КАМЕНСКИЙ А.А., СОКОЛОВА Н.А., ДУБЫНИН
В.А.
Продолжение. См. No 11, 12/2001
Устный экзамен по биологии в 9-м классе
Билет № 7
1. Изменение состава крови в большом и
малом кругах кровообращения
К органам кровообращения человека и
млекопитающих относят сердце и сосуды. 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, что 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.
Очищение крови от ядовитых продуктов
распада происходит в сосудах печени и почек.
Кровь от пищеварительного тракта, поджелудочной
железы и селезенки поступает в воротную вену
печени. В печени воротная вена разветвляется на
капилляры, которые затем снова объединяются в
общий ствол печеночной вены. Эта вена впадает в
нижнюю полую вену. Таким образом, вся кровь от
органов брюшной полости до поступления в большой
круг проходит через две капиллярные сети: через
капилляры самих этих органов и через капилляры
печени. Воротная система печени обеспечивает
обезвреживание ядовитых веществ, которые
образуются в толстом кишечнике. В почках тоже
имеется две капиллярные сети: сеть почечных
клубочков, через которую, плазма крови,
содержащая вредные продукты обмена (мочевину,
мочевую кислоту), переходит в полость капсулы
нефрона, и капиллярная сеть, оплетающая извитые
канальцы.
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, главным отличием в
составе крови в малом круге кровообращения
является то, что по артериальным сосудам малого
круга течет венозная кровь, содержащая много
углекислого газа, а по венозным сосудам малого
круга течет артериальная кровь, обогащенная
кислородом.
2. Выход позвоночных на сушу.
Усложнение организации земноводных по сравнению
с рыбами
Выход позвоночных на сушу начался в
девоне, когда появились первые древние
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 только черепа
у них была около 1 м), их туловище было покрыто
костными щитками. До середины карбона, когда
появились пресмыкающиеся, древние земноводные
были единственными наземными позвоночными
животными.
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 полостями,
заполненными жидкостью, – это уменьшает
опасность высыхания и служит в качестве
амортизаторов при передвижении по суше. Кроме
того, благодаря этому приспособлению
облегчается газообмен через кожу.
Значительные изменения произошли у
земноводных в строении скелета. Большинство
земноводных не имеет хвоста (исключение – отряд
хвостатые: тритоны, саламандры) и передвигается с
помощью задних конечностей, прыжками. Голова
подвижно сочленяется с туловищем (появляется
шейный отдел позвоночника с одним шейным
позвонком) – это улучшает ориентацию в воздушной
среде.
Передняя конечность кистеперой рыбы
Sauripterus (I и II) и пермской панцирной амфибии (III):
1 – гомолог плечевой кости, 2 – гомолог
лучевой кости, 3 – гомолог локтевой кости
Для снижения веса (при переходе из
водной среды в воздушную вес тела по закону
Архимеда возрастает) в черепе земноводных есть
много хрящевых элементов, жаберные дуги
редуцируются. Ребра у наиболее
высокоорганизованных бесхвостых земноводных
тоже исчезают. Позвоночный столб у земноводных в
большей степени разделен на отделы, чем у рыб: в
позвоночном столбе у них 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, у них
утолщены. Совершенствуются и органы чувств. В
органе слуха появляется среднее ухо (у рыб только
внутреннее ухо) – это позволяет воспринимать
звуковые колебания в воздушной среде. Глаза
прикрыты веками, защищающими их от высыхания и
засорения. Глаза земноводных 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).
Билет № 8
1. Работа сердца и ее регуляция.
Гигиена кровеносной системы
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.
Вскрытое сердце человека: 1 — левое
предсердие; 2 — лёгочные вены (показаны лишь
две) ; 3 — левый предсердно-жедудочковый
клапан (двустворчатый); 4 — левый желудочек; 5
— межжелудочковая перегородка; 6 — правый
желудочек; 7 — нижняя полая вена; 8 — правый
предсердно-желудочковый клапан (трехстворчатый);
9 — правое предсердие; 10 —
синусно-предсердный узел; 11 — верхняя полая
вена; 12 — предсердно-желудочковый узел
Стенка сердца состоит из трех слоев:
эндокарда – это внутренний эпителиальный слой,
миокарда – это средний мышечный слой и эпикарда
– это 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 в отличие от
миокарда 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 при
сокращении.
Нормальная электрокардиограмма – ЭКГ:
Р – возбуждение предсердий; QRS – возбуждение
желудочков;
Т – снижение активности работы желудочков
Работа сердца состоит в ритмическом
нагнетании в артериальную систему крови, которая
поступает в сердце из большого и малого кругов
кровообращения по венам (по полым венам венозная
кровь поступает в правое предсердие, а по
легочным венам – артериальная кровь в левое
предсердие). Камеры сердца в определенной
последовательности сокращаются (сокращение
сердца называют систолой) и расслабляются
(расслабление сердца называют диастолой). Первая
фаза – это систола предсердий, вторая фаза –
систола желудочков (предсердия в это время
расслаблены), третья фаза – общая диастола
предсердий и желудочков. Все три фазы вместе
составляют сердечный цикл. У взрослого человека
он длится в среднем 0,8 с (частота сердечных
сокращений 75 уд./мин), при этом первая фаза
длится 0,1 с, вторая – 0,3 с, третья – 0,4 с.
Такое попеременное сокращение и расслабление
позволяет миокарду работать в течение всей жизни
человека, не утомляясь.
Регуляция работы сердца
осуществляется нервным и гуморальным путем.
Нервная регуляция обеспечивается вегетативной
(автономной) нервной системой, ее двумя отделами
– симпатическим и парасимпатическим. Центр
симпатической регуляции сердца лежит в грудном
отделе спинного мозга. Здесь в боковых рогах
спинного мозга находятся тела первых
(преганглионарных) симпатических нейронов.
Длинные отростки этих нейронов
(преганглионарные аксоны) выходят за пределы
спинного мозга и образуют синаптические
переключения на телах вторых (постганглионарных)
симпатических нейронов, которые находятся в
симпатических ганглиях, образующих две
симпатические цепочки вдоль спинного мозга.
От тел постганглионарных нейронов
отходят постганглионарные симпатические аксоны,
которые заканчиваются в миокарде. Из окончаний
этих аксонов выделяется передатчик (медиатор)
норадреналин. Под влиянием норадреналина
увеличиваются частота и сила сердечных
сокращений (положительные хронотропный и
инотропный эффекты), возрастает возбудимость
миокарда, увеличивается скорость проведения
возбуждения. Все это приводит к увеличению
производительности сердца. Такие изменения
необходимы при физической нагрузке, при стрессе,
т.к. в этих случаях требуется усиление кровотока.
Центр парасимпатической регуляции
сердца лежит в продолговатом мозгу; там
находятся тела парасимпатических
преганглионарных нейронов. Аксоны этих нейронов
идут, не прерываясь, до сердца, т.к. тела
постганглионарных парасимпатических нейронов
лежат в самом сердце. Из окончаний этих аксонов
выделяется другой медиатор – ацетилхолин. Он
вызывает прямо противоположные эффекты
(отрицательные хроно- и инотропный эффекты,
уменьшение возбудимости, скорости проведения
возбуждения по миокарду). Парасимпатическая
система регулирует работу сердца в состоянии
покоя. Вегетативная регуляция сердца находится
под влиянием вышележащих отделов центральной
нервной системы.
В продолговатом мозгу лежит также
сосудодвигательный центр – он регулирует
просвет сосудов. Возбуждение этого центра
приводит к сужению (констрикции) сосудов.
Важную роль в регуляции
сердечно-сосудистой системы играют и
гуморальные факторы, связанные с жидкой средой
организма. Основной гормон, который регулирует
работу сердца и сосудов, – это адреналин. Он
синтезируется в клетках мозгового слоя
надпочечников. Эффекты адреналина те же, что и
эффекты симпатического медиатора норадреналина,
однако развиваются они медленнее. Гормоны
щитовидной железы тироксин и трийодтиронин
также увеличивают частоту сердечных сокращений.
Влияют на работу сердца и различные ионы, которые
поступают в него с током крови. Так, например,
ионы кальция усиливают, а ионы калия подавляют
работу сердца. Нервная и гуморальная регуляция
сердечно-сосудистой системы тесно
взаимосвязаны. Нервная регуляция обеспечивает
срочные влияния на сердце, гуморальная регуляция
оказывает более медленные и длительные
воздействия.
Гигиена сердечно-сосудистой системы
подразумевает развитие, тренировку и укрепление
этой системы. Благотворное влияние оказывает на
ее деятельность физическая работа на свежем
воздухе. Однако чрезмерные физические нагрузки,
особенно у нетренированного человека, могут
вызвать серьезные нарушения работы сердца и
сосудов. Наибольший вред приносят, конечно же,
никотин и алкоголь. Они отравляют миокард,
нарушают нормальную регуляцию сердца и сосудов.
Это выражается в возникновении спазмов
коронарных, т.е. питающих сам миокард, сосудов. В
результате из-за недостаточного кровотока в
миокарде может образоваться зона отмершей ткани,
или некроза, – возникнет инфаркт миокарда.
Следствием спазма сосудов может стать также
развитие гипертензии – стойкого повышения
артериального давления; это также влечет за
собой нарушение работы сердца.
К наиболее распространенным
заболеваниям сердца относятся ишемическая
болезнь сердца (в том числе – острый инфаркт
миокарда), воспалительные процессы в сердце
(миокардит, перикардит), пороки сердца. Нарушения
работы сердца часто выражаются в виде аритмий –
нарушений ритма сердца. Для исследования работы
сердца чаще всего применяют
электрокардиографию. Этот метод позволяет
оценить, как происходит возбуждение сердца, как
это возбуждение распространяется по проводящей
системе сердца.
2. Бактерии. Особенности их строения и
жизнедеятельности, роль в природе и жизни
человека
Бактерии – это царство, относящееся к
надцарству доядерных организмов, или прокариот
– одноклеточных организмов, в клетках которых
нет оформленного ядра. Функцию ядра у них
выполняет ядерное вещество – молекула ДНК,
свернутая в кольцо (нуклеоид). Нуклеоид
расположен в цитоплазме клетки.
В бактериальной клетке отсутствуют
митохондрии, пластиды и многие другие органоиды,
которые есть в эукариотических клетках (имеющих
оформленное ядро). Функции этих органоидов
выполняют полости, отграниченные мембраной
(мезосомы). В бактериальной клетке есть рибосомы.
Клетка отделена от окружающей среды мембраной и
плотной клеточной оболочкой. Иногда поверх
оболочки есть еще коллоидная (полужидкая)
капсула.
Схема строения прокариотической
клетки (бактериальная клетка в продольном
разрезе):
Гли – гранулы гликогена; Ж – жгутик; Кпс
– капсула; КСт – клеточная стенка; Ли –
липидные капельки; ПГМ –
поли-р-гидроксимасляная кислота; п– пили; Пз
– плазмида; ПМ – плазматическая мембрана;
ПФ – гранулы полифосфата; Р – рибосомы и
полисомы; Ц – цитоплазма Я – ядерное
вещество (нуклеоид); S – включения серы
Бактериальные клетки могут быть
разной формы: шаровидной (кокки), палочковидной
(бациллы), спиралевидной (спириллы), изогнутой
(вибрионы). Подвижные бактерии имеют один или
несколько жгутиков. Встречаются среди бактерий и
колониальные формы.
Размножаются бактерии делением клетки
пополам с образованием поперечной перегородки.
Сначала делится нуклеоид, затем цитоплазма. Но у
бактерий бывает и «половой» процесс, например,
конъюгация у кишечной палочки. При этом
происходит обмен генетической информацией.
Бактерии различаются по способам
питания (ассимиляции) и дыхания (диссимиляции).
Есть бактерии-гетеротрофы, которые питаются
готовой органикой, как животные и грибы. Среди
бактерий-гетеротрофов различают паразитов,
питающихся органикой живых организмов (это
болезнетворные бактерии), и сапрофитов,
питающихся мертвой органикой (бактерии гниения).
Существуют также бактерии-автотрофы,
способные сами синтезировать органические
вещества. К ним относятся бактерии, в цитоплазме
которых есть фотосинтезирующий пигмент,
например, бактериохлорофилл. В процессе
фотосинтеза эти бактерии не образуют кислорода,
т.к. источником протонов водорода у них служит не
вода, а сероводород или молекулярный водород.
Исключением здесь являются цианобактерии,
которые относят также к синезеленым водорослям.
Есть также бактерии, которые
синтезируют органические вещества, используя
энергию, выделяющуюся при окислении
неорганических соединений. Это
бактерии-хемотрофы (хемосинтетики). Процесс
хемосинтеза был открыт в 1887 г. великим русским
ученым С.Н. Виноградским.
По типу дыхания бактерии делят на
аэробы (им для дыхания необходим кислород) и
анаэробы (живут в бескислородной среде). Анаэробы
– это бактерии брожения (молочнокислого,
уксуснокислого, спиртового и др.). Брожение
играет большую роль в круговороте веществ в
природе и имеет важное практическое значение.
Бактерии часто образуют споры:
содержимое бактериальной клетки принимает форму
шара, вода удаляется, образуется новая оболочка.
В таком виде бактерии переносят неблагоприятные
условия существования. Споры служат также для
распространения бактерий.
Бактерии обитают везде. В воздухе они
поднимаются в верхние слои атмосферы (иногда до
30 км). В почве бактерии в основном живут в
плодородном слое (гумусе). В 1 г плодородной
почвы может содержаться до 3 млрд бактерий.
Азотобактерии, нитрифицирующие бактерии,
бактерии гниения играют важную роль в
почвообразовании.
Бактерии живут и в воде, особенно в
поверхностных слоях. Полезные водные бактерии
участвуют в минерализации органических остатков
в водоемах.
Болезнетворные (патогенные) бактерии
живут в организме человека, животных, растений.
Болезнетворные бактерии по типу питания
относятся к гетеротрофам-паразитам, т.к. они
питаются органическими веществами организма
хозяина. Эти бактерии вызывают бактериальные
инфекционные заболевания (холера, сыпной тиф,
чума, сап, ангина и т.д.). Пути передачи
болезнетворных бактерий могут быть разными:
водный, воздушно-капельный, контактный, через
предметы, которыми пользовался больной, через
переносчиков (например, грызуны могут быть
переносчиками чумы, тифа).
Возбудители могут передаваться и
через пищевые продукты. Например, бацилла Clostridium
botulinum размножается в бескислородной среде при
нарушении технологии консервирования продуктов.
Ее токсин (яд, который она выделяет в процессе
обмена веществ) – это белок, который плохо
расщепляется в пищеварительном тракте; 1 г
этого токсина достаточно, чтобы убить примерно
60 млрд мышей!
К мерам борьбы с инфекционными
заболеваниями относятся дезинфекция,
ультрафиолетовое облучение, стерилизация
(нагрев до 120 °С), пастеризация (нагрев
продуктов несколько раз до 60–70 °С),
уничтожение переносчиков, изоляция больных.
Инфекционные бактериальные заболевания лечат
антибиотиками.
Бактерии могут жить и в симбиозе с
другими организмами. Это бактерии, которые
поселяются в пищеварительном тракте животных и
человека и помогают расщеплять и усваивать пищу.
В кишечнике человека имеется микробная флора
(микрофлора) – это бактерии (кишечная палочка,
бифидобактерии, лактобактерии), которые
подавляют развитие патогенных бактерий,
синтезируют витамины (например, кишечная палочка
синтезирует необходимый для свертывания крови
витамин К), способствуют перевариванию пищи.
При подавлении микрофлоры антибиотиками может
развиться тяжелое состояние – дисбактериоз.
Главная роль бактерий в природе
заключается в их участии в круговороте веществ.
Только благодаря бактериям происходят
превращения веществ, без которых невозможна
жизнь на Земле. Благодаря бактериям и грибам
растительные остатки разлагаются с образованием
углекислого газа, который затем в процессе
фотосинтеза включаются вновь в состав
органических веществ. Благодаря бактериям
включаются в круговорот веществ азот и сера. Без
бактерий все имеющиеся на Земле атомы углерода и
азота оказались бы в связанном состоянии в телах
погибших организмов.
Человек в своей хозяйственной
деятельности широко использует различные
свойства бактерий. Так, способность бактерий
вызывать брожение (бактерии молочнокислого,
уксуснокислого брожения) используется для
приготовления соответствующих продуктов,
способность клубеньковых бактерий усваивать
атмосферный азот – для удобрения почвы,
обогащения ее азотными удобрениями, способность
бактерий синтезировать в процессе обмена
веществ витамины, аминокислоты и другие
соединения – в бактериальном синтезе этих
соединений в промышленном масштабе.
Бактерии – важный объект научных
исследований для генетиков, биохимиков,
биофизиков. Они широко используются в
современной биотехнологии.
Отрицательное значений имеют, прежде
всего, болезнетворные бактерии. Приносят вред
также бактерии, вызывающие порчу продуктов
(бактерии гниения и брожения).
Формы одноклеточных бактерий:
1 – микрококки, 2 – диплококки, 3 –
стрептококки, 4 – стафилококки,
5 – сарцины, 6 – палочковидные бактерии, 7
– спириллы, 8 – вибрионы
Бактерии существовали на протяжении
всей геологической истории Земли. Первыми
организмами на Земле были, по-видимому,
гетеротрофные бактерии. В архейской эре
цианобактерии (синезеленые водоросли) начали
выделять в атмосферу Земли кислород. Это создало
условия для существования на Земле организмов,
дышащих кислородом (аэробных организмов).
Билет № 9
1. Пищеварение, роль пищеварительных
желез. Значение всасывания питательных веществ
Пищеварение включает механическую
переработку пищи, ее расщепление с помощью
пищеварительных ферментов, всасывание
питательных веществ и выведение из организма
непереваренных остатков. Все эти процессы идут в
пищеварительном тракте.
В пище содержатся все необходимые для
организма питательные вещества: белки, жиры,
углеводы, минеральные соединения, вода, витамины.
Питательные вещества необходимы для построения
клеток и тканей организма, служат источником
энергии. Вода, минеральные соли и витамины входят
в состав клеток и тканей, участвуют в различных
процессах обмена веществ.
Пищеварительная система человека
В пищеварительном тракте различают
ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкий
и толстый кишечник, прямую кишку. В начальный
отдел тонкого кишечника – двенадцатиперстную
кишку – впадают протоки двух крупных
пищеварительных желез: печени и поджелудочной
железы. В ротовую полость открываются протоки
трех пар крупных слюнных желез (околоушной,
подъязычной и подчелюстной) и множество мелких
желез. В стенках желудка и кишечника также
имеется множество мелких пищеварительных желез.
Пищеварительные железы выделяют секреты –
пищеварительные соки. В них содержатся ферменты
– биологические катализаторы белковой природы.
Под влиянием пищеварительных ферментов и
некоторых других соединений происходит
расщепление пищи – сложные органические
соединения расщепляются до простых.
В ротовой полости происходит
механическая переработка пищи: пища
пережевывается зубами. У человека 32 зуба. Та
часть зуба, которая выступает над поверхностью
челюсти, называется коронкой. Она состоит из
дентина и покрыта эмалью. Эмаль – это плотное
вещество, она защищает зуб от повреждения.
На языке находится множество вкусовых
рецепторов: у корня языка расположены рецепторы,
воспринимающие горький вкус, на кончике языка –
рецепторы сладкого вкуса, по бокам языка –
рецепторы кислого и соленого вкусов.
В ротовой полости выделяется слюна. На
98–99% она состоит из воды и пищеварительных
ферментов – амилазы (расщепляет углеводы до
мальтозы) и мальтазы (расщепляет мальтозу на две
молекулы глюкозы). Ферменты слюны активны только
в щелочной среде. В состав слюны входят также
муцин (слизистое вещество) и лизоцим
(бактерицидное вещество). В сутки выделяется от 600
до 1500 мл слюны.
В желудке продолжается расщепление
пищи. В стенке желудка есть клетки, которые
выделяют пищеварительный фермент в неактивной
форме – пепсиноген. Эти клетки называют
главными. Пепсиноген переходит в активную форму
– пепсин – под влиянием соляной кислоты, которая
выделяется обкладочными клетками. Третий вид
клеток стенки желудка – добавочные – выделяют
мукоидный секрет, который защищает стенки
желудка от действия на них пепсина.
Пепсин – это фермент, который
расщепляет белки до пептидов. Кроме того, в
желудочном соке есть фермент (липаза), который
расщепляет жир молока; особенно важно наличие
этого фермента у грудных детей. Ферменты
желудочного сока не влияют на углеводы. Но
какое-то время расщепление углеводов
продолжается под действием ферментов слюны,
оставшейся внутри пищевого комка. Ферменты
желудочного сока активны в кислой среде. Объем
желудка у взрослого человека равен примерно
3 л.
Пища в желудке находится в течение
3–4 ч, затем она порциями переходит в тонкий
кишечник. В двенадцатиперстной кишке на пищу
действует поджелудочный сок. Это бесцветная
жидкость со щелочной реакцией. Он содержит
ферменты, которые действуют на разные виды пищи.
Липазы действуют на эмульгированные жиры,
расщепляя их до жирных кислот и глицерина,
амилаза и мальтаза – на углеводы, расщепляя их до
глюкозы, трипсин – на пептиды, расщепляя их до
аминокислот.
Эмульгирование жиров (дробление их на
мельчайшие капли, увеличивающее поверхность
взаимодействия жиров с ферментами) достигается
за счет желчи, которая синтезируется в печени.
Желчь скапливается в желчном пузыре, а затем по
желчному протоку поступает в двенадцатиперстную
кишку. Желчь также активирует липазы и усиливает
моторику кишечника.
В слизистой тонкого кишечника есть
множество желез, которые выделяют кишечный сок.
Ферменты этого сока действуют на разные виды
пищи.
Вслед за перевариванием пищи
начинается ее всасывание. Всасывание происходит
в основном в тонком кишечнике, на слизистой
оболочке которого имеются ворсинки. Внутри
ворсинок проходят кровеносные и лимфатические
сосуды. На 1 см2 поверхности слизистой
находится до 2,5 тыс. ворсинок, это увеличивает
поверхность всасывания до 400–500 м2.
Аминокислоты, глюкоза, витамины,
минеральные соли в виде водных растворов
всасываются в кровь, а жирные кислоты и глицерин,
образовавшиеся при расщеплении жиров, переходят
в эпителиальные клетки ворсинок. Здесь из них
образуются свойственные человеческому
организму молекулы жира, которые поступают
сначала в лимфу, а потом уже в кровь. В толстом
кишечнике главным образом всасывается вода.
Здесь в симбиозе с человеком живет огромное
количество бактерий. В кишечнике человека
имеется микробная флора (микрофлора) – это
бактерии (кишечная палочка, бифидобактерии,
лактобактерии), которые подавляют развитие
патогенных бактерий, синтезируют витамины
(например, кишечная палочка синтезирует
необходимый для свертывания крови витамин К),
способствуют перевариванию пищи. При их участии
расщепляется целлюлоза, которая проходит весь
пищеварительный тракт без изменений. При
подавлении микрофлоры антибиотиками может
развиться тяжелое состояние – дисбактериоз.
Значение всасывания заключается в том,
что благодаря этому процессу в организм
поступают все необходимые органические
вещества, минеральные соли, вода и витамины.
2. Основные систематические категории
растений и животных. Признаки вида
Все многообразие живых организмов
изучает систематика. Животные и растения
относятся к надцарству Ядерные организмы
(Эукариоты). В этом надцарстве выделяют царство
Растения, царство Животные и царство Грибы. В
царстве Растения выделяют подцарства (например,
подцарство Высшие растения). В подцарствах
различают отделы (например, отдел
Покрытосеменные растения в подцарстве Высшие
растения). Отделы делят на классы (например, в
отделе Покрытосеменные растения есть два класса:
Двудольные и Однодольные). Классы делят на
порядки (например, порядок Розоцветные в классе
Двудольные), порядки – на семейства (например,
семейство Крестоцветные в порядке Каперсовые).
Семейства делят на роды, а роды – на виды.
Царство Животные делится на
подцарство Простейшие и подцарство
Многоклеточные. В пределах этих подцарств
различают типы (например, тип Хордовые), которые
могут делиться на подтипы (в типе Хордовые
различают три подтипа: Оболочники,
Головохордовые и Позвоночные). Типы и подтипы
делятся на классы (например, в подтипе
Позвоночные различают классы Круглоротые,
Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные,
Пресмыкающиеся, Птицы, Млекопитающие). Классы, в
свою очередь, делятся на отряды (в ботанике им
соответствуют порядки), отряды – на семейства,
семейства – на роды, роды – на виды.
Существуют и дополнительные
систематические единицы (надклассы, подклассы,
надотряды, подотряды и т.д.). Вид – это
совокупность популяций, все особи в которых
имеют сходные морфологические, физиологические
и биохимические характеристики. Все особи
данного вида способны свободно скрещиваться и
давать плодовитое потомство.
Чарлз Дарвин определял вид как
совокупность сходных по строению особей, дающих
плодовитое потомство. Позднее были добавлены
следующие критерии вида: генетический
(одинаковый набор хромосом у всех особей вида);
физиологический (сходство физиологических
процессов); биохимический (сходство
биохимических процессов, т.е. сходство обмена
веществ в организме); географический (ареал,
который занимает данный вид); экологический
(условия, в которых существует вид),
морфологический (сходство строения).
Особи одного вида должны отвечать всем
этим критериям, т.к. по какому-то одному или
нескольким признакам нельзя определить, один и
тот же это вид или нет. Так, например, существуют
морфологически неотличимые виды-двойники
(например, два вида полевки: полевка обыкновенная
и полевка восточно-европейская); в природе есть
виды, которые скрещиваются и дают плодовитое
потомство (например, некоторые виды канареек),
и т.д.
Элементарная структура вида – это
популяция: совокупность свободно скрещивающихся
особей вида, живущих длительно на определенной
территории обособленно от другой популяции того
же вида. Можно сказать, что популяция – это
открытая генетическая система, а вид – закрытая
генетическая система.
Билет № 10
1. Дыхание растений, животных и
человека, его значение. Строение органов дыхания
человека и их функции
Дыхание – это одна из важнейших
жизненных функций большинства организмов,
включающая в себя поступление в организм
кислорода, использование кислорода для
получения энергии и выведение из организма
конечных продуктов дыхания, в основном
углекислого газа.
Подавляющее число живых организмов на
Земле относятся к аэробам, то есть они могут жить
только при наличии в окружающей среде кислорода,
который они используют для окисления веществ и
получения, таким образом, энергии. К аэробам
относятся: растения, большинство грибов,
подавляющее большинство простейших и
многоклеточных животных, некоторые бактерии.
Заметно меньше на нашей планете анаэробов –
организмов, способных жить в бескислородной
среде. К анаэробам относятся многие бактерии
(например, возбудители столбняка и газовой
гангрены), а также кишечные паразиты
(дизентерийная амеба, аскарида, ленточные черви).
Дыхание растений.
Дышат все органы и ткани растений. Семя
поглощает кислород даже при хранении, но
особенно интенсивно дышит развивающийся
зародыш. Корень поглощает кислород из почвы,
листья получают кислород через устьица, а
молодые стебли – через чечевички.
Дыхание животных.
Простейшие, кишечнополостные, губки,
многие черви дышат всей поверхностью тела.
Некоторые многощетинковые черви, большинство
моллюсков, ракообразные и рыбы поглощают
кислород из воды через жабры. Тело наземных
членистоногих (паукообразных и насекомых)
пронизано сетью трахей – трубочек, доставляющих
воздух от специальных дыхалец к тканям.
У земноводных появляются относительно
небольшие легкие, и дыхание частично происходит
через кожу. У рептилий дыхание происходит только
через легкие. У птиц также легочное дыхание,
причем в полете они используют специальные
воздушные мешки. Поэтому в полете у них
наблюдается так называемое двойное дыхание.
Все млекопитающие дышат при помощи
легких. Строение органов дыхания млекопитающих
можно рассмотреть на примере дыхательной
системы человека.
Органы дыхания человека.
Воздух вдыхается через нос. Носовая
полость состоит из извилистых носовых ходов,
имеющих большую площадь и выстланных ресничным
эпителием для выноса инородных частичек,
попавших в нос с воздухом. Из носовой полости
через носоглотку воздух попадает в гортань.
Основа гортани – щитовидный хрящ, прикрывающий
ее спереди. Так как рядом с гортанью начинается и
пищевод, ведущий в желудок, то при глотании
гортань рефлекторно прикрывается специальным
надгортанным хрящом, чтобы в нее не попадала
пища. Гортань также выстлана ресничным
эпителием. Между хрящами гортани расположены
особые складки – голосовые связки, просвет между
которыми может изменяться в широких пределах.
При выдыхании воздуха связки могут колебаться с
различной частотой, генерируя звук. Тембр голоса
зависит не только от толщины, длины и формы
голосовых связок, но и от формы и объема глотки,
носоглотки, ротовой полости, расположения языка
и т.д.
Из гортани воздух проходит в трахею –
трубку, передняя стенка которой образована
хрящевыми полукольцами, а задняя примыкает к
пищеводу. Трахея разветвляется на два бронха, а
те в свою очередь, многократно делясь, образуют
многочисленные ветви – бронхиолы. Бронхиолы
также многократно делятся, образуя грозди
мельчайших легочных пузырьков – альвеол,
заполненных воздухом, которые и образуют легкие.
Общая поверхность всех альвеол достигает 100 м2,
и все они оплетены капиллярами малого круга
кровообращения. Стенки альвеол образованы одним
слоем клеток. Каждое легкое покрыто
соединительнотканной оболочкой – легочной
плеврой, а стенки грудной клетки, в которой
расположены легкие, покрыты изнутри пристенной
плеврой.
Между двумя плеврами находится
небольшое, герметически замкнутое пространство,
в котором нет воздуха, – плевральная полость.
Давление в плевральной полости –
«отрицательное», то есть несколько ниже
атмосферного.
У человека, находящегося в спокойном
состоянии приблизительно один раз в четыре
секунды в нейронах дыхательного центра
продолговатого мозга возникают залпы импульсов,
идущие по нервным волокнам к межреберным мышцам
и диафрагме, которая ограничивает грудную
полость снизу. В результате этого мышцы
сокращаются и ребра приподнимаются, а диафрагма,
уплощаясь, опускается. Все это приводит к тому,
что объем грудной полости увеличивается. Легкие,
находясь в герметически замкнутом пространстве,
следуют за движениями грудной клетки и тоже
расширяются, всасывая воздух, – происходит вдох.
При вдохе кровь насыщается кислородом, который
практически мгновенно доходит до клеток
дыхательного центра – те перестают генерировать
дыхательные импульсы, и вдох прекращается: ребра
опускаются, диафрагма приподнимается, объем
грудной полости уменьшается, происходит выдох.
Газообмен в альвеоле
Мужчины вдыхают воздух
преимущественно за счет движений диафрагмы, а
женщины – за счет движений ребер. Объем воздуха,
поступающего в легкие человека при спокойном
вдохе, составляет около 500 см3. После
очень глубокого вдоха человек способен
выдохнуть 3500–4000 см3. Этот объем получил
название жизненной емкости легких. Однако и
после самого глубокого выдоха в легких человека
обязательно остается около 1000 см3
воздуха для того, чтобы альвеолы не слипались.
Во вдыхаемом воздухе содержится
примерно 21% О2, 79% N2, 0,03% СО2.
В легких около 5% О2 проходит через
тончайшие стенки альвеол и капилляров малого
круга и связывается с гемоглобином в
эритроцитах. Около 4% СО2, наоборот, выходит
из кровяного русла в альвеолы и выдыхается. Таким
образом, в состав выдыхаемого воздуха входят
примерно 16% О2, 79% N2, 4% СО2,
водяные пары.
Активность дыхательного центра
регулируется как различными химическими
веществами, приносимыми в дыхательный центр
кровью, так и нервными импульсами, приходящими из
различных отделов центральной нервной системы.
Специфическим возбудителем нейронов, вызывающим
вдох, является углекислый газ; при снижении
уровня СО2 в крови дыхание становится более
редким.
Если человек случайно вдохнет пары
веществ, раздражающих рецепторы слизистой
оболочки носа, глотки, гортани (аммиак, хлор
и т.п.), происходит рефлекторный спазм
голосовой щели, бронхов и задержка дыхания. При
раздражении дыхательных путей мелкими
инородными частицами – пылью, соринками,
избытком слизи – возникает чихание или кашель.
Таким образом, кашель и чихание в норме являются
защитными рефлексами, представляющими собой
резкие выдохи. При этом из дыхательных путей
выносятся раздражающие частицы.
При физической или нервной нагрузке
резко увеличивается частота дыхания, что
обусловлено увеличением затрат кислорода в
связи с увеличенными затратами энергии.
2. Грибы. Особенности их строения и
жизнедеятельности, роль в природе и жизни
человека
Грибы – это царство организмов,
имеющих ряд признаков и растений, и животных. К
настоящему времени известно около 100 тыс.
видов грибов.
Грибы нуждаются в готовых
органических соединениях (как животные), т.е. по
способу питания они являются гетеротрофами. У
грибов встречаются следующие три типа
гетеротрофного питания.
1. Грибы-паразиты питаются за счет
живых существ, поглощая их вещества и нанося им
при этом вред.
2. Грибы-сапрофиты питаются органическими
веществами мертвых организмов.
3. Грибы-симбионты получают органические
вещества от высших растений, отдавая им взамен
водный раствор минеральных солей, то есть
выполняя роль корневых волосков.
Грибы (как и растения) растут в течение
всей жизни.
Тело гриба образовано тонкими белыми
нитями, состоящими из одного ряда клеток. Эти
нити называются гифами. Все вместе гифы образуют
тело гриба, которое называют грибницей, или
мицелием. У некоторых грибов нет перегородок
между клетками, и тогда вся грибница
представляет собой одну гигантскую клетку.
Клетки грибов имеют клеточную стенку,
построенную из хитина. Запасным питательным
веществом у них чаще всего является полисахарид
гликоген (как у животных). Хлорофилла грибы не
содержат.
Грибы – очень древняя группа живых
существ, известная с силурийского периода
палеозойской эры. Возможными предками грибов
считаются древнейшие водоросли, утратившие
хлорофилл.
Строение плодового тела гриба.
1, 3 – разные стадии развития плодового тела, 2 –
плодовое тело в разрезе
(а – вольва, б – шляпка, в – остатки общего
покрывала, г – ножка, д – кольцо, е – пластинки)
Размножение у грибов может быть
бесполым и половым. Бесполое размножение может
быть либо вегетативным (например, частями
грибницы или отпочковыванием клеток, как у
дрожжей) либо при помощи специализированных
клеток – спор (у шляпочных грибов, мукора,
спорыньи).
Половое размножение происходит при
слиянии половых клеток – гамет. В результате
образуется зигота, из которой развивается
грибница.
Примеры грибов.
Шляпочные грибы – симбионты высших
растений. Плодовые тела образованы плотным
переплетением гифов. Нижняя часть шляпки может
быть образована пластинками (сыроежка, лисичка)
или трубочками (боровик, моховик), в которых
созревают споры. Около 200 видов шляпочных грибов
используется в пищу. Они содержат белки,
витамины, минеральные соли. Некоторые шляпочные
грибы ядовиты для человека: бледная поганка,
мухомор, сатанинский гриб. Шляпочные грибы
являются пищевой базой для многих животных.
Дрожжи, развиваясь на средах,
содержащих сахара, превращают их в этиловый
спирт и углекислый газ. Дрожжи используют в
пищевой промышленности: хлебопечении, виноделии,
пивоварении.
Пеницилл, или зеленую плесень, а также
некоторые другие плесневые грибы используют для
получения разнообразных антибиотиков – веществ,
подавляющих размножение и рост бактерий.
Спорынья – паразит хлебных злаков, она
не только разрушает колос, но и содержит ядовитые
для человека вещества, которые, однако,
используются и в лечебных целях.
Трутовик – паразит деревьев,
разрушающий кору и древесину.
Некоторые грибы являются паразитами
человека и животных, вызывающими заболевания,
называющиеся микозами (стригущий лишай, парша).
Грибы могут вызывать повреждения тканей, книг,
деревянных строений, а в некоторых случаях и
изделий из пластмасс и металла.
Роль грибов в природе и жизни человека
очень велика. Грибы являются основными
разрушителями (редуцентами) остатков отмерших
растений, играя важнейшую роль в круговороте
веществ в экологических системах.
Продолжение следует
|