мм3
их содержится 200–400 тыс. Образуются они в
красном костном мозге. Основная функция
тромбоцитов – участие в свертывании крови. Это
обеспечивается тем, что при разрушении
тромбоцитов в плазму выходят факторы
свертывания крови. При тромбопении (снижении
числа тромбоцитов) свертываемость крови
снижается.
Лимфа – это бесцветная, почти
прозрачная жидкость. Однако лимфа грудного
протока и лимфатических сосудов кишечника через
6–8 ч после приема жирной пищи имеет
молочно-белый цвет, т.к. в ней содержатся
эмульгированные жиры, всосавшиеся в кишечнике.
Содержание белков в лимфе примерно в два раза
меньше, чем в плазме. В лимфе, как и в плазме крови,
содержится фибриноген, поэтому она способна к
свертыванию. Лимфа, оттекающая от разных органов
и тканей, имеет разный состав. Так, например,
лимфа в лимфатических сосудах желез внутренней
секреции содержит гормоны. В лимфе содержится
небольшое число лейкоцитов, которые попадают в
лимфу из кровеносных капилляров через тканевую
жидкость. При повреждении кровеносных
капилляров (например, при действии ионизирующей
радиации) в тканевую жидкость может поступить
значительное количество не только лейкоцитов, но
и эритроцитов, которые затем перейдут в
лимфатические капилляры. В лимфе грудного
протока содержится много лимфоцитов, которые
образуются в лимфатических узлах; с током лимфы
эти лимфоциты уносятся в кровь.
Лимфатические сосуды – это
«дренажная» система, удаляющая избыток тканевой
жидкости. Еще одна важная функция лимфатической
системы обусловлена тем, что оттекающая от
тканей лимфа проходит через лимфатические узлы.
В этих узлах задерживаются некоторые чужеродные
частицы, например, бактерии и даже пылевые
частицы. В лимфатических узлах образуются
лимфоциты, которые участвуют в создании
иммунитета.
Тканевая (или интерстициальная)
жидкость – это связующее звено между кровью и
лимфой. Она есть в межклеточных пространствах
всех тканей и органов. Из этой жидкости клетки
поглощают необходимые им вещества и, наоборот,
выделяют в нее продукты обмена. По составу она
близка к плазме крови, отличается от плазмы
меньшим содержанием белка. Состав тканевой
жидкости меняется в зависимости от
проницаемости кровеносных и лимфатических
капилляров, от особенностей обмена веществ
клеток и тканей. При нарушении лимфообращения
тканевая жидкость может накапливаться в
межклеточных пространствах; что приводит к
образованию отеков.
2. Организмы-паразиты. Особенности
организации и образа жизни паразитических
червей. Профилактика глистных заболеваний
человека
Слово паразитизм происходит от
греческого слова parasitos, что означает
«нахлебник». Это такая форма взаимоотношений,
когда один организм (паразит) использует другой
организм (хозяина) как среду обитания или
источник пищи. Паразит и хозяин не могут
принадлежать к одному и тому же виду. Паразитизм
существует на всех уровнях организации живой
материи. Паразитов подразделяют на облигатных
(обязательных) и факультативных (необязательных).
Паразитизм бывает временным (в этом случае
паразиты нападают на хозяев только для питания) и
постоянным (паразиты проводят в организме
хозяина большую часть жизни).
Для паразитов очень характерно
упрощение организации. Многие органы у них
полностью исчезают (например, органы
пищеварительной системы, органы чувств,
движения). В то же время другие органы
усложняются (органы половой системы,
прикрепления). Среди представителей многих типов
животных имеются паразиты. Например, у
простейших – это споровики, у плоских червей –
сосальщики и ленточные черви, у насекомых –
блохи, вши и многие другие.
Жизненные циклы у паразитических
организмов отличаются большой сложностью, часто
происходит смена хозяев. Отношения между
паразитическим организмом и организмом хозяина
подчиняются определенным экологическим законам.
Паразиты участвуют в регуляции численности
популяции хозяев, могут образовывать в организме
хозяина своеобразные сообщества –
паразитоценозы.
В организмах животных и человека
паразитируют многие плоские и круглые черви
(всего около 10 000 видов). У этих червей развился
целый ряд приспособлений к обитанию в
пищеварительном тракте организма-хозяина.
Сверху они покрыты плотной оболочкой (кутикулой),
которая защищает от действия пищеварительных
ферментов. У них часто есть специальные органы
прикрепления (крючки, присоски). Для этих червей
характерна чрезвычайно высокая плодовитость; в
процессе развития у них, как правило, происходит
смена хозяев. Упрощение строения этих червей
выражается в том, что у них очень слабо развита
нервная система. Исчезают некоторые органы
чувств, может отсутствовать пищеварительная
система и т.д. К наиболее опасным
представителям паразитических червей относятся
печеночный сосальщик, бычий и свиной цепни,
эхинококк, аскарида и др. Вред, приносимый
этими червями, связан с истощением ресурсов
организма хозяина и с тем, что в процессе обмена
веществ они выделяют ядовитые продукты, которые
отравляют хозяина – при сильном заражении может
наступить даже его гибель.
Методы защиты и борьбы с
паразитическими червями разрабатывают
ученые-паразитологи. Огромный вклад в
паразитологию внес академик К.И. Скрябин.
Основными мерами профилактики гельминтозов
можно считать следующие: очистка воды,
ветеринарно-санитарный контроль мяса и рыбы,
санитарный контроль за применением в качестве
удобрений фекалий, уничтожение переносчиков
(например, мух, которые могут переносить яйца
аскарид), соблюдение правил личной гигиены, а
также просветительская работа.
Билет № 5
1. Кровь, ее состав. Переливание крови
При крупных кровопотерях и некоторых
заболеваниях пациентам делают переливание
крови: кровь берут у донора и вводят в вену
реципиенту. При переливании крови необходимо
учитывать совместимость крови. У людей различают
четыре группы крови. У людей с I группой крови
эритроциты не имеют агглютиногенов (склеиваемых
веществ), а в плазме есть два типа агглютининов
(склеивающих веществ; их обозначают заглавными
буквами греческого алфавита: a – альфа и b – бета).
Из-за отсутствия агглютиногенов в эритроцитах
эту группу крови называют также нулевой (0).
Люди, имеющие группу крови 0 (таких людей около
40%), – универсальные доноры, но им самим можно
переливать кровь только группы 0, в противном
случае может произойти агглютинация, или
склеивание, эритроцитов.
В эритроцитах крови II группы, или
группы А, содержится агглютиноген А, а в
плазме – агглютинин b. В эритроцитах
III группы (группы В) содержится
агглютиноген В, а в плазме – агглютинин a.
Кровь людей II и III групп можно переливать
только людям с той же группой крови или же людям с
IV группой крови. В эритроцитах крови
IV группы (группы АВ) имеются агглютиногены А
и В; агглютининов в плазме крови этой группы
нет. Люди с IV группой крови (их около 6%) –
универсальные реципиенты, т.к. им можно
переливать кровь всех четырех групп.
Кроме того, при переливании крови надо
учитывать резус-фактор (Rh-фактор). Этот фактор
содержится в эритроцитах у 86% людей. Кровь этих
людей называют резус-положительной. Если такую
кровь перелить людям с резус-отрицательной (не
содержащей резус-фактора) кровью, то в крови у них
образуются специальные агглютиногены и
вещества, разрушающие эритроциты. Повторное
переливание резус-положительной крови вызовет
склеивание и разрушение (гемолиз) эритроцитов и
может привести к смерти. Именно поэтому каждый
человек должен знать не только свою группу крови
но и какая это кровь – резус-положительная или
резус-отрицательная.
2. Биологическое значение размножения
организмов. Семенное и вегетативное размножение
растений, их различия
Размножение – одно из основных
свойств всех живых организмов. Размножение
приводит к увеличению численности вида, его
распространению. При половом размножении
возникают организмы с иными свойствами, чем у
родительских особей. Размножение создает
условия для естественного отбора. Благодаря
размножению сохраняется жизнь на Земле.
Размножение может быть бесполым,
вегетативным (его иногда рассматривают как одну
из форм бесполого размножения) и половым. При
бесполом размножении у растений образуются
гаплоидные споры или зооспоры (подвижные споры у
водорослей). Вегетативное размножение
происходит за счет восстановления (регенерации)
целого организма из части.
Вегетативное размножение очень широко
распространено у растений. Низшие растения
(водоросли и лишайники) делятся участками
слоевища (таллома); колониальные водоросли
делятся также частями колонии; клетки
одноклеточных водорослей делятся пополам с
образованием перегородки. Вегетативное
размножение широко представлено и у высших
растений. Так, например, новые растения возникают
из участков стебля (ива, тополь), из
видоизмененных подземных побегов (участками
корневища размножается, например, пырей,
луковицами размножаются все луковичные
растения, например, лук, тюльпан и т.д.,
клубнями размножают картофель).
В сельском хозяйстве вегетативным
путем размножают очень многие растения
(картофель, виноград, луковичные культуры,
ягодные кустарники и т.д.).
Следует иметь в виду, что при
вегетативном размножении генотип новых особей
сходен с родительским. Изменение генотипа при
вегетативном размножении возможно только
вследствие мутаций.
Половое размножение (т.е. размножение с
участием половых гамет) есть у представителей
всех отделов растений, однако семена образуются
только у высших семенных растений (голосеменных
и покрытосеменных). Для голосеменных и
покрытосеменных растений, как и для всех высших
растений, характерно чередование в жизненном
цикле диплоидного бесполого поколения
(спорофита) и гаплоидного полового поколения
(гаметофита).
Спорофит семенных растений – это само
растение. На спорофите в результате мейоза
образуются гаплоидные микро- и мегаспоры.
Микроспоры дают начало мужскому гаметофиту –
пыльца.
Части цветка лилии
У голосеменных растений пыльца
формируется в пыльцевых мешках мужских шишек, а у
покрытосеменных – в пыльцевых мешках в
пыльниках тычинок. Она состоит из двух клеток –
вегетативной и генеративной. Мужские гаметы (два
спермия) образуются при делении генеративной
клетки. Из вегетативной клетки образуется
пыльцевая трубка, по которой продвигаются
спермии. Женский гаметофит у голосеменных
растений образуется в семязачатках, которые
находятся на чешуях женских шишек. Из четырех
образовавшихся в результате мейоза мегаспор
одна прорастает (три остальные редуцируются) и
образует ткань женского эндосперма (первичного
эндосперма). Это и есть женский гаметофит
голосеменных растений. В ткани эндосперма
образуются сильно редуцированные женские органы
– архегонии, в которых и развиваются женские
гаметы – яйцеклетки.
У покрытосеменных семязачатки (или
семяпочки) находятся внутри завязи. В них также
образуются четыре мегаспоры, из которых три
редуцируются, а оставшаяся делится несколько раз
митозом и образует восьмиядерный зародышевый
мешок – женский гаметофит покрытосеменных
растений. В зародышевом мешке одна из клеток
превращается в женскую гамету – яйцеклетку, два
гаплоидных ядра сливаются в центре зародышевого
мешка и образуют диплоидную центральную клетку,
а остальные клетки исчезают.
Процесс размножения у семенных
растений не зависит от внешней воды. У
голосеменных растений в оплодотворении
яйцеклетки участвует только один спермий (второй
редуцируется), а у покрытосеменных – оба спермия.
Один из них оплодотворяет яйцеклетку, при этом
образуется зигота, из которой начинает
развиваться зародыш. Второй спермий
оплодотворяет центральную клетку, из которой
образуется триплоидный эндосперм (вторичный
эндосперм) – питательная ткань зародыша. Это
явление было открыто и описано как двойное
оплодотворение цветковых растений
С.Г. Навашиным в 1898 г. У голосеменных
растений развивающийся зародыш питается тканью
женского (первичного) эндосперма.
Развитие зародыша у семенных растений
происходит в семени, которое образуется из
семязачатка (семяпочки). Семя одето семенной
кожурой, которая образуется из тканей
семязачатка. Семя голосеменных растений
представляет собой продукт и гаметофита, и
спорофита, а вот в состав семени покрытосеменных
растений гаметофит не входит, т.к. эндосперм у них
триплоидный. У голосеменных растений созревание
семени – процесс длительный (например, у сосны от
момента опыления до момента созревания проходит
около 1,5 лет). У покрытосеменных – семена
созревают в конце вегетационного периода. Семена
голосеменных растений лежат открыто на
поверхности чешуй, тогда как семена
покрытосеменных растений надежно защищены
стенками плода. Таким образом, покрытосеменные в
процессе эволюции приобрели целый ряд
прогрессивных черт: появление цветка и плода
было крупным ароморфозом в эволюции растений.
Голосеменные и покрытосеменные
растения объединяет общий способ размножения с
помощью семян. Произошли семенные растения от
семенных папоротников (появились в девонском
периоде протерозоя и полностью вымерли в меловом
периоде мезозоя). Предполагают, что в процессе
эволюции благодаря индивидуальной изменчивости
появились растения, у которых споры не выпадали
из спорангиев (как это происходит у высших
споровых растений), а прорастали в заростки
(гаметофиты) внутри спорангиев на спорофите.
Преимущества семенного размножения
перед размножением спорами состоит в том, что в
семенах содержится гораздо больше питательных
веществ и они лучше защищены, чем споры. С
появлением семян процесс размножения перестал
зависеть от внешней воды. Благодаря этому
семенные растения смогли распространиться по
всей Земле, они преобладают почти во всех
биоценозах.
Особенно широко распространены
покрытосеменные растения. Они играют важнейшую
роль в формировании растительного покрова Земли.
Обусловлено это прогрессивными изменениями:
появление цветка, наличие завязи, внутри которой
развиваются семязачатки с зародышевыми мешками,
развитие плода, наличие двойного оплодотворения.
Кроме того, у покрытосеменных растений
совершенствуется проводящая система, для них
характерно большее разнообразие всех
вегетативных органов, они представлены разными
формами (травянистыми, кустарниковыми и
древесными). В отделе покрытосеменных растений
насчитывается около 250 тыс. видов, а в отделе
голосеменных – около 800 видов.
Билет № 6
1. Защитные свойства организма.
Иммунитет. Борьба с инфекционными заболеваниями.
Профилактика ВИЧ инфекции и заболевания СПИДом
Защитные свойства организма
обусловлены целым рядом механизмов. К ним
относятся, например, способность крови и лимфы к
свертыванию, существование противосвертывающей
системы, способность сердечно-сосудистой
системы перераспределять кровоток в зависимости
от потребности органов в доставке кислорода,
способность кожи к защите внутренних органов от
действия ультрафиолетового излучения, барьерная
функция печени, обеспечивающая обезвреживание
ядовитых продуктов распада, и т.д. Одна из
важнейших задач организма – это защита от
генетически чужеродных веществ. Эту функцию
выполняет иммунная система организма.
Иммунитет (от латинского слова immunitas
– освобождение, избавление от чего-либо) – это
невосприимчивость организма к инфекционным и
неинфекционным агентам, у которых есть
антигенные свойства. Антигены – это чужеродные
органические вещества с высоким молекулярным
весом. При проникновении в организм антигены
могут вызывать образование специфических белков
– антител. Антигены соединяются с антителами,
которые возникли в организме под их влиянием. Эта
реакция называется реакция антиген–антитело.
Антигенные свойства есть у бактерий, вирусов,
некоторых ядовитых веществ. Антигенными
свойствами может обладать донорская кровь.
Различают следующие виды иммунитета.
Естественный врожденный иммунитет
передается по наследству. Так, например, люди
невосприимчивы к чуме рогатого скота, а кошки и
собаки – к столбнячному токсину.
Естественный приобретенный
иммунитет – когда организм получает иммунные
тела через плаценту или с материнским молоком.
Такой иммунитет приобретается пассивно.
Естественный активный
приобретенный иммунитет – в этом случае
антитела образуются после перенесенного
заболевания.
Искусственный активный иммунитет –
этот вид иммунитета вырабатывается при введении
вакцины (она содержит ослабленные или убитые
возбудители или их ядовитые продукты обмена –
токсины); такой иммунитет сохраняется очень
долго. Вакцинация была разработана французским
микробиологом Луи Пастером в 1881 г.
Искусственный пассивный иммунитет возникает
при введении лечебной сыворотки, уже содержащей
готовые антитела; такой иммунитет сохраняется
недолго.
Первая линия защиты организма от
возбудителей инфекционных заболеваний – это
кожа и слизистые оболочки. В выделениях потовых и
сальных желез содержатся вещества, которые
вызывают гибель возбудителей различных
заболеваний, – это естественные факторы
иммунитета (например, белок лизоцим, который есть
в слюне). К естественным факторам относятся и
интерфероны – белки, вырабатываемые клетками в
ответ на проникновение вирусов и препятствующие
их размножению. Воспаление – это тоже защитная
реакция организма на проникшую инфекцию.
Важный фактор иммунитета –
фагоцитарная активность лейкоцитов. Лейкоциты
делятся на две группы: зернистые (гранулоциты) и
незернистые (агранулоциты). К первой группе
относятся нейтрофилы (50–79% всех лейкоцитов),
эозинофилы и базофилы. Ко второй группе
относятся лимфоциты (20-40% всех лейкоцитов) и
моноциты. Нейтрофилы, моноциты и эозинофилы
обладают наибольшей способностью к фагоцитозу;
они обеспечивают клеточный иммунитет. Лимфоциты
обеспечивают гуморальный иммунитет. Лимфоциты
могут жить очень долго; они обладают «иммунной
памятью», т.е. усиленной реакцией при повторной
встрече с чужеродным агентом. Т-лимфоциты – это
тимус-зависимые лейкоциты. Среди них важную роль
играют T-киллеры, убивающие чужеродные клетки, а
также Т-хелперы, которые участвуют в развитии
иммунного ответа, взаимодействуя с
В-лимфоцитами. В-лимфоциты участвуют в
образовании антител. Из В-лимфоцитов образуются
плазматические клетки, которые и вырабатывают
антитела. При образовании комплекса
антиген–антитело антигены теряют свои
болезнетворные (патогенные) свойства.
Явление фагоцитоза было открыто
И.И. Мечниковым в 1882 г. В 1908 г. он получил
за это открытие Нобелевскую премию.
Инфекционные заболевания вызываются
патогенными бактериями (сыпной тиф, чума, холера,
сифилис, туберкулез, ангина и т.д.) или вирусами
(грипп, СПИД, герпес, гепатит, корь, бешенство,
оспа, энцефалит, многие злокачественные опухоли
и т.д.).
Меры борьбы с распространением
инфекционных заболеваний: химическая
дезинфекция, ультрафиолетовое облучение,
стерилизация (нагрев до 120°С), пастеризация
(нагрев продуктов несколько раз до 60–70°С),
уничтожение переносчиков, изоляция больных,
соблюдение мер личной гигиены. Заболевших
бактериальными инфекциями лечат антибиотиками,
а вирусными инфекциями – противовирусными
препаратами.
При эпидемии какого-либо
инфекционного заболевания необходимо проводить
вакцинацию, принимать препараты, активирующие
иммунную систему человека (например, интерферон).
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)
поражает Т-лимфоциты, которые относятся к группе
хелперов (помощников). Это резко подавляет
клеточный и гуморальный иммунитет. Развивается
иммунодефицитное состояние – организм
оказывается беззащитным перед возбудителями
инфекционных болезней, а также перед развитием
опухолей.
Заражение происходит от человека,
больного СПИДом (синдромом приобретенного
иммунодефицита), или от вирусоносителя
(ВИЧ-инфицицированного человека). Заражение
может произойти при половом контакте,
переливании крови, при использовании шприцев,
игл, медицинских инструментов, загрязненных
кровью больных СПИДом или вирусоносителей.
Основные группы риска – это наркоманы,
гомосексуалисты, проститутки, люди, больные
гемофилией (при этой болезни необходимо часто
переливать кровь и поэтому высока опасность
проникновения вируса СПИДа). Меры защиты –
здоровый образ жизни, тщательный контроль за
донорской кровью, обследование людей,
относящихся к группам риска, а также людей,
которые контактировали с ВИЧ-инфицированными
или больными СПИДом, применение одноразовых
шприцев, стерилизация хирургических
инструментов. Необходимо также соблюдение
правил личной гигиены и профилактики СПИДа.
2. Характеристика царства растений.
Роль растений в биосфере
Царство растений объединяет два
подцарства: Низшие растения и Высшие растения (по
другой систематике – три подцарства: Багрянки,
Настоящие водоросли и Высшие растения). К низшим
растениям относятся водоросли и лишайники, к
высшим – высшие споровые (моховидные и
папоротникообразные) и семенные (голосеменные и
покрытосеменные).
Начало развития растительного царства
на Земле можно отнести к архейской эре (примерно
3500 млн лет назад), в которой появились
синезеленые водоросли (их относят также к
цианобактериям, т.к. в клетках этих водорослей
еще не было оформленного ядра, т.е. они были
прокариотами – доядерными организмами).
Это были одноклеточные и
многоклеточные прокариотические организмы,
способные к фотосинтезу с выделением кислорода,
что привело к обогащению атмосферы Земли
кислородом, необходимым для всех аэробных
организмов. В протерозойской эре (примерно
2600 млн лет назад) господствовали зеленые и
красные водоросли. Водоросли – это низшие
растения, тело которых не расчленено на отделы и
не имеет специальных тканей (такое тело называют
талломом). Водоросли продолжали господствовать и
в палеозое (около 570 млн лет назад), однако в
силурийском периоде палеозоя появляются
древнейшие высшие растения – риниофиты (или
псилофиты). Эти растения уже имели побеги, но у
них еще не было листьев и корней. Размножались
они спорами и вели наземный или полуводный образ
жизни.
Первые сосудистые растения: риния (слева) и
зостерофиллум (справа)
В девонском периоде палеозоя
появляются моховидные и папоротникообразные
(плауны, хвощи, папоротники), а господствуют на
Земле риниофиты и водоросли. Моховидные и
папоротникообразные – это Высшие споровые
растения. У мхов появляются стебли и листья
(выросты стебля), однако корней еще нет; функцию
корней выполняют ризоиды – корнеобразные
отростки от стебля. В цикле развития мхов
преобладает гаплоидное поколение (гаметофит) –
это само растение мха. Диплоидное поколение
(спорофит) не способно к самостоятельному
существованию и питается за счет гаметофита. У
папоротникообразных появляются корни; в цикле их
развития преобладает спорофит (само растение), а
гаметофит представлен заростком – это маленькая
сердцевидная пластинка у папоротников или
клубенек у плаунов и хвощей. В древности это были
огромные древовидные растения. Размножение у
высших споровых невозможно без воды, т.к.
оплодотворение яйцеклетки у них происходит в
капельках воды, в которых подвижные мужские
гаметы – сперматозоиды – движутся к
яйцеклеткам. Именно поэтому вода для Высших
споровых – ограничивающий фактор: если не будет
капельной воды, размножение этих растений станет
невозможным.
Веточка примитивного хвойного
растения мезозоя – кордаита
В карбоне (каменноугольном
периоде) появляются семенные папоротники, от
которых в дальнейшем, как полагают ученые,
произошли голосеменные растения. Господствуют
на планете гигантские древовидные
папоротникообразные (именно они и дали залежи
каменного угля), а риниофиты в этом периоде
полностью вымирают.
 В пермском периоде палеозоя
появляются древние голосеменные растения.
Господствуют в этом периоде семенные и
травянистые папоротники, а древовидные
папоротникообразные вымирают. Голосеменные
растения относятся к семенным растениям.
Размножаются они семенами, которые не защищены
стенками плода (цветков и плодов у голосеменных
растений нет). Появление этих растений было
связано с поднятием суши и колебаниями
температуры и влажности. Размножение этих
растений уже не зависит от воды.
Одним из доминирующих деревьев карбона
был лепидодендрон
В мезозое (примерно 240 млн лет)
различают три периода – триасовый, юрский и
меловой. В мезозое появляются современные
голосеменные (в триасе) и первые покрытосеменные
(в юрском периоде). Господствующие растения –
голосеменные. Древние голосеменные растения и
папоротники в эту эру вымирают.
Появление покрытосеменных растений
было связано с целым рядом ароморфозов. У этих
растений появляется цветок – видоизмененный
укороченный побег, приспособленный для
образования спор и гамет. В цветке
осуществляется опыление, оплодотворение,
формируется зародыш и плод. Семена
покрытосеменных растений защищены
околоплодником – это способствует их сохранению
и распространению. При половом размножении у
этих растений происходит двойное
оплодотворение: один спермий оплодотворяет
яйцеклетку, а второй спермий – центральную
клетку зародышевого мешка, в результате чего
образуются зародыш и триплоидный эндосперм –
питательная ткань зародыша. Оплодотворение
происходит в зародышевом мешке, который
развивается в семяпочке, защищенной стенками
завязи.
Представитель флоры позднего девона и
карбона – семенной папоротник медуллоза
Среди покрытосеменных растений есть
травы, кустарники, и деревья. Вегетативные органы
(корень, стебель, лист) имеют множество
видоизменений. Для покрытосеменных характерна
высокая эволюционная пластичность. Их эволюция
шла очень быстро. Большую роль в этом сыграли
насекомые-опылители. Покрытосеменные –
единственная группа растений, образующая
сложные многоярусные сообщества. Это
способствует более интенсивному использованию
среды и успешному завоеванию новых территорий.
В кайнозойской эре (ее возраст
примерно 62–70 млн лет) на Земле господствуют
современные покрытосеменные и голосеменные
растения, а Высшие споровые растения
подвергаются биологическому регрессу.
Что же объединяет все растения?
Для всех растений характерна
способность к автотрофному питанию. Они сами
создают органические вещества в процессе
фотосинтеза, поглощая при этом углекислый газ и
выделяя в атмосферу кислород. Обусловлено это
тем, что клетки растений содержат
фотосинтезирующий пигмент – хлорофилл. Запасают
углеводы растения в виде крахмала.
Клетки растений имеют целый ряд
характеристик, отличающих их от клеток животных.
Растительная клетка имеет поверх клеточной
мембраны твердую клеточную оболочку, в которой
есть поры, – через них проходят
цитоплазматические нити, связывающие клетки
друг с другом. Большую часть растительной клетки
занимает одна или несколько вакуолей,
заполненных жидкостью. В цитоплазме
растительной клетки есть специфические
органоиды – пластиды (хлоропласты, хромопласты,
лейкопласты). Кроме того, есть и еще целый ряд
отличий (например, комплекс Гольджи в
растительной клетке организован иначе, чем в
животной клетке; в клетках голосеменных и
покрытосеменных растений нет центриолей; в
растительных клетках не обнаружены лизосомы).
Питаются растительные клетки с помощью
пиноцитоза, т.е. поглощают вещества только в
растворенном состоянии. Все это указывает на
очень существенные отличия растений от животных.
Как правило, растения прикрепляются к
субстрату (исключением является, например,
подвижная одноклеточная водоросль
хламидомонада), поэтому их движения ограничены.
Такие движения называют тропизмами (например,
положительный геотропизм у корня и
отрицательный – у стебля).
В жизненном цикле всех растений
происходит чередование гаплоидной (гаметофит) и
диплоидной (спорофит) фаз развития, при этом в
процессе эволюции растений доля фазы гаметофита
в жизненном цикле постепенно уменьшалась. Так,
например, у мхов само растение мха – это
гаметофит, а спорофит представлен спорогоном,
который не способен к самостоятельному
существованию и живет за счет гаметофита. А у
покрытосеменных растений спорофит – это само
растение, гаметофит же уменьшается до нескольких
клеток (пыльца и зародышевый мешок).
Еще одна важная особенность растений
заключается в том, что они расселяются в стадии
покоя, когда образуются споры или семена, тогда
как животные расселяются в активной фазе своего
развития.
Некоторые организмы имеют черты
строения и жизнедеятельности и растений, и
животных (например, эвглена зеленая, которая на
свету питается как автотроф, а в темноте – как
гетеротроф). Предполагают, что такой
одноклеточный организм, способный к смешанному
(миксотрофному) питанию, мог дать начало двум
ветвям живого мира – растениям и животным.
Растения в биосфере, по выражению
академика К.А. Тимирязева, выполняют
космическую роль. Объясняется это тем, что в
процессе фотосинтеза они способны усваивать
солнечную энергию и создавать органические
вещества (в биоценозах растения относятся к
продуцентам; создавая органику, они обеспечивают
кормом животных и пищей человека). В процессе
фотосинтеза растения выделяют кислород,
необходимый для жизни всем организмам, дышащим
кислородом (аэробным организмам). При
фотосинтезе растения поглощают углекислый газ,
включая его в круговорот веществ и уменьшая
парниковый эффект на планете. Растительные
сообщества создают среду обитания для животных.
Растения значительно влияют на климат планеты,
обеспечивают образование плодородного слоя
почвы, предотвращают эрозию почв. Растения
участвуют в формировании самых разных
экологических систем, т.к. ведут и наземный, и
водный образ жизни. Растения защищают нас от
шума, создают тень, улавливают пыль и вредные
вещества.
Продолжение следует
|