Уровни организации живой материи

Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.
Клеточный. Клетка ? структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.
Организменный. Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии ? от момента зарождения до прекращения существования ? как живая система. На этом уровне возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций.
Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, в которой создается популяция ? надорганизменная система. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования ? процесс микроэволгоции.
Биогеоценотический. Биогеоценоз ? совокупность организмов разных видов 'и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.
Биосферный. Биосфера ? совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.


Предмет, методы, задачи биологии

Предмет, методы, задачи биологии
Биология ? наука о жизни, ее формах и закономерностях развития. Предметом ее изучения является многообразие вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строение (от молекулярного до анатомо-морфологического), функции, происхождение, индивидуальное развитие, эволюция, распространение, взаимоотношения друг с другом и окружающей средой.
Биология исследует общие и частные закономерности присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ и энергии, размножение, наследственность и изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, авторегуляция, движение и др.
В зависимости от объектов изучения в биологии можно выделить ряд направлений: вирусологию, микробиологию, ботанику, зоологию, антропологию и др. Эти науки исследуют особенности происхождения, строения, развития, жизнедеятельности, свойства, разнообразие и распространение на земном шаре каждого отдельного вида вирусов, бактерий, животных, растений и человека.
По структуре, свойствам и проявлениям индивидуальной жизни в биологии выделяют морфологию и анатомию (изучает формы и строение организмов), физиологию (анализирует функции живых организмов, их взаимную связь и зависимость от внешних и внутренних условий), генетику (изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов), биологию развития (изучает закономерности индивидуального развития организмов), эволюционное учение (исследует закономерности исторического развития органического мира), экологию (изучает образ жизни растений и животных в их взаимосвязи с условия-
окружающей среды). Химические реакции и физико-химические процесы в живых организмах, а также химический состав и физическую структуру биологических систем на всех уровня организации изучают биохимия и биофизика. Установить закономерности, незаметные при описании единичных процессов и явлений, позволяет биометрия, т.е. совокупность приемов планирования и обработки результатов биологических исследований методами математической статистики.
Жизненные явления на молекулярном уровне изучает молекулярная биология; структуру и функции клеток, тканей и органов ?цитология, гистология и анатомия; популяции и биологические особенности всех организмов, входящих в е? состав, ? популяционная генетика и экология; закономерности формирования, функционирования, взаимосвязи и развития высших структурных уровней организации жизни на Земле до биосферы в целом ? биогеоценология. Закомерности строения (структуры) и функционирования, единые для всех организмов независимо от их систематического положения, разрабатывает общая биология.
В настоящее время различают несколько структурно- функциональных уровней организации и изучения жизненных явлений: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организ-менный, популяционно-видовой и биосферно-биогеоценотический.
На молекулярном уровне исследуется роль биологически важных молекул (белки, нуклеиновые кислоты, липиды, поли-сахариды и др.) в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации, в обмене веществ и превращении энергии в живых клетках и других явлениях.
Клеточный уровень предусматривает изучение структурной организации клетки. Учение о клетке, или цитология, включающая цитоморфологию, цитофизиологию, цитогенетику и цитохимию, позволяет установить физиолого-биохимические и структурно-функциональные связи между клетками в различных тканях и органах.
На организменном уровне изучаются процессы и явления происходящие в особи (индивидууме), и механизмы согласован-
ного функционирования ее органов и систем, а также и взаимоотношения различных органов в жизнедеятельности организма, приспособительные изменения и поведение организмов в различных экологических условиях.
Популяционно-видовой уровень живого принципиально отличается от организменного. Если продолжительность жизни особей любого живого организма определена генетически и они неизбежно умирают, исчерпав запрограмированные возможности своего развития, то популяция способна при подходящих условиях среды развиваться неограниченно долго.
Изучение состава и динамики популяции, т.е. совокупности особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство с относительно однородными условиями обитания на молекулярном, клеточном и организменном уровнях, является предметом генетики, морфологии, фенологии, экологии и др.
На биосферно-биогеоценотическом, или экосистемном, уровне изучаются взаимоотношения организма и среды, миграция живого вещества, пути и закономерности протекания энергетических круговоротов и другие процессы, происходящие в биогеоценозах (экосистемах).
Основными методами биологии являются наблюдение (позволяет описать биологические явления), сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении, жизнедеятельности различных организмов), эксперимент или опыт (помогает исследователю изучить свойства биологических объектов), моделирование (имитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения), исторический метод (позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы).
Значение биологии как науки исключительно велико, так как познание исторического развития органическо мира, начиная от молекулярного уровня до биогеоценотического, играет определяющую роль в формировании материалистического мировоззрения и понимании коренных философско-методологических проблем (форма и содержание, целостность и целесообразность, прогресс и т.д.). Кроме того, биология способствует решению жизненно важных практических задач. Так, в частности, быстрые темпы роста населения планеты, постоянное уменьшение территорий, занятых сельскохозяйственным производством, привели к глобальной проблеме современности - производству пищи. Чтобы обеспечить потребности человека в пище, необходимо резко увеличить производство сельскохозяйственной продукции. Эту задачу способны решить такие науки, как растениеводство и животноводство, базирующиеся на достижениях генетики и селекции. Благодаря знанию законов наследственности и изменчивости можно создавать высокопродуктивные сорта культурных растений и пород домашних животных, что позволит интенсивно вести сельскохозяйственное производство и удовлетворять потребности населения планеты в пищевых ресурсах.
Биологические знания помогают в борьбе с вредителями и болезнями культурных растений, паразитами животных. Они играют важную роль в совершенствовании лесного и промыслового хозяйства, звероводства.
Достижения современной биологии нашли практическое применение в промышленном биологическом синтезе аминокислот, кормовых белков, ферментов, витаминов, стимуляторов роста и средств защиты растений, органических кислот и др.
С помощью методов генной инженерии биологами созданы организмы с новыми комбинациями наследственных признаков и свойств, например растения с повышенной устойчивостью к заболеваниям, засолению почв, способностью к фиксации атмосферного азота и др. Кроме того, генная инженерия положена в основу разработки принципов биотехнологии, связанной с производством биологически активных веществ (инсулин, антибиотики, интерферон, новые вакцины для профилактики инфекционных заболеваний человека и животных).
Теоретические достижения биологии широко применяются в медицине. Именно успехи и открытия биологии определили современный уровень медицинской науки. В частности, генети-
ческие исследования позволяют разрабатывать методы ранней диагностики, лечения и профилактики многих наследственных болезней человека (альбинизм, гемофилия, бесплодие, слабоумие и др.). С ними во многом связан и дальнейший прогресс медицины.
Решение таких важных проблем современности, как охрана окружающей среды, рациональное использование природных ресурсов и повышение продуктивности растительного мира, возможны только на основе биологических исследований. Они предусматривают выявление и устранение отрицательных эффектов воздействия человека на природу (загрязнение среды вредными веществами), определение режимов рационального использования резервов биосферы, вскрытие негативных последствий хозяйственной деятельности. Кроме того, задачей биологии является обеспечение сохранности биосферы и способности природы к самовоспроизведению.


Возникновение и развитие жизни на Земле. Проблемы решения вопроса о возникновении жизни.

Вопрос о происхождении жизни является главным во всех этапах развития естествознания. В решении данного вопроса происходит четкое размежевание идеалистических и материалистических воззрений. И в настоящее время все религиозные учения причину целесообразности живого видят в творческой воле создателя, который, как они утверждают, породил жизнь по определенному плану и направил ее развитие к конечному совершенству. Идеалистические учения объединяет то, что возникновение жизни на Земле в них связывается с возникновением интеллекта, т. е. жизнь ? это интеллект плюс материя. Такая постановка вопроса не может служить основанием для научного решения проблемы происхождения жизни. Выходом из этого идеалистического тупика являете диалек-тико-материалистическое учение, утверждающе, что в мире нет ничего, кроме постоянно движущейся и развивающейся материи, и что жизнь ? это особая форма данного движения, закономерно возникающего на определенном этапе эволюционного развития материи. С таких позиций формулу жизни можно представить следующим образом: материя - жизнь - интеллект. Иными словами по своей природе жизнь всецело материальна: она не порождается интеллектом, а, наоборот, интеллект являете следствием ее прогрессивного развития.
Среди первых попыток человечества объяснить причины возникновения жизни следует назвать гипотезы самозарождения, основоположником которых был древнегреческий мыслитель Аристотель (384?322 до н. э.). Он полагал, что живое возникло из неживого под влиянием божественной силы ? энтелехии. Мыслители Древнего мира, Средневековья предполагали, что рыбы и лягушки возникают из ила, черви ? из гниющего мяса, гусеницы?из земли и т. д. Вплоть до середины 19 в. естествоиспытатели считали, что микроорганизмы зарождаются самопроизвольно.
Первое экспериментальное определение теории самозарождения было сделано итальянским ученым Ф. Реди (1626? 1698) в опытах с гниющим мясом (если не дать возможности мухам садиться на мясо, то их личинки, "черви", не развиваются).
С открытием микроорганизмов сторонники теории самозарождения стали утверждать о произвольном возникновении микробов. Против этих утверждений выступил французский ученый Л. Пастер, который показал в 1860 г., что питательные бульоны, освобожденные от микроорганизмов, могут сохраняться годами и в них не обнаруживаются никакие признаки жизни. После опытов Л. Пастера стало очевидным, что существующие формы жизни, какими бы простыми они ни были не могут возникать путем самозарождения. На основани этого предположения был выдвинут тезис об извечном существовании жизни во Вселенной и ее заносе на Землю из космоса. В 1895 г. с аргументацией данной точки зрения выступил шведский ученый С. Аррениус (1859-1927/ Высказывалось также предположение о заносе зародышей живых организмов на Землю с метеоритами, однако все попытки доказать это на фактах не увенчались успехом. Концепции вечности жизни и ее заноса на Землю не объясняли механизм возникновения жизни на других планетах Вселенной.
Принципиальное диалектико-материалистическое решение вопроса о сущности жизни на Земле дал Ф. Энгельс, который писал: "Жизнь есть способ существования белквых тел, и этот способ существования состоит по своем существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел". Он охарактеризовал жизнь как одну из форм движения материи, а именно ? биологическую, находящуюся на более высоком уровне, чем механическая, физическая, химическая. Кроме того, Ф. Энгельс считал, что развитие живого из неживого является естественной закономерностью, что жизнь возникла из неживого в процессе эволюции нашей планеты на определенном этапе ее существования.
Современное представление о возникновении жизни на Земле базируется на двух принципиальных предпосылках: 1) жизнь не была занесена на Землю извне; 2) живые существа на Земле не могли возникнуть путем самозарождения.


Естественная теория возникновения жизни.

Начало систематической разработки проблемы возникновения жизни на Земле положил в 1924 г. А. И. Опарин в книге "Происхождение жизни". Он предпринял попытку сформулировать естественную теорию возникновения жизни на Земле, которую рассматривал как результат длительного эволюционного развития материи. Основные положения теории А. И. Опарина получили научное подтверждение и дальнейшее развитие. Согласно этой теории, в процессе возникновения жизни на Земле условно можно выделить четыре этапа:
1) первичное образование на Земле простейших органических веществ из газов первичной атмосферы; 2) абиогенный синтез важнейших органических соединений с образованием цепей белков и нуклеиновых кислот;
3) образование фазообособленных систем органических веществ, отделенных от внешней среды мембранами;
4) возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого, и их эволюция.
Первые три этапа относятся к периоду химической эволюции, а с четвертого начинается биологическая эволюция. Рассмотрим каждый из этих этапов.
На первом этапе чрезвычайно важным был переход неорганических соединений углерода, водорода и азота в простые органические вещества (аммиак, метан и др.) в результате тех же химических и физических законов, которые действуют на Земле и ныне.
В 1922 г. А. И. Опарин впервые высказал предположение, что органические вещества на нашей планете должны были образовываться абиогенным путем, задолго до появления на ней жизни. Этот вывод вытекал из данных о составе звездных атмосфер, а также метеоритов, в которых удалось обнаружить углеводороды. Абиогенное происхождение углеводородов и циана, явившееся первой ступенью в развитии органической материи, в настоящее время не вызывает сомнения. Данные астрономии, геофизики, астрофизики свидетельствуют, что и сегодня на планете повсеместно образуются органические вещества, совершенно независимо от живых организмов. Условия, некогда существовавшие на безжизненной Земле, во многом отличались от современных. Это касается прежде всего состава первичной атмосферы Земли. Вначале в ней отсутствовал свободный кислород, что обеспечивало беспрепятственный доступ к земной поверхности ультрафиолетового излучения и создавало больше возможности для разнообразных фотохимических процессов. А. И. Опарин полагал, что первичная земная атмосфера находилась в восстановленном состоянии и на определенном этапе своего развития должна была содержать, кроме газообразного водорода и паров воды, восстановленные
10
соединения углерода в виде метана, циана и азота в виде аммиака.
По мнению Дж. Оро (1956), образование органических соединений во Вселенной происходило в результате воздействия тепловой энергии, энергии ионизирующего и ультрафиолетового излучения, а также электрических разрядов.
На втором этапе в первичной атмосфере Земли кислород накапливался за счет разложения воды и водяного пара под влиянием ультрафиолетовых лучей Солнца. С момента насыщения атмосферы кислородом начались процессы окисления восстановленных соединений, вследствие чего образовались метиловый спирт, формальдегид, муравьиная и уксусная кислоты. Эти вещества вместе с водой попадали в Первичный океан, где соединялись с аммиаком, цианистым водородом, давали начало образованию аминокислот и соединений типа аденина.
Данную точку зрения экспериментально подтвердили ряд исследователей. Так, С. Миллер (1953) осуществил синтез аминокислот при пропускании электрических разрядов через смесь газов, предположительно составляющих первичную атмосферу Земли (водород, пары воды, метан, аммиак). Дж. Оро (1963) абиогенным путем удалось синтезировать аденин, гуанин, пиримидин, рибозу и дезоксирибозу. С. Поннамперума (1963) доказал, что абиогенным путем можно синтезировать АТФ. В дальнейшем была осуществлена полимеризация мономерных компонентов с образованием первичных полипептидов и полинук-леотидов, что особенно важно для подтверждения теории Опарина.
На третьем этапе химическая эволюция продолжалась и материалом для нее служили накопившиеся в большом количестве углеводороды. Основная масса их возникла при формировании земной коры, незначительная часть была занесена с ко-метным и метеоритным материалом. Согласно подсчетам Г. Юри (1952) и К. Сагана (1961), за период в миллиард лет концентрация органических веществ, синтезированных в атмосфере и оседавших в водах Мирового океана, должна была достигнуть 1 %. Таким образом, на определенном этапе существования Земли эти воды превратились в своеобразный "первичный бульон", содержащий наряду с неорганическими солями разнообразные органические вещества.
В 1924 г. А. И. Опарин высказал предположение, что образующиеся при смешивании растворов различных белков и других высокомолекулярных веществ коллоидные гели могли обособиться и явиться формой организаци многомолекулярных систем, которые стали объектом эволюции, приведшей к возникновению жизни. Коллоидные гели Г. Бунгенберг де Ионг (1936) назвал коацерватными веществами, а явления их отслаивания?коацервацией. Механизм этого процесса, а также физико-химические свойства коацерватных капель были детально изучены. Оказалось, что общей чертой любой многомолекулярной системы, выделившейся из "первичного бульона" было наличие определенной поверхности (мембраны), которая отделила эту систему от окружающего раствора. Такие вероятности могли возникать в результате физико-химических процессов. Кроме того, было установлено, что коацерваты или другие подобные им структуры обладают избирательной адсорбционной способностью к различным органическим веществам. Они могли включать в себя ферментные белки, катализирующие превращения веществ коацерватной капли. В результате нарушалось равновесие концентрации веществ в капле и окружающей среде. Это автоматически превращало капли в открытые микросистемы и обусловливало постоянный обмен их веществ со средой. Появление таких систем, вероятно, явилось предпосылкой для возникновения среди них "естественного отбора", который способствовал сохранению наиболее устойчивых систем. Эти системы А. И. Опарин назвал "пробионтами".
На четвертом этапе завершилась эволюция пробионтов и появились примитивные организмы, обладающие генетическим и белкосинтезирующим аппаратами, которые обеспечивали им наследуемый обмен веществ. Первые организмы были гетеротрофами, т. е. использовали для жизнедеятельности аби-огенные органические молекулы. Однако в связи с этим уменьшилась концентрация последних в окружающей среде и посте-
12
пенно стали развивать преимущественно организмы, способные сами синтезировать, органические вещества из неорганических. Таким путем, вероятно, около 2 млрд. лет назад возникли первые фотосинтезирующие клетки (прокариоты типа циа-нобактерий), способные использовать световую энергию для синтеза органических соединений из углекислого газа и воды с выделением кислорода. Таким образом, жизнь, возникшая на Земле, изменила те условия, которые сделали возможным ее появление. Дальнейшая эволюция жизни на Земле шла от про-кариот к эукариотам и многоклеточным организмам, т. е. от простого к сложному.
Историческое развитие органического мира осуществлялось по двум направлениям: биологическому прогрессу и биологическому регрессу.
Биологический прогресс характеризуется возрастанием приспособленности организмов к условиям среды, что способствует увеличению численности вида, расширению его ареала, образованию новых разновидностей и видов. К биологическому прогрессу может привести усложнение организации живых организмов (классы позвоночных, отделы растений), так и ее упрощение (некоторые паразитические черви, например, утратившие кишечник свиной и бычий цепни, лентец широкий). Следовательно, для успешного существования вида приемлемо и упрощение его организации.
Биологический прогресс может осуществляться в результате ароморфозов, идиоадаптаций и дегенерации. В ходе эволюции они сочетаются и закономерно сменяют друг друга.
Ароморфоз ? это усложнение строения и функций организма, обусловливающих повышение общего уровня организации и жизнеспособности. Так, возникновение четырехкамерного сердца обеспечило теплокровность птицам и млекопитающим и вследствие этого ? их расцвет. Появление цветка и плода определило широкое распространение покрытосеменных. Ароморфоз не является прямым приспособлением, а повышает интенсивность жизнедеятельности организмов, обусловливая тем самым относительную независимость от условий среды. В процессе эволюции ароморфозы возникали сравнительно редко и способствовали формированию новых крупных систематических групп ? типов, классов. Так, эволюция растительного мира сопровождалась появлением фотосинтеза, выходом растений на сушу (специализацией тканей и органов), формированием цветка, семени, плода, развитием двойного оплодотворения. Эволюция животного мира была обусловлена развитием таких ароморфозов, как двусторонняя симметрия тела, хорда, выход животных на сушу, легочное и трахейное дыхание, пятипалая конечность, разделение артериального и венозного токов крови (формирование трех- и четырехкамерного сердца), образование волосяного покрова, теплокровности, диафрагмы, зубов, млечных желез, внутреннего оплодотворения, внутриутробного развития, второй сигнальной системы.
Идиоадаптации представляют собой частные приспообле-ния к условиям среды, полезные в борьбе за существование, но не изменяющие уровня организации живого существа. Они возникают на базе ароморфозов при выходе в новую среду обитания. Идиоадаптации (многочисленные преобразования клювов и крыльев, развитие пятипалой конечности) дали громадное разнообразие видов птиц, млекопитающих.
Дегенерация, или упрощение организации, тоже может вести к биологическому прогрессу. Например, вследствие паразитизма у ряда организмов утрачиваются некоторые органы. Так, у ленточных червей исчезли органы чувств, пищеварительная система, у повилики ? корни и листья. Упрощение организации приводит к увеличению численности вида.
Один из факторов биологического прогресса - деятельность человека, способствующая, с одной стороны расцвету культурных растений и животных, а с другой - появлению сорняков, вредителей и паразитов растений, животных и человека.
Биологический регресс приводит к снижению уровня приспособленности к условиям обитания, т. е. к уменьшению численности вида, сокращению его ареала и вымиранию. Так исчезли древние папоротники, древовидные плауны и хвощи, большинство древних земноводных и пресмыкающихся. Мощным фактором биологического регресса является деятельность человека. Регресс может быть вызван прямым истреблением отдельных видов (странствующий голубь, зубр, многие орхидеи и кактусы), сокращением ареалов и численности при освоении новых территорий (дрофа, белый журавль-стерх, многие хищные птицы).
Соотношение различных направлений эволюции и путей их осуществления изучили А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен.
История развития органического мира тесно связана с эволюцией планеты Земля, которая, согласно современным данным, образовалась около 5 млрд. лет назад, а жизнь на ней возникла около 3,8 млрд. лет назад.
В геологической истории Земли различают промежутки времени различной длительности, получившие название "геологические эры". Их принято делить на периоды. Геологический возраст эр и периодов рассчитывают по содержанию в пробе породы гелия и свинца. Каждые эра и период характеризуются определенным уровнем развития живых организмов.
На сегодняшний день описано далеко не все разнообразие жизненных форм, хотя основные этапы их эволюции установлены достаточно полно.


Учение о клетке. Понятие и функции клетки.

Все живые организмы состоят из клеток, которые отличаются по размеру, форме, происхождению и функциям. Чаще всего встречаются клетки размером 10?10 мкм (1 мкм = 0,001 мм), реже ? 1 ? 10 мм и очень редко ? 10?20 см (яйцеклетки страусов, пингвинов, гусей) даже 1 м и более (нервные клетки). По форме различаю округлые, овальные, многогранные, звездчатые, дисковидные и другие клетки.
По количеству клеток организмы делятся на одно- и многоклеточные. Одноклеточные организмы состоят из одной клетки, которая обладает всеми свойствами живой системы: она осуществляет обмен веществ и энергии, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на действие внешних раздражителей, способна к движению. Она является наименьшей структурной и функциональной единицей живого. Примерами одноклеточных организмов являются бактерии, грибы (дрожжи, мукор), амеба, инфузория и многие водоросли (хламидомонада, хлорелла).
Многоклеточные организмы включают огромное количество клеток, которые выполняют разные функции и на этой основе объединяются в ткани (например, нервные и мышечные у животных или образовательные, покровные и основные ткани у растений). Комплексы тканей в свою очередь образуют органы. Будучи связанными функционально, органы образуют организм. В большинстве случаев в результате такой специализации отдельные клетки не могут существовать вне организма.


История создания клеточной теории.

Открытие клетки принадлежит английскому ученому Р.Гуку, который в 1665 г. в сконструированном им микроскопе впервые рассматривал тонкий срез пробки. На срезе четко просматривалась структура, похожая на пчелиные соты, построенные из ячеек. Элементы тонкого слоя пробки Р.Гук назвал латинскими словом ?се11и!а?, что означает ячейка, или клетка. Значительный вклад в изучение клетки внес А. Левенгук, открывший в 1674 г. одноклеточные организмы, в том числе бактерии. В 1831 г. английский ботаник Р.Броун обнаружил в клетках ядро. Это открытие послужило важной предпосылкой для установления сходства между клетками растений и животных.
В 1838-1839 гг. немецкие ученые ботаник М.Шлейден и зоолог Т.Шванн обобщили имевшиеся знания о клетке в единую теорию, утверждавшую, что клетки, содержащие ядра, представляют собой структурную и функциональную основу всех живых существ.
Клеточная теория получила дальнейшее развитие в трудах немецкого ученого Р.Вирхова, внесшего в 1858 г. существенное дополнение: клетка может возникнут только из предшествующей клетки в результате ее деления. Кроме того, русский ученый К. Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих и установил, что все многоклеточные организмы начинают свое развитие из одной клетки. Это открытие показало, что клетка ? не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов.
Идея о том, что все организмы построены из клеток стала одним из наиболее важных теоретических достижений в истории биологии, поскольку создала единую основу для изучения всех живых существ. На клеточном уровне даже наиболее отдаленные виды весьма схожи по строению и биохимическим свойствам, что указывает на общность их происхождения и эволюционного развития.
Дальнейшие успехи науки о клетке связаны с усовершенствованием приборов и развитием физических и химических методов исследования. Комплексное использование электронного микроскопирования и микрохимических методов анализа позволило в мельчайших деталях изучить строение и химический состав всех структурных компонентов клетки ? ядра, митохондрий, хлоропластов, рибосом и др. Кроме того, это дало возможность доказать неразрывную связь между структурой клетки и ее функцией.
С самого начала развития представлений о клеточном строении возникал вопрос о соотношении клетки и целого организма. С одной стороны, предполагалось, что жизнедеятельность организма представляет собой сумму функционирующих клеток, с другой ? утверждалось, что их существование является качественно отличным и обусловлено ?жизненной силой?. Благодаря открытию митотического деления и молекулярной биологии сформировали современные представления о структуре и функциях клетки, о клеточном уровне в иерархии живой природы.
Современная клеточная теория включает следующие положения:
1) клетка как элементарная живая структура, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению, лежит в основе строения и развития живых организмов; 2) клеткам присуще мембранное строение;
3) размножение клеток происходит путем их деления и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
4) у всех организмов клетки построены по единому принципу, сходны по химическому составу и характеру химических реакций, основным явлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
Цитология бурно развивается и в наши дни, благодаря чему мы имеем достаточно точные представления о химическом составе, строении и функциях всех частей тела клетки.


Химическая организация клетки.

Ученые-химики обнаружили, что в состав клетки входит около 70 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева, встречающихся и в неживой природе. Это одно из доказательств общности живой и неживой природы. Однако соотношение химических элементов, их вклад в образование веществ, составляющих живой организм, и в какой-либо неодушевленный объект резко отличаются.
В зависимости от того, в каком количестве входят химические элементы в состав веществ, образующих живой организм, принято выделять несколько групп атомов.
Первую группу (около 98 % массы клетки) образую четыре элемента: водород, кислород, углерод и азот. Их называют макроэлементами. Это главные компоненты всех органических соединений. Вместе с двумя элементами второй группы ? серой и фосфором, являющимися необходимыми составными частями молекул биологических полимеров (поли ? много; мерос ? часть) ? белков и нуклеиновых кислот, их часто называют биоэлементами.
В меньших количествах в состав клетки, кроме упомянутых фосфора и серы входят 6 элементов: калий и натрий, кальций и магний, железо и хлор. Каждый из них выполняет важную функцию в клетке. Например, ?, К и С1 обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ и проведение импульса по нервному волокну; Са и Р участвуют в формировании костной ткани, определяя прочность кости. Кроме того, Са ? один из факторов, от которых зависит нормальная свертываемость крови. Железо входит в состав гемоглобина ? белка эритроцитов, участвующего в переносе кислорода от легких к тканям. Наконец, Мд в клетках растений включен в хлорофилл - пигмент, обусловливающий фотосинтез, а у животных входит в состав биологических катализаторов ? ферментов, участвующих в биохимических превращениях.
Все остальные элементы (цинк, медь, иод, фтор и др.) содержатся в клетке в очень малых количествах. Общий их вклад в массу клетки всего 0,02 %. Поэтому их называв микроэлементами. Однако это не означает, что они менее нужны организму, чем другие элементы. Микроэлементы также важны для живого организма, но включаются в его состав в меньших количествах. Цинк, например, входит в молекулу гормона поджелудочной железы инсулина, который участвует в регуляции обмена углеводов, а иод - необходимый компонент тироксина ? гормона щитовидной железы, регулирующего интенсивность обмена веществ всего организма в целом и его рост в процессе развития.
Все перечисленные химические элементы участвуют в построении организма в виде ионов, либо в составе тех или иных соединений ? молекул неорганических или органических веществ.


Неорганические вещества, входящие в состав клетки.

Вода. Самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах ? вода. Ее содержание колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов около 10 %, а в клетках развивающегося зародыша - более 90 %. В среднем в многоклеточном организме вода составляет около 80 % массы тела.
Роль воды в клетке очень велика. Ее функции во многом определяются химической природой. Дипольный характер строения молекул обусловливает способность воды активно вступать во взаимодействие с различными веществами. Ее молекулы вызывают расщепление ряда водорастворимых веществ на катионы и анионы. В результате это ионы быстро вступают в химические реакции. Большинство химических реакций представляет собой взаимодействие между растворимыми в воде веществами. Таким образом, полярность молекул и способность образовывать водородные связи делают воду хорошим растворителем для огромного количества неорганических и органических веществ.
Кроме того, в качестве растворителя вода обеспечивает как приток веществ в клетку, так и удаление из нее продуктов жизнедеятельности, поскольку большинство химических соединений может проникнуть через наружную клеточную мембрану только в растворенном виде.
Не менее важна и чисто химическая роль воды. Под действием некоторых катализаторов ? ферментов ? она вступает в реакции гидролиза, т. е. реакции, при которых к свободным валентностям различных молекул присоединяются группы ОН-или Н+ воды. В результате образуются новые вещества с новыми свойствами.
Вода обладает хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью, поэтому температура внутри клетки остается неизменной или ее колебания оказываются значительно меньшими, чем в окружающей клетку среде.
Минеральные соли. Большая часть неорганических веществ клетки находится в виде солей ? либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии. Среди первых большое значение имеют катионы калия, магния, кальция, которые обеспечивают такое важнейшее свойство живых организмов, как раздражимость. В тканях многоклеточных животных кальций входит в состав межклеточного "цемента", обусловливающего сцепление клеток между собой и упорядоченное их расположение в тканях. От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства клетки. Буферностью называется способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
Нерастворимые минеральные соли, например фосфорнокислый кальций, входят в состав межклеточного вещества костной ткани, в раковины моллюсков, обеспечивая прочность этих образований.


Органические вещества, входящие в состав клетки.

рганические соединения составляют в среднем 20-30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры ? белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул - гормонов, пигментов, АТФ и многие другие. В различные типы клеток входит неодинаковое количество органических соединений. В растительных клетках преобладают сложные углеводы ? полисахариды; в животных ? больше белков и жиров. Тем не менее каждая из групп органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции.
Белки. Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значениию. У животных на них приходится около 50 % сухой массы клетки. В организме человека встречается 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов.
Несмотря на такое разнообразие и сложность строения, они построены всего из 20 различных аминокислот.
Белки, выделенные из живых организмов ? животных, растений и микроорганизмов,? включают несколько сотен, а иногда и тысяч комбинаций 20 основных аминокислот. Порядок их чередования самый разнообразный, что делает возможным существование огромного числа молекул белка, отличающихся друг от друга. Например, для белка, состоящего всего из 20 остатков аминокислот, теоретически возможно около 2 ? 1018 вариантов, отличающихся чередованием аминокислот, а значит, и свойствами различных белковых молекул. Последовательность аминокислот в полипептидной цепи принято называть первичной структурой белка. Однако молекула белка в виде цепи аминокислот, последовательно соединенных между собой пептидными связями, еще не способна выполнять специфические функции. Для этого необходима более высокая структурная организация. Путем образования водородных связей между остатками карбоксильных и аминогрупп разных аминокислот белковая молекула принимает вид спирали. Это вторичная структура белка. Но и ее часто недостаточно для приобретения характерной активности. Только молекула, обладающая третичной структурой, может выполнять роль катализатора или любую другую. Третичная структура образуется благодаря взаимодействию радикалов, в частности радикалов аминокислоты цистеина, которые содержат серу. Атомы серы двух аминокислот, находящихся на некотором расстоянии друг от друга в полипептидной цепи, соединяются, образуя так называемые дисульфидные, или 5-3 связи. Благодаря этим взаимодействиям, а также другим менее сильным связям белковая спираль сворачивается и приобретает форму шарика, или глобулы. Способ укладки полипептид-ных спиралей в глобулы называют третичной структурой белка. Многие белки, обладающие третичной структурой, могут выполнять свою биологическую роль в клетке. Однако для некоторых функций организма требуется участие белков с еще более высоким уровнем организации. Такая организация называется четвертичной структурой. Она представляет собой функциональное объединение нескольких (двух, трех и более) молекул белка с третичной организацией. Пример такого сложного белка ? гемоглобин. Его молекула состоит из четырех связанных между собой молекул.
Утрата белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией.
Денатурация может быть вызвана изменением температуры, обезвоживанием, облучением рентгеновскими лучами и другими воздействиями. Вначале разрушается самая слабая структура? четвертичная, затем третичная, вторичная и при наиболее жестких условиях ? первичная. Если изменение условий среды не приводит к разрушению первичной структуры молекулы, то при восстановлении нормальных условий среды полностью воссоздается и структура белка. Такой процесс носит название ренатурации. Это свойство белков полностью восстанавливать утраченную структуру широко используется в медицинской и пищевой промышленности для приготовления некоторых медицинских препаратов, например антибиотиков, для получения пищевых концентратов, сохраняющих длительное время в высушенном виде свои питательные свойства.
Функции белков в клетке чрезвычайно многообразны. Одна из важнейших ? строительная функция: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур. Исключительно важное значение имеет каталитическая роль белков. Все ферменты ? вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке в десятки и сотни тысяч раз.
Двигательная функция живых организмов обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных, движение листьев у растений и др.
Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, кислорода) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела.
При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов в белых кровяных тельцах ? лейкоцитах ? образуются особые белки ? антитела. Они связывают и обезвреживают не свойственные организму вещества ? это защитная функция.
Белки служат и одним из источников энергии в клетке, т. е. выполняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.
Углеводы. Углеводы, или сахариды,? органические вещества. У большинства углеводов число атомов водорода вдвое превышает количество атомов кислорода. Поэтому эти вещества и были названы углеводами.
В животной клетке углеводы находятся в количествах, не превышающих 1?2, иногда 5 %. Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание в некоторых случаях достигает 90 % сухой массы (клубни картофеля, семена и т. д.).
Углеводы бывают простые и сложные. Простые углеводы называются моносахаридами. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахариды называю триозами ? 3 атома, тетрозами ? 4, пентозами ? 5 и гексозами ? 6 атомов углерода. Из шестиуглеродных моносахаридов ? гексоз наиболее важны глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза содержится в крови (0,1?0,12 %). Пентозы ? рибоза и дезоксирибоза ? входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение на-зываь дисахаридом. Пищевой сахар, получаемый из тростника или сахарной свеклы, состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы, молочный сахар ? из глюкозы и галактозы.
Сложные углеводы, образованные многими моносахаридами, называются полисахаридами. Мономером таких полисаха-ридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является глюкоза.
Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Например, целлюлоза образует стенки растительных клеток; сложный полисахарид хитин ? главный структурный компонент наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполня и у грибов. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служат энергетическим резервом.
Жиры и липоиды. Жиры (липиды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Жиры не растворяются в воде ? они гидро-фобны. В клетках всегда есть и другие сложные гидрофобные жироподобные вещества, называемые липоидами.
Одна из основных функций жиров ? энергетическая. В ходе расщепления 1 г жиров освобождается большое количество энергии ? 38,9 кДж. Содержание жира в клетке колеблется в пределах 5?15 % от массы сухого вещества. В клетках жировой ткани количество жира возрастает до 90 %. Накапливаясь в клетках жировой ткани животных, в семенах и плодах растений, жир служит запасным источником энергии.
Жиры и липоиды выполняют и строительную функцию, они входят в состав клеточных мембран. Благодаря плохой теплопроводности жир способен выполнять функцию теплоизолято-ра. У некоторых животных (тюлени, киты) он откладывается в подкожной жировой ткани, которая у китов образует слой толщиной до 1 м. Образование некоторых липоидов предшествует синтезу ряда гормонов. Следовательно, этим веществам присуща и функция регуляции обменных процессов.
Нуклеиновые кислоты. Значение нуклеиновых кислот в клетке очень велико. Особенности их химического строения обеспечивают возможность хранения, переноса и передачи по наследству дочерним клеткам информации о сгруктуре белковых молекул, которые синтезируются в каждой ткани на определенном этапе индивидуального развития. Поскольку большинство свойств и признаков клеток обусловлено белками, то понятно, что стабильность нуклеиновых кислот ? важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и целых организмов. Любые изменения строения нуклеиновых кислот влекут за собой изменения структуры клеток или активности физиологических процессов в них, влияя таким образом на жизнеспособность. Изучение структуры нуклеиновых кислот, которую впервые установили американский биолог Уотсон и английский физик Крик, имеет исключительно важное значение для понимания наследования признаков у организмов и закономерностей функционирования как отдельных клеток, так и клеточных систем ? тканей и органов.
Существуют два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) ? биологический полимер, состоящий из двух полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом. Мономеры, составляющие каждую из цепей ДНК, представляют собой сложные органические соединения, включающие азотистые основания ? аденин (А) или тимин (Т), цитозин (Ц) или гуанин (Г); пятиатомный сахар пентозу ? дезоксирибо-зу по имени которой получила название и сама ДНК, а также остаток фосфорной кислоты. Эти соединения носят название нуклеотидов. В каждой цепи нуклеотиды соединяются между собой образуя кобалетные связи между дезокарибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого. Нуклеотиды могут соединяться только попарно: азотистое основание А одной цепи полинуклеотидов всегда связано двумя водородными связями с азотистым основанием Т противоположной по-линуклеотидной цепочки, а Г тремя водородными связями с Ц. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов, в результате чего образуются пары А-Т и Г-Ц, называется ком-плементарностью.
РНК (рибонуклеиновая кислота) также, как ДНК, представляет собой полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Азотистые основания трех нуклеотидов те же самые, что входят в состав ДНК (аденин, гуанин, цитозин), четвертое - ура-цил - присутствует в молекуле РНК вместо тимина. Нуклеотиды РНК отличаются от нуклеотидов ДНК и по строению входящего в их состав углевода: они включают другую пентозу - ри-бозу (вместо дезоксирибозы). В цепочке РНК нуклеотиды соединяются путем образования ковалентных связей между де-зоксирибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.
РНК переносят информацию о последовательности аминокислот в белках, т. е. о структуре белков от хромосом к месту их синтеза, и участвуют в синтезе белков.
Существует несколько видов РНК. Их названия обусловлены выполняемой функцией или местонахождением в клетке. Большую часть РНК цитоплазмы (до 80?90 %) составляет рибосо-мальная РНК (рРНК), содержащаяся в рибосомах. Молекулы рРНК относительно невелики и состоят из 3?5 тыс. нуклеотидов. Другой вид РНК ? информационные (иРНК), переносящие к рибосомам информацию о последовательности аминокислот в белках, которые должны синтезироваться. Размер этих РНК зависит от длины участка ДНК, на котором они были синтезированы. Молекулы иРНК могут состоять из 300?30000 нуклеотидов. Транспортные Р/-//((тРНК) включают 76?85 нуклеотидов и выполняют несколько функций. Они доставляют аминокислоты к месту синтеза белка, "узнают" (по принципу комплемен-тарности) триплет иРНК, соответствующий переносимой аминокислоте, осуществляют точную ориентацию аминокислоты на рибосоме.


Обмен веществ клетки.

Совокупность химических реакций биосинтеза (ассимиляция) и распада (диссимиляция), лежащих в основе жизнедеятельности организма и обеспечивающих его взаимосвязь со средой обитания, называется обменом веществ. Обмен веществ базируется на процессах пластического и энергетического обмена, направленных на непрерывное обновление живого.
Пластический обмен, или ассимиляция,? это совокупность реакций синтеза, направленных на образование структурных растей клеток и тканей. К нему относятся биосинтез белка, фотосинтез, синтез жиров и углеводов.
Биосинтез белка ? одно из наиболее важных и характерных ^рвойств живой клетки. Первичная структура белка предопределяется генетическим кодом, заложенным в молекуле ДНК, причем различные ее участки кодируют синтез разных белков. Следовательно, одна молекула ДНК хранит информацию о структуре многих белков. Свойства белка зависят от последовательности расположения аминокислот в полипептидной цепи. В свою очередь чередование аминокислот определяется последовательностью нуклеотидов в ДНК. В иРНК каждой аминокислоте соответствует определенный триплет - группа, состоящая из трех нуклеотидов, называемая кодоном.
Распределив молекулу иРНК на триплеты, можно представить, какие аминокислоты и в какой последовательности будут располагаться в молекуле белка. Совокупость триплетов ДНК, несущих информацию о структуре одной белковой молекулы, называется геном.
Биосинтез белка начинается в ядре со списывания информации о структуре белковой молекулы с ДНК на иРНК по принципу комплементарности. Данный процесс протекает как реакция матричного синтеза и называется транскрипцией. Образующаяся при этом иРНК поступает в цитоплазму, где на нее нанизываются рибосомы. Одновременно в цитоплазме с помощью ферментов активизируется тРНК. Молекула тРНК напоминает по структуре лист клевера, на вершине которого находится триплет нуклеотидов, соответствующий по коду определенной аминокислоте (антикодон), а основание ("черешок") служит местом присоединения этой аминокислоты. Транспортная РНК доставляет аминокислоты к рибосомам. По принципу комплементарности антикодон связывается со своим кодоном, причем аминокислота располагается у активного центра рибосомы и с помощью ферментов соединяется с ранее поступившими аминокислотами. Затем тРНК освобождается от аминокислоты, а молекула иРНК продвигается вперед на один триплет, и процесс повторяется. Так постепенно наращивается белковая цепочка, в которой аминокислоты располагаются в строгом соответствии с локализацией кодирующих их триплетов в молекуле иРНК. Синтез полипептидных цепей белков по матрице иРНК называется трансляцией.
В клетках растительных и животных организмов белки непрерывно обновляются. Интенсивность синтеза тех или иных специфических белков определяется активностью соответствующих генов, с которых "считывается" иРНК. Следует отметить, что не все гены функционируют одновременно: активность проявляют лишь те, которые кодируют информацию о структуре белков, необходимых для жизнедеятельности организма в данный момент. Биосинтез белка зависит также от активности ферментов, катализирующих процессы транскрипции и трансляции, от наличия свободной энергии в виде АТФ, аминокислот и других факторов. Фотосинтез ? процесс превращения энергии солнечного света в энергию химических связей, протекающий в зеленых листьях растений. Это происходит благодаря наличию в хло-ропластах фотосинтезирующих пигментов ? хлорофилла и ка-ротиноидов (каротин, ксантофилл). В частности, являясь высокоактивным веществом, хлорофилл осуществляет поглощение света, первичное запасание энергии и дальнейшее ее преобразование в химическую энергию. Различают световую и темно-вую фазы фотосинтеза.
Световая фаза начинается с поглощения кванта света молекулой хлорофилла. 1) При этом один из электронов молекулы переходит в "возбужденное" состояние, перескакивает на более высокую орбиту. 2) Возбужденный электрон перемещается по цепи переносчиков электронов. 3) При этом выделяется энергия для синтеза АТФ, часть электронов используется также для восстановления МАДФ+ в НАДФ?Н0. 4) Происходит процесс разложения воды под влиянием света (фотолиз). 5) Ион гидроксила отдает свой электрон и превращается в радикал (ОН), который, соединяясь с другими радикалами, образует воду и свободный кислород. 6) Электрон от гидроксила возвращается в молекулу хлорофилла и заполняет место ушедшего электрона. 7) Таким образом, результатом световой фазы фотосинтеза является образование АТФ, выделение кислорода и восстановление НАДФ.
В период темповой фазы фотосинтеза происходят сложные ферментативные реакции, в основе которых лежит восстановление молекул углекислого газа до органических соединений, осуществляемое при участии продуктов световых реакций. Это происходит следующим образом. Углекислый газ, поступая из атмосферы в лист через устьица, связывается особым веществом ? акцептором, и в результате образуется нестойкое вещество, распадающееся на две молекулы фосфоглицерино-вой кислоты. Последние восстанавливаются с помощью продуктов световых реакций. В конечном итоге через ряд промежуточных соединений образуются углеводы и другие органические соединения (белки, жиры, органические кислоты). Урожайность растений в значительной степени зависит от продуктивности фотосинтеза, которая обусловливается влиянием комплекса внешних и внутренних (генетические особенности растения) факторов. Оптимальными условиями для фотосинтеза являются:
1) достаточная освещенность, достигаемая при определенной густоте посева (следует учитывать разницу в потреблении света светолюбивыми и тенелюбивыми растениями);
2) достаточная увлажненность почвы, зависящая от правильного орошения полей, потребности растений во влаге;
3) нормальное содержание углекислого газа в воздухе (увеличение его концентрации нарушает процесс дыхания);
4) достаточное минеральное питание растений, обеспечивающее наилучший ход обменных реакций.
Зная пути повышения продуктивности фотосинтеза, можно увеличить урожайность культурных растений.
Энергетический обмен, или диссимиляция,?совокупность реакций распада (в том числе гликолиз, брожение, дыхание), сопровождающихся выделением энергии. Он проходит в три этапа.
Первый этап ? подготовительный ? протекает в цитоплазме клеток растений, простейших, в пищеварительном тракте животных и человека. При этом питательные вещества под влиянием пищеварительных ферментов расщепляются до мономеров: белки ? до аминокислот, углеводы ?до моносахари-дов, липиды ?до жирных кислот, спиртов и альдегидов, нуклеиновые кислоты ? до нуклеотидов. В результате образуется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде тепла. На этом этапе синтез АТФ не происходит.
Второй этап ? анаэробный ? протекает в цитоплазме клеток и сводится к следующему. Мономеры, образовавшиеся на первом этапе, подвергаются дальнейшему расщеплению без участия кислорода с образованием энергии. Например, под действием ферментов одна молекула глюкозы расщепляется на две молекулы пировиноградной кислоты. При этом из аденозинди-фосфата и фосфорной кислоты синтезируются две молекулы
[л"Ф. В растительных клетках и в некоторых дрожжевых грибах Распад глюкозы идет путем спиртового брожения.
Третий этап ? аэробный ? обеспечивает последующее расщепление органических веществ до конечных продуктов с участием кислорода и происходит в митохондриях. В результате дальнейшего окисления пировиноградной кислоты образуются диоксид углерода и вода. При этом выделяется энергия, которая аккумулируется в виде 36 молекул АТФ.
Таким образом, при расщеплении одной молекул глюкозы образуется 38 молекул аденозинтрифосфорной кислоты. АТФ быстро восстанавливается в клетке. Например, у человека каждая молекула АТФ расщепляется и вновь синтезируется 2400 раз в сутки, т. е. средняя продолжительность жизни АТФ менее линуты.
При диссимиляции расщепляются не только углеводы, но и продукты распада белков, жиров и других сложных соединений. Гак, аминокислоты расщепляются до диоксида углерода и воды I до азотсодержащих веществ, идущих у позвоночных на син-/гез мочевины. Диссимиляция обычно осуществляется в результате гидролитических и окислительных реакций и протекает как при отсутствии кислорода, так и при его участии.


Жизненный цикл клетки.

Важным свойством клетки как живой системы является способность ее к самовоспроизведению, которое лежит в основе процессов роста, развития и размножения организмов.
Период от окончания одного деления до начала следующего называется жизненным или клеточным циклом. Для высокоспециализированных (диффенцированных) клеток жизненный цикл длится от момента образования клетки до ее смерти. В жизненном цикле клеток выделяют два периода: первый ? период между делениями ? интерфаза, когда клетка растет, функционирует и готовится к делению; второй ? период деления.
В интерфазе происходит ряд важнейших физиологических [Процессов: редупликация ДНК, удвоение числа хромосом, образование белков ахроматинового веретена деления, синтез АТФ, рост биомассы клетки. В интерфазе различают три периода:
1) пресинтетический - клетки растут, синтезируют РНК, белки, АТФ, но синтез ДНК не происходит; клетка содержит дипло-идный набор хромосом, каждая из которых представлена одной хроматидой;
2) синтетический - в клетках идет синтез ДНК, каждая хромосома достраивает недостающую хроматиду;
3) постсинтетический, или предмитотический - в клетке синтезируются белки митотического аппарата, происходит удвоение центриолей, накапливается энергия, количество хромосом сохраняется.
Далее следует деление клетки которое может быть непрямым (митоз) и прямым (амитоз).
Митоз?наиболее распространенный способ репродукции клеток. Он приводит к образованию генетически равноценных клеток и сохранению преемственности хромосом в ряду поколений. Митоз представляет собой непрерывный биологический процесс. Различают четыре фазы митоза ? профазу, метафа-зу, анафазу, телофазу.
В профазе увеличивается объем ядра и клетки в целом. Клетка округляется: снижается или вообще прекращается ее функциональная активность. Центриоли расходятся к полюсам. Хромосомы спирализуются, утолщаются и укорачиваются, в результате чего считывание генетической информации с молекул ДНК становится невозможным. В конце профазы ядерная оболочка распадается и хромосомы беспорядочно рассеиваются в цитоплазме.
В метафазе спирализация хромосом достигает максимума, они устремляются к экватору клетки и, располагаясь на равном расстоянии от полюсов, образуют так называемую экваториальную или метафазную пластинку. На этой стадии митоза под световым микроскопом хорошо видно, что хромосома состоит из двух хроматид, соединенных только в области центромеры. От центриолей, находящися у полюсов клетки, к центромерам подходят нити веретена деления.
В анафазе каждая хромосома расщепляется на две хрома-тиды, называемые дочерними хромосомами. Нити веретена деления, прикрепленные к центромерам, сокращаются и увлекают дочерние хромосомы к полюсам клетки. Таким образом, в анафазе хроматиды удвоенных еще в интерфазе хромосом расходятся к полюсам клетки.
В телофазе хромосомы раскручиваются, деспирализуют-ся. Из мембранных структур цитоплазмы образуется ядерная оболочка. В процессе образования перетяжки клетка делится на две дочерние. В дочерних клетках наследственная информация копирует информацию, содержащуюся в материнской клетке.
В процессе митоза точно поровну распределяется генетический материал между дочерними клетками, в результате каждая из них получает диплоидный набор хромосом.
Продолжительность разных периодов митотического цикла различна (от нескольких минут до нескольких часов) и зависит от ряда причин: типа тканей, физиологического состояния организма, температуры, света, химических веществ и т. п.
При амитозе вначале делится ядро на две или несколько частей без спирализации хромосом, после чего перешнуровывается цитоплазма и образуются две или несколько новых клеток. Данный процесс сопровождается делением цитоплазмы или ограничивается только делением ядра. Следовательно, в результате амитоза могут образовываться двухъядерные или многоядерные клетки. Амитозом делятся простейшие, одноклеточные растения и некоторые клетки многоклеточных животных (клетки эпителия, печени и др.).


Размножение и индивидуальное развитие организмов.

Способность к размножению или самовоспроизведению является одним из обязательных и важнейших свойств живых организмов. Размножение поддерживает длительное существование вида, обеспечивает преемственность между родителями и их потомством в ряду многих поколений. Оно приводит к увеличению численности особей вида пособствует его расселению.
Различают два типа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует только одна родительская особь, которая делится, почкуется или образует споры. Размножение при помощи вегетативных органов (у растений) и частей тела (у животных) называется вегетативным. В случае полового размножения особи нового поколения появляются при участии двух организмов ? материнского и отцовского.
Вегетативное размножение основано на способности организмов восстанавливать (регенерировать) недостающие части. Этот способ размножения широко распространен в природе, но с наибольшим разнообразием оно осуществляется у растений, особенно у цветковых.
При делении одноклеточных бактерий, водорослей, простейших образуются два дочерних организма. У многоклеточных водорослей, грибов, лишайников размножение осуществляется соответственно обрывками нитей, гиф, обломками слоевищ. Примером вегетативного размножения может служить почкование, характерное для некоторых кишечнополостных (гидры) и дрожжевых грибов. Если при этом дочерние особи не отделяются от материнской, могут возникать колонии.
У цветковых растений в природе новые особи могут возникать из вегетативных органов: стебля (кактусы, элодея, ряска, роголистник), листа (фиалка, бегония, лилия, гиацинты), корня (малина, крыжовник, осот, одуванчик), видоизмененных побегов: клубня (картофель), луковицы (лук, чеснок, тюльпан, нарцисс), корневища (пырей, хвощ, иван-чай), усов (земляника) и др. Вегетативное размножение растений широко используется в сельскохозяйственной практике.
У многоклеточных животных в силу высокой специализации клеток организма вегетативное размножение встречается значительно реже. Кроме кишечнополостных оно наблюдается у губок, плоских и некоторых кольчатых червей. У отдельных видов млекопитающих (южноамериканский броненосец) встречается вегетативное размножение зародышей, когда в ранний период эмбрионального развития делящийся зародышевый диск дает начало нескольким особям (от 4 до 8). Подобное можно наблюдать и у человека ? однояйцевые близнецы.
У многих организмов для воспроизводства потомства образуются специализированные клетки - споры, каждая из которых прорастает и дает начало новому организму. Спорообразо-вание встречается у простейших (малярийный плазмодий), грибов, водорослей, мхов, плаунов, хвощей, папоротников. У голо-и покрытосеменных растений споры непосредственно в процессе размножения не участвуют.
Споры образуются путем митоза или мейоза в обычных вегетативных клетках материнского организма или специальных органах ? спорангиях и представляют собой микроскопические одноклеточные образования.
При любой форме бесполого размножения ? частями тела или спорами ? наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия: все особи являются точной копией материнского организма. Эта особенность используется человеком для получения однородного, с хорошими признаками потомства у плодово-ягодных, декоративных и других групп растений. Новые признаки у таких организмов появляются только в результате мутаций.
Половое размножение существенно отличается от бесполого тем, что в данном случае генотип потомков возникает в результате перекомбинации генов, принадлежащих обоим родителям. Это повышает возможности организмов в приспособлении к меняющимся условиям среды.
Половое размножение характеризуется наличием полового процесса, одним из важнейших этапов которого является слияние половых клеток, или гамет, ? специализированных гапло-идных клеток. Гаметы различаются по строению и физиологическим свойствам и делятся на мужские (подвижные ? сперматозоиды, неподвижные ? спермин) и женские (яйцеклетки). В отличие от спор одна гамета за исключением случаев партеногенеза не может дать начало новой особи. Этому предшествует процесс слияния двух половых клеток ? оплодотворение, в результате которого образуется зигота. В дальнейшем из зиготы развивается зародыш нового организма.
Образование половых клеток (гаметогенез) у водорослей, многих грибов и высших споровых растений происходит путем митоза или мейоза в специальных органах полового размножения: яйцеклеток ? в оогониях или архегониях, сперматозоидов и спермиев ? антеридиях. У многоклеточных животных развитие яйцеклеток (овогенез) и сперматозоидов (сперматогенез) осуществляется в половых железах ? яичниках и семенниках. В процессе формирования половых клеток выделяют три стадии ? размножение, рост и созревание.
Первичные половые клетки делятся путем митоза (период размножения), в результате чего их количество постоянно возрастает. В период роста деление клеток прекращается и они начинают усиленно расти. При этом будущие яйцеклетки (ооци-ты) увеличиваются в размерах иногда в сотни и даже тысячи раз за счет накопления в их цитоплазме запасных питательных веществ в виде желтка. Размеры незрелых мужских гамет (спер-матоцитов) увеличиваются незначительно. Затем происходит их мейотическое деление, что приводит к образованию четырех гаплоидных клеток.
При сперматогенезе все четыре клетки в дальнейшем превращаются в сперматозоиды. Типичный сперматозоид состоит из головки, шейки и хвостика. Головка содержит ядро и незначительное количество цитоплазмы. На кончике головки располагается аппарат Гольджи, преобразованный в кольцевое тельце ? акросому. В ней образуются ферменты, растворяющие мембрану яйцеклетки при оплодотворении. В цитоплазме шейки сосредоточены митохондрии, одна или несколько центриолей.
При овогенезе мейотическое деление ядра сопровождается неравным делением цитоплазмы, в результате чего из ооцита развиваются одна крупная яйцеклетка и три маленькие клетки, называемые направительными тельцами, которые вскоре погибают. Биологический смысл формирования направительных телец заключается в необходимости сохранения в яйцеклетке максимального количества желтка, необходимого для развития будущего зародыша. Достигается это за счет утраты трех полноценных хромосомных наборов, входящих в состав направительных телец.
Яйцеклетки многоклеточных животных в зависимости количества желтка имеют разную величину (у морского ежаа ? 0,085 мм, у человека ? 0,2 мм, у сельдевой акулы 22 см). Типичное ядро яйцеклетки содержит гаплоидный набор хромосом. В цитоплазме функционируют митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи и слаборазвитая эндоплазматическая сеть, накапливается значительное количество нуклеотидов, аминокислот, белков и других компонентов, необходимых для ранних стадий развития зародыша. Яйцеклетка всегда окружена одной или несколькими оболочками, имеющими сложное строение. После периода созревания яйцеклетка готова к оплодотворению.
Процесс оплодотворения состоит в слиянии женской и мужской гамет с образованием зиготы. У большинства водных животных яйцеклетки и сперматозоиды выделяются в воду, где гаметы соединяются в значительной мере случайно. Этот примитивный и довольно ненадежный способ соединения гамет называется наружным оплодотворением. У одних животных с таким типом оплодотворения обычно не бывает никаких дополнительных половых структур, кроме протоков, выводящих гаметы из организма наружу. Другие же, преимущественно наземные, имеют наружные половые органы для переноса спермаль-ной жидкости из тела самца в тело самки, где и происходит оплодотворение. В данном случае речь идет о внутреннем оплодотворении.
У животных в спермальной жидкости находятся миллионы сперматозоидов, каждый из которых активно движется по направлению к яйцеклетке. Как только первый сперматозоид проникает сквозь мембрану яйцеклетки, тут же образуется оболочка оплодотворения, которая не допускает проникновения в яйцеклетку других сперматозоидов. Затем оба ядра движутся навстречу друг другу и сливаются. Так образуется зигота, которая имеет диплоидный набор хромосом. В ядре зиготы все хромосомы вновь становятся парными: в каждой паре гомологичных хромосом одна из них отцовская, другая ? материнская. Следовательно, диплоидный набор хромосом, характерный для соматических клеток каждого вида организмов, восстанавливается именно при оплодотворении.
У покрытосеменных растений наблюдается двойное оплодотворение.
Партеногенез (девственное размножение) ? это развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. При диплоидном партеногенезе (у тлей, дафний, коловраток, некоторых ящериц, одуванчика) мейоз не происходит и развитие начинается с дип-лоидных ооцитов. Такой партеогенез способствует быстрому размножению популяций вида.
При гаплоидном партеногенезе развитие начинается с гап-лоидной яйцеклетки. Возникающие при этом организмы либо гап-лоидны (самцы пчел ? трутни), либо диплоидны. Это наблюдается в том случае, если яйцеклетка сливается с одним из направительных телец или если хромосомы удваиваются без последующего разделения ядра и клетки.
Искусственный партеногенез можно вызвать у многих животных, даже млекопитающих, путем воздействия на яйцеклетку временным повышением температуры, различными химическими веществами и физическими факторами.


Индивидуальное развитие организмов.

От оплодотворенной яйцеклетки начинается индивидуальное развитие организмов ? онтогенез, которое заключается в постепенной реализации наследственной информации, полученной от родителей. Онтогенез включает весь период жизни особи от зиготы до смерти организма (жизненный цикл). За это время организмы проходят определенный путь развития, в котором различают два периода ? эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональное, или зародышевое, развитие охватывает промежуток времени от первого деления зиготы до выхода из яйца или рождения молодой особи у животных, а у растений ? до прорастания семян.
Эмбриональное развитие большинства многоклеточных животных проходит по единому плану и включает три основных этапа: дробление, гаструляцию и органогенез. В результате семи - восьми последовательных митотических делений оплодотворенной яйцеклетки образуются многочисленные (128 и более) бластомеры. При делении дочерние клетки не расходятся и не увеличиваются в размерах. С каждым последующим делением они становятся все меньше, поэтому процесс деления в этом случае носит название дробления.
У бедных желтком яиц происходит полное дробление, т.е. делится вся масса яйца (например, у ланцетника). В случае высокого содержания желтка наблюдается частичное дробление ? дробится только диск цитоплазмы с ядром, сам желток остается без изменений (головоногие молллюски, насекомые, костистые рыбы, пресмыкающиеся, птицы). В результате дробления образуется однослойный зародыш ? бластула. В типичном случае она напоминает собой полый шарик с эпителиепо-добной стенкой (бластодермой) из одного ряда мелких бласто-меров и центральной полостью (бластоцелем, или первичной полостью тела), заполненной жидкостью.
После дробления идет процесс гаструляции, который характеризуется перемещением части клеточного материала с поверхности бластулы во внутрь на места будущих органов. В ре зультате этих перемещений образуется гаструла - чашевидный зародыш, состоящий из двух слоев, или зародышевых листков: наружного ? эктодермы и внутреннего ? энтодермы. У ланцетника гаструла возникает путем впячивания бластодермы в полость бластоцеля. Внутренняя полость, называемая первичной кишкой, связана с внешней средой через отверстие, которое становится первичным ртом. Существуют и другие типы гаструляции.
Губки и кишечнополостные заканчивают свое развитие на стадии двух зародышевых листков. У всех остальных многоклеточных животных параллельно с гаструляцией или после ее завершения (у ланцетника) образуется еще и третий зародышевый листок ? мезодерма. Она формируется в виде эпителиального слоя из энтодермы и всегда расположена между экто-и энтодермой в первичной полости тела.
Во время гаструляции клетки дифференцируются, т.е. становятся различными как по биохимическому составу, так и по структуре. Биохимическая специализация клеток обеспечивается дифференцированной активностью их генов. Генетическая информация реализуется в конечном итоге через специфические белки, присутствие которых в клетке определяет, какие реакции будут в ней протекать, будет ли клетка подвижной или нет и др.
Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию одних и тех же тканей и органов у подавляющего большинства животных мира, т.е. органогенезу.
Из эктодермы у позвоночных образуются нервная система, органы чувств, покровный эпителий с ее железами и производными структурами (хитин, известковые раковины, волосы, перья, когти, копыта и т.п.), у насекомых ? передняя и задняя кишка, трахейная система.
Из энтодермы формируются эпителий средней кишки с его придаточными железами (печень и поджелудочная железа у позвоночных, железы средней кишки у многих беспозвоночных, у хордовых ? жабры и их производные (легкие,, плавательный
пузырь и др., а также щитовидная железа); из мезодермы ? мышечная, соединительная, хрящевая и костная ткани, кровеносная система, почки, половые железы.
Одновременно с мезодермой из энтодермы образуется хорда ? гибкий скелетный тяж, расположенный у эмбрионов всех хордовых на спинной стороне. Впоследствии хорда у всех позвоночных замещается позвоночником и только у некоторых низших позвоночных ее остатки сохраняются между позвонками даже во взрослом состоянии.
Затем из эктодермы, расположенной над самой хордой, образуется нервная пластинка. В дальнейшем боковые края пластинки приподнимаются, а центральная ее часть опускается, образуя нервный желобок. Постепенно верхние края этих складок смыкаются, а желобок превращается в лежащую под эктодермой нервную трубку ? зачаток центральной нервной системы. Из энтодермы возникают хорда, мезодерма, кишечник и связанные с ним ткани и органы. Нервная трубка, хорда и кишечник создают осевой комплекс органов зародыша, который, определяет двустороннюю симметрию тела.
Зародыш животных развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии. При этом один зачаток оказывает влияние на другой, в значительной мере определяя путь его развития. Кроме того, на темпы роста и развития зародыша воздействуют внутренние и внешние условия.
В постэмбриональном, или послезародышевом, периоде осуществляются формообразовательные процессы, определяемые прежде всего генотипом организма, а также факторами внешней среды.
Постэмбриональный период развития начинается с момента выхода организма из яйцевых оболочек или с момента рождения. Различают два способа постэмбрионального развития: прямое, когда рождающийся организм имеет все основные органы, свойственные взрослому животному (рыбы, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), и непрямое, когда эмбриональное развитие приводит к образованию личинки, которая по внешним и внутренним признакам значительно отличается от взрослого организма (плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые, земноводные).
Например, из яиц бабочек развиваются гусеницы, из яиц лягушки ? головастики, которые резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных. Так, у головастика имеются жаберные щели, боковая линия, хвост, двухкамерное сердце, один, как и у рыб, круг кровообращения. Когда личинка достигает определенного уровня развития, происходит ее метаморфоз, в процессе которого вырабатываются признаки взрослого организма. При этом гусеница превращается сначала в куколку, затем в бабочку, а головастик ? в лягушку.
Наличие личиночной стадии в развитии земноводных обеспечивает им возможность жить в разной среде и использовать разные источники пищи: головастик живет в воде и питается растительной пищей, а лягушка ведет наземный образ жизни и питается животной пищей. Такое явление наблюдается и у многих насекомых. Смена среды обитания и, как следствие, смена образа жизни животного при переходе его от личиночной стадии к взрослому организму снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида. Кроме того, у некоторых сидячих, малоподвижных или паразитических животных свободноживу-щие личинки способствуют расселению вида, расширению их ареала.
Индивидуальное развитие завершается старением и смертью. О механизме старения единой точки зрения пока нет. Ясно только одно, что при старении происходят значительные физиологические изменения, резкое снижение эффективности иммунной системы, что приводит к общему снижению жизненных процессов и устойчивости организма к заболеваниям, а потом и к смерти.


Основы генетики и селекции. Генетика как наука. Основные понятия генетики.

Генетика ? относительно молодая наука. Датой ее рождения считается 1900 г., когда были заново открыты установленные Г. Менделем в 1865 г. закономерности наследования признаков. С этого момента начинаются широкие исследования, в ходе которых были сформулированы представления о мутациях, популяциях и чистых линиях организмов, хромосомная теория наследственности, открыт закон гомологических рядов наследственной изменчивости и др.
Новый этап развития генетики связан с усовершенствованием техники научных исследований. Сложные современные приборы позволили установить строение нуклеиновых кислот, вскрыть их значение в явлениях наследственности и расшифровать генетический код, выявить этапы биосинтеза белка. Без учета достижений генетики в настоящее время немыслима полноценная деятельность человека во многих сферах науки и производства: в биологии, медицине, сельском хозяйстве.
Знание генетики помогает понять возникновение и развитие жизни на Земле, открывает материальную основу эволюционных преобразований.
Обнаружение связи между генами и ферментами привело к созданию молекулярной генетики. Интенсивно развивается иммуногенетика, изучающая генетические основы иммунных реакций организма. Выявлена генетическая основа многих заболевании человека или предрасположенности к ним.
Такие сведения помогают специалистам в области медицинской генетики устанавливать точную причину заболевания и разрабатывать меры профилактики и лечения людей.
На генетике основана вся селекционная работа в сельском хозяйстве.
Генетика изучает два фундаментальных свойства живых организмов ? наследственность и изменчивость. Обычно наследственность определяется как свойство родителей передавать свои признаки и особенности развития следующему поколению. Благодаря этому каждый вид животных или растений сохраняет на протяжении поколений характерные для него черты. Обеспечение преемственности свойств ? лишь одна из сторон наследственности; вторая сторона ? точная передача специфического для каждого организма типа развития, т. е. становления в ходе онтогенеза определенных признаков и свойств, и присущего только этому типу организмов обмена веществ.
Клетки, через которые осуществляется преемственность поколений,? специализированные половые при половом размножении и неспециализированные клетки тела (соматические) при бесполом ? несут в себе не сами признаки и свойства будущих организмов, а только задатки их развития. Эти задатки получили название генов. Геном является участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития отдельного элементарного признака или синтез одной белковой молекулы.
Из этого положения следует, что признак, обусловленный каким-либо определенным геном, может и не развиваться. Действительно, возможность проявления генов в виде признаков в значительной степени зависит от условий внешней среды. Следовательно, предмет генетики составляет и изучение условий проявления генов. У всех организмов одного и того же вида каждый ген располагается в одном и том же месте, или локусе, строго определенной хромосомы. В гаплоидном наборе хромосом имеется только один ген, ответственный за развитие данного признака. В диплоидном наборе хромосом (в соматических клетках) содержатся две гомологичные хромосомы и соответственно два гена, определяющие развитие одного какого-то признака. Гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за развитие одного признака, называются аллельными. Для генов приняты буквенные обозначения. Если два аллельных гена полностью тождественны по структуре, т. е. имеют одинаковую последовательность нуклеотидов, их можно обозначить так: АА. Но в результате мутации может произойти замена одного нуклеотида в ДНК на другой. Признак, обусловленный этим геном, тоже несколько изменится. Генотип, включающий исходный и мутантный ген, будет обозначаться так: АА1.
Мутация, вызывающая изменение структуры гена, т. е. появление варианта исходного гена, приводит и к появлению варианта признака. Ген может мутировать неоднократно. В результате возникает несколько аллельных генов. Совокупность таких аллельных генов, определяющих многообразие вариантов признака, называется серией аллельных генов. Возникновение такой серии вследствие неоднократного мутирования одного гена называется множественным аллелизмом или множественным аллеломорфизмом.
Совокупность всех генов одного организма называется генотипом. Однако генотип ? не механическая сумма генов. Возможность проявления гена и форма его проявления зависят от условий среды. В понятие среды входят не только условия, в которых живет данный организм, не только условия, окружающие клетку, но и другие гены. Гены взаимодействуют друг с другом и, оказавшись в одном генотипе, могут сильно влиять на проявление действия соседних генов. Таким образом, для каждого отдельно взятого гена существует генотипическая среда. В связи с этим известный советский генетик М. Е. Лобашев определил генотип как систему взаимодействующих генов.
В пределах одного вида организмы не похожи друг на друга. Эта изменчивость хорошо видна, например, в пределах вида Человек разумный, каждый представитель которого имеет свои индивидуальные особенности. Подобная индивидуальная изменчивость существует у организмов любого вида животных и растений. Таким образом, изменчивость ? это свойство организмов, как бы противоположное наследственности. Изменчивость заключается в изменении наследственных задатков ? генов и в изменении их проявления в процессе развития организмов. Существуют разные типы изменчивости. Изучением причин, форм изменчивости и ее значения для эволюции также занимается генетика. При этом исследователи имеют дело не непосредственно с генами, а с результатами их проявления? признаками или свойствами. Поэтому закономерности наследственности и изменчивости изучают, наблюдая в ряду поколений за признаками организмов. Совокупность всех признаков организма называется фенотипом.
Живые организмы в процессе эволюции выработали способность отвечать морфофизиологическими изменениями на постоянно меняющиеся факторы среды, так как гены управляют не только передачей признаков, но и пределами их вариации, что позволяет организму лучше приспосабливаться к факторам окружающей среды.
Следовательно, изменчивость ? это свойство живого изменяться, выражающееся в способности приобретать новые признаки или утрачивать прежние.


Типы изменчивости.

Различают два типа изменчивости: фенотипическую (ненаследственную) и генотипическую (наследственную).
Фенотипическая, или модификационная, изменчивость представляет собой изменения признаков организма (его фенотипа), не связанные с изменением генотипа. Ярким примером такой изменчивости может служить пшеничное поле, которое, с одной стороны, поражает однотипностью, а с другой ? отсутствием одинаковых особей. Модификационная изменчивость ограничивается так называемой нормой реакции организма, представляющей степень изменяемости признака и определяемой генотипом. Норма реакции разных генотипов различна и зависит от условий среды. Это можно проиллюстрировать следующим примером. У крупного рогатого скота окраска шерсти не меняется в любых условиях, т. е. норма реакции по этому признаку постоянна, но по такому признаку, как молочная продуктивность, варьирует в очень широких пределах в зависимости от условий кормления и содержания. Норма реакции имеет большое значение для адаптации организмов к тем или иным природным условиям и способствует сохранению видов, а также в практике сельского хозяйства.
Модификационная изменчивость обуславливается передачей не признака, а способностью организма формировать соответствующий конкретным условиям фенотип. Например, растение стрелолист в зависимости от внешней среды может иметь различной формы листья: стреловидные (надводные), сердцевидные (плавающие) и лентовидные (подводные). Следовательно, у него наследственно детерминирована не форма листа, а способность изменять ее в некоторых пределах. Модификационная изменчивость распространена довольно широко среди живых организмов. Ч. Дарвин назвал ее определенной изменчивостью.
Генотипическая изменчивость подразделяется на мутационную и комбинативную.
Мутационная изменчивость ? это такая изменчивость, при которой происходят скачкообразные, прерывистые изменения наследственного признака (мутации). Иными словами, мутации ? это внезапно возникающие стойкие изменения генетического аппарата, включающие переход генов из одного аллель-ного состояния в другое, изменение их структуры, различные изменения структуры хромосом, их числа в кариотипе, а также генетических структур литоплазмы.
Учение о мутациях было заложено в работах X. Де Фриза (1848?1935). Основные положения этого учения сводятся к следующему:
1) мутации возникают внезапно и являются качественными изменениями;
2) новые мутантные формы устойчивы;
3) мутации могут быть как полезными, так и вредными;
4) одни и те же мутации могут возникать повторно.
Мутации классифицируют по измененным клеткам (генеративные и соматические); по причине, их вызвавшей (спонтанные и индуцированные); по характеру изменении в генотипе (генные, хромосомные, цитоплазматические). Генеративные мутации возникают в половых клетках. Если генеративная мутация доминантна, то у организмов новый признак (свойство) проявляется в первом поколении даже в гетерозиготном состоянии. Рецессивная мутация проявляется через несколько поколений при переходе ее в гомозиготное состояние. Примером рецессивной генеративной мутации может служить наличие гемофилии в отдельных семьях.
Соматические мутации возникают в генотипе клеток тела (соматических клеток) и обнаруживаются в той его части, которая развилась из измененных клеток. Для видов, размножающихся половым путем, данные мутации не имеют принципиального значения, но важны для видов, размножающихся бесполым путем. Так, у вегетативно размножающихся плодовых и ягодных растений соматическими мутациями могут быть растения с новыми признаками. Например, И. В. Мичурин получил новый сорт яблони Антоновка шестисотграммовая в результате вегетативного размножения соматической почковой мутации, возникшей у яблони сорта Антоновка.
Генные мутации обусловлены изменением структуры самого гена ? выпадением, добавлением или перестановкой пары нуклеотидов в молекуле ДНК. Такие мутации могут изменять структуру белка фермента, который кодируется данным геном, изменять его свойства или полностью нарушать синтез поли-пептида. Генные мутации встречаются особенно часто. Они могут быть доминантными и рецессивными, возникать в гаметах и соматически клетках спонтанно или под воздействием мутагена.
Хромосомные мутации обусловлены изменением структуры или числа хромосом в кариотипе особи. Особый вид хромосомной перестройки представляет перенос фрагмента одной хромосомы на другую гомологичную ей хромосому. Большинство таких мутаций вредно для организма и ведет к снижению его жизнедеятельности. Мутации, обусловленные изменением числа хромосом, бывают полиплоидные и гетероплоидные.
Цитоплазматические мутации ? результат изменения ДНК клеточных органоидов (пластид, митохондрий). Например, пес-
тролистность у растений вызывают мутации в ДНК хлороплас-тов. Цитоплазматические мутации наследуются по материнской линии, так как зигота получает цитоплазму в основном из яйцеклетки.
Комбинаты впая изменчивость обусловливается разнообразием генотипов и обеспечивает появление новых комбинаций признаков в результате скрещивания. Она наследуется в соответствии с законами Г. Менделя и правилом Т. Моргана. Играет большую роль в эволюции, так как дает новые сочетания приспособительных признаков, возникающих при скрещивании. Комбинативная изменчивость используется в селекции для улучшения пород животных, сорт


Эволюционное учение

Додарвиновский период.
Эволюционное учение ? это наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях исторического развития живых организмов. Оно обобщает результаты, полученные частными биологическими науками, и поэтому является теоретической основой биологии.
На познание законов развития живой природы человеческая мысль была направлена с древнейших времен. Однако первая успешная попытка научно решить данную задачу была совершена только в середине 19 в. Ч. Дарвином. Поэтому историю развития эволюционного учении как науки разделяют на додар-виновский, дарвиновский и последарвиновский периоды. В связи с бурным развитием генетики и использованием ее достижений для объяснения механизмов эволюции в 20?30-х годах 20 в. сформировалось новое направление в эволюционном учении, получившее название синтетической теории эволюции.
На всех этапах своей истории биология являлась ареной борьбы материализма и идеализма. Материализм утверждает идею исторического развития органического мира, в основе ко торой лежит признание естественного происхождения живых организмов. Идеализм же отстаивает представление о создании живых существ богом. Эти противоположные идеи зародились еще в древнем мире и играли существенную роль в формировании философских мировоззрении мыслителей всех эпох. Представления о роли творца в возникновении живой природы господствовали в биологии до середины прошлого века. Сторонником этих взглядов был шведский естествоиспытатель К. Линней (1707?1778). Основной его труд "Система природы" (1735) представлял собой описание всех известных в то время животных и растений, многие из которых были впервые им описаны. Главная заслуга Линнея в том, что он заложил основы современной систематики, утвердил бинарную номенклатуру, т. е. систему двойных латинских обозначений видов, ввел в классификацию живых организмов четкую пятичленную систему (класс ? отряд ? род ? вид ? разновидность), которая с дополнениями используется и в наше время. Он создал удобную для применения искусственную систему растительного мира, разбил животный мир на шесть классов (млекопитающие, птицы, земноводные, рыбы, насекомые, черви), поместил в один отряд человека и человекообразных обезьян. Впервые отметил произвольность искусственных систем и указал на необходимость создания естественной системы с учетом всей совокупности признаков организма. Линней не допускал мысли о естественном происхождении организмов и их родстве. Каждый вид, с его точки зрения, представлял потомство одной пары животных или растений, сотворенных богом, и, таким образом, он считал, что видов столько, сколько их было создано первоначально. Однако в поздних работах Линней все же привел ряд примеров изменчивости организмов и возникновения новых видов из уже существующих.
Заслуга создания первой целостной теории эволюции органического мира принадлежит Ж. Б. Ламарку (1744-1829). В труде "Философия зоологии" (1809) он попытался обосновать идею развития живых существ и проанализировать факторы, обусловливающие это развитие. Ламарк считал, что все организмы
I
изменяются. По его мнению, в природе нет ни классов, ни родов, ни видов. Природа создает только реально существующий последовательный ряд существ вследствие изменчивости организмов. Изменчивость организмов Ламарк объяснил, во-первых, действием в природе принципа градации, который заключается в последовательном и непрерывном усложнении живых существ в процессе развития природы, и, во-вторых, действием на живые организмы факторов среды обитания. С его точки зрения, движущей силой градации служит изначальное (заложенное творцом) стремление природы к прогрессу, способность организмов целесообразно реагировать на изменения внешних условий. Он ошибочно полагал, что для эволюции живых существ достаточно лишь влияния среды. Высшие животные, по его мнению, могут изменяться под влиянием внутренней тенденции к самосовершенствованию. Таким образом, Ламарк объединил идею изменяемости видов с идеей прогрессивной эволюции. Однако он не смог объяснить механизмы эволюционного процесса и допускал наследование приобретенных признаков, считая, что это и приводит к эволюции. Несмотря на то что основные положения теории Ламарка не получили в дальнейшем подтверждения, ее историческая роль как первой последовательной эволюционной концепции несомненна.
Эволюционные представления о природе начали развиваться в России с середины 18 в. Первым их выразителем был М. В. Ломоносов (1711?1765), который в своих работах указывал на связь живой и неживой природы Это противоречило господствовавшему в те времена метафизическому подходу к изучению всех явлений природы как неизменяющихся, не зависящих друг от друга. Представления о создании природы богом Ломоносов считал вредными росту человеческих знаний.
А. Н. Радищев (1749?1802), писатель и философ рассматривал природу в ее единстве и развитии от простого к более сложному, от горных пород к растениям, животным и человеку, включая человеческое сознание.
Русский биолог К. Ф. Рулье (1814?1858) критиковал метафизические идеи о неизменяемости и постоянстве видов. Он считал, что возникновение приспособлений у животных связано с изменением условий среды, а происхождение видов ? с борьбой за существование.


Учение Дарвина - основа современной теории эволюции.

В целом следует отметить, что к началу 19 в. было накоплено огромное количество знаний по различным отраслям биологии и сельского хозяйства, но естествоиспытатели, признавая преемственность в развитии видов, не сумели вскрыть причины их эволюции. Это удалось сделать английскому ученому Ч. Дарвину (1809 - 1882). Использовав весь накопленный к тому времени багаж знаний, он создал научно обоснованную теорию эволюци живой природы, названную в дальнейшем дарвинизмом.
В 1859 г. Ч. Дарвин опубликовал работу "Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприят-ствуемых пород в борьбе за жизнь", которая явилась результатом собственных наблюдений во время кругосветного путешествия на корабле "Бигль" и обобщения достижений науки и сельскохозяйственной практики того времени. Позже он написал такие работы, как "Изменение животных и растений под, влиянием одомашнивания" (1868), "Происхождение человека и половой отбор" (1871), "Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире" (1876) и др. В своих трудах Дарвин вскрыл механизм становления видов, т. е. механизм эволюции органического мира.
Дарвин считал, что все виды в природе способны размножиться в геометрической прогрессии. Это правило не знает исключений ни в растительном, ни в животном мире. Каждый вид способен произвести и производит гораздо больше особей, чем выживает их до взрослого состояния; юных особей всегда больше, чем взрослых. Однако число взрослых особей каждого вида растений и животных сохраняется более или менее постоянным. Исходя из этого он заключил, что часть особей гибнет в "борьбе за жизнь", в "борьбе за существование".
Основываясь на наблюдениях в природе, Дарвин обнаружил, что для растений и животных характерна всеобщая изменчивость признаков и свойств, так как даже в потомстве одной пары родителей нет совершенно одинаковых особей.
Учитывая наличие в природе борьбы за существование и всеобщей изменчивости признаков и свойств живых организмов, Дарвин сделал заключение о неизбежности существовании в природе процессов, закономерно ведущих к избирательному уничтожению одних особей и размножению других, т. е. к естественному отбору. Иными словами, в борьбе за существо-ванне ничтожные на первый взгляд различия особей дают определенные преимущества одним из них и приводят к гибели других. В конечном итоге в живых остаются лишь особи, обладающие определенными благоприятными в данных конкретных условиях особенностями, отличающими их от остальных особей этого вида.
Таким образом, Дарвин блестяще показал, что признаки организмов, развивающиеся под влиянием естественного отбора, являются приспособлениями для существования в определенных условиях. Следовательно, любые приспособления, как бы они ни были совершенны, целесообразны только в конкретных условиях. Из этого следует, что историческое развитие организмов и есть история их приспособления к изменяющимся условиям среды.
Эволюционная теория Дарвина явилась первым блестящим примером решения проблемы развития живой природы с материалистических позиций. Главное ее значение заключалось в обосновании и укреплении исторического взгляда на органический мир, что придавало новый смысл биологическим наукам.
На основании учения Дарвина установлено, что движущими силами эволюции органического мира являют борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости, а движущими силами эволюции пород и сортов ? наследственная изменчивость и искусственный отбор.
Под наследственностью Дарвин понимал способность организмов сохранять в потомстве свои видовые, сортовые и инди видуальные особенности, а под изменчивостью - способность организмов приобретать новые признаки под влиянием условий среды. Он различал определенную, неопределенную и соотносительную изменчивость.
Определенная (или групповая) изменчивость ? это появление сходных признаков у всех особей под влиянием одинаковых условий среды. Теперь установлено, что эта изменчивость не затрагивает генотип организмов и называется модификаци-онной или фенотипической. Неопределенная (или индивидуальная) изменчивость ? это возникновение индивидуальных различий у особей одного вида под действием сходных условий среды. Она обусловливает большое разнообразие признаков у одной группы особей. Индивидуальные различия передаются по наследству, поэтому данный вид изменчивости представляет собой генетическую, или наследственную, изменчивость. Кроме того, Дарвин выделил соотносительную изменчивость, когда изменение одного органа или признака влечет за собой изменение других органов и признаков. Например, толщина волос у овец зависит от толщины кожного покрова. Таким образом, Дарвин впервые обосновал роль наследственной изменчивости в эволюции, хотя в тот период еще не были известны все причины и механизмы изменчивости.
Борьба за существование, по Дарвину, представляет сложные и многообразные отношения организмов между собой и с неживой природой. Различают следующие формы борьбы: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы.
Внутривидовая борьба ? это борьба между особями одной популяции любого вида. Она наиболее напряженная, поскольку особи популяции имеют одинаковые условия существования и источники питания. Например, состязание между хищниками за добычу, поедание взрослыми особями части потомства (речной окунь), состязание между особями одной популяции за свет. Межвидовая борьба ? это борьба за существование между особями разных видов, занимающих сходные места обитания. Например, борьба между хищником и жертвой, борьба за свет между сосной, березой и осиной в смешанном лесу. Межвидовая борьба за существование включает одностороннее использование одного вида другим (рыбы поедают планктон). Борьба с неблагоприятными условиями неорганической природы имеет место при засухе, наводнении, заморозках и т. п.
Все виды борьбы за существование усиливают внутривидовую борьбу, что способствует совершенствованию вида в процессе эволюции и в конечном итоге приводит к выживанию тех организмов, которые оказываются наиболее приспособленными к конкретным условиям, т. е. к естественному отбору.
Естественный отбор ? это постоянно происходящий в природе процесс, при котором выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные особи каждого вида и гибнут менее приспособленные. Необходимым условием естественного отбора является наследственная изменчивость, а непосредственным результатом ? формированние приспособлений организмов к конкретным условиям существования. Различают следующие формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и дизруптивный (разрывающий).
Движущий, или направленный, отбор ? это отбор, благоприятствующий лишь одному направлению изменчивости. Был описан Дарвином. Примером такого отбора может служить появление в настоящее время групп крыс и насекомых, устойчивых к ядохимикатам, домашних мух и комаров, способных переносить яд ДДТ; штаммов микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам (пенициллин, стрептомицин).
Стабилизирующий отбор ? это отбор, направленный на сохранение в популяциях среднего, ранее сложившегося признака и действующий против проявлений фенотипичекой измен-? чивости. Он происходит при постоянных условиях окружающей 13 среды. Описан И. И. Шмальгаузеном в 1946 г. При длительном действии стабилизирующего обора некоторые виды организмов могут не изменяться в течение многих тысяч лет. Например, размеры и форма цветков у насекомоопыляемых растений более стабильные, чем у ветроопыляемых. Это обусловлено тем, что строение цветков насекомоопыляемых растений соответ ствует строению насекомых-опылителей. Поэтому оставляют потомство лишь те растения, строение цветков которых не изменяется.
Дизруптивный, или разрывающий, отбор ? это отбор, благоприятствующий двум или нескольким направлениям изменчивости организмов, но направленный против сохранения среднего значения признака. Эту форму отбора описал К. Мазер (1941, 1973). Данный отбор ведет к появлению ряда различающихся форм в пределах популяции, что обусловливается различиями условий внешней среды в разных частях ареала данного вида. Примером такого отбора может служить популяция виноградной улитки ? ее особи отличаются по окраске раковины, но ни одна из них не имеет решающего преимущества перед другой. Так, в лесах с коричневой почвой чаще встречаются особи с коричневой и розовой окраской раковин, а на участках с грубой и желтой травой преобладают особи с желтой окраской. Подобные различия носят приспособительный характер ? предохраняют улиток от поедания птицами.
Все формы естественного отбора составляют единый механизм, поддерживающий равновесие популяций с условиями среды. Установив факт изменения видов в результате естественного отбора в процессе приспособления к условиям среды, Дарвин пришел к выводу, что культурные растения и домашние животные произошли от диких видов. Эта мысль натолкнула его на создание учения об искусственном отборе.
Искусственный отбор ? это отбор человеком особей, обладающих ценными наследственными признаками. Он может быть бессознательным и методическим.
При бессознательном отборе человек не ставит перед собой задачу улучшить или изменить породу, а просто уничтожает и использует для своих нужд в первую очередь менее ценных для него животных, например кур с низкой яйценоскостью.
Методический, или сознательный, отбор проводится с заранее поставленной целью ? получить новую породу или сорт. Дарвин показал, что сорта растений и пород животных не возникли внезапно, а создавались постелено в ходе отбора особей, нужных человеку. При помощи искусственного отбора он добился глубоких изменений у растений и животных. Одомашнивание диких животных началось 10?12 тыс. лет назад, а первые породы животных были получены 5?6 тыс. лет назад. Среди многих форм животных человек подмечал такие, которые интересовали его по конкретным признакам. Эти формы он использовал в качестве производителей и в потомстве снова делал отбор особей, у которых желаемые признаки были выражены лучше. Например, дикие куры несли в год 5?10 яиц, а куры лучших современных пород - 300 и более. Аналогично проводился отбор у растетений. Так, в корнеплодах диких видов сахарной свеклы содержится всего 5 % сахара, а культурных сортов ? до 22%. Следовательно, человек на основе методического отбора получал особи с ценными признаками, которые накапливал из поколения в поколение. Организмы с набором нежелательных признаков человек уничтожал.
По Дарвину, для успешного проведения искусственного отбора должны соблюдаться следующие условия: во-первых, особи должны обладать значительной степенью изменчивости, что повышает вероятность создания новых форм; во-вторых, для отбора необходимо достаточно большое количество особей; в-третьих, следует устранить нежелательные скрещивания и осуществлять тщательный отбор производителей; в-четвертых, нужно добиваться усиления ценных признаков в поколениях.
Основные отличия между искусственным и естественным отбором состоят в том, что искусственный отбор осуществляется человеком и в результате выводятся новые породы животных и сорта растений с полезными признаками. Естественный отбор происходит в природе в результате борьбы за существование и возникают виды с приспособлениями к различным условиям внешней среды. Естественный отбор возник первым в процессе эволюции вместе с появлением жизни. Однако следует отметить, что нередко новые, полученные в результате искусственного отбора признаки могут быть полезны для человека, но бесполезны или даже вредны для животного.


Экология как биологическая наука

Термин ?экология? был предложен в 1866 г. немецким зоологом Э. Геккелем для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения организмов с окружающей их средой обитания. Однако более четкое и краткое ее определение было дано английским биохимиком X. Кребсом, определившим основное содержание экологии как изучение ?распространения и динамики численности организмов?. Современному определению экологии больше соответствует ее понимание как науки о структуре и функциях живой природы.
Все разделы биологической науки изучают жизнь на молекулярном, клеточном или организменном уровнях, так как индивидуум является самой крупной единицей исследования (гены ?-> клетки -? органы -? организмы). Однако имеются и более сложные формы организации живого. Группы сходных индивидуумов одного вида объединяются в популяции, которые создают многовидовые сообщества биоценозы. Биоценозы в свою очередь образуют биологические макросистемы более высокого ранга - биогеоцинозы (экосистемы) и в целом биосферу нашей планеты.
Следовательно, современная экология изучает жизнь, интегрированную в биологические системы более высокого ранга, чем организм. Этим экология отличается от других областей биологии, которые она обогащает, но ни в коем случае не растворяется в них и не исчезает как самостоятельная наука.
Экология исследует три основных уровня организации живой материи: отдельные особи, популяции и сообщества. В зависимости от изучаемого уровня меняются и задачи экологии. Изучая особи, она исследует, как влияют на организм абиотические и биотические факторы и наоборот.
На уровне популяций экология решает вопросы, связанные со степенью обилия отдельных видов, с изменениями и колебаниями численности популяций. Экология сообщества рас-
58
сматривает состав и структуру сообществ и закономерности их функционирования (круговорот веществ и энергии). Но все же основными объектами исследования экологии являются те процессы, которые влияют на распространение и численность организмов, т. е. процессы восроизводства особей, их гибели и миграции.
Итак, предметом исследования экологии являются биологические макросистемы: популяции, сообщества, экосистемы и лх динамика во времени и пространстве. Из содержания и предмета исследований вытекают и основные задачи экологии: изу-1ение динамики популяций и биогеоценозов во времени и пространстве. Поэтому главная теоретическая и практическая задача экологии заключается том, чтобы вскрыть закономерности этих процессов и научиться управлять ими в условиях все возрастающего влияния человека на окружающую среду.
На современном уровне развития общества экология превратилась в одну из ведущих биологических наук. Это в значительной степени обусловлено тем, что решение проблем, связанных с рациональным использованием природных ресурсов биосферы, возможно только с экологических позиций.
Экология как наука является теоретической основой охраны природы. Однако между понятиями ?экология? и ?охрана природы? ставить знак равенства нельзя, так как задачи экологии гораздо шире. Она изучает принципы и законы, определяющие временные и пространственные типы объединения организмов, потоки вещества и энергии через отдельные трофические уровни, закономерности функционирования экосистем и биосферы в целом.
Успехи мероприятий, направленных на охрану природы, возможны только тогда, когда они опираются на прочный теоретический фундамент. В свою очередь развитие экологии тесно связано с развитием смежных биологических наук ? ботаники, зоологии, микробиологии и т.д.
Каковы же основные методы экологических исследований? Первостепенное значение для эколога имеют полевые исследования, т.е. изучение популяций видов и их сообществ в есте ственной обстановке. Полевые методы позволяют установить результаты влияния на организм определенного комплекса факторов окружающей среды, выяснить общую картину развития вида в конкретных условиях. Однако полевые наблюдения не всегда могут дать точный ответ на поставленные вопросы. Например, на вопрос, какой из факторов среды определяет характер жизнедеятельности особи, вида, популяции или сообщества, можно ответить только с помоищью эксперимента, главной задачей которого является выяснение причин установленных взаимоотношений. Экспериментальные методы позволяют вычленить и проанализировать роль отдельных факторов при постоянстве всех остальных в иссусственно созданных и контролируемых условиях.
В последнее время широкое распространение получило моделирование биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных системах различных процессов, происходящих в живой природе. При описании биологических явлений применяются методы математического моделирования. Первыми математическими моделями простейших экологических систем хищник ? жертва и паразит ? хозяин были теоретические разработки Вольтерра ? Лотки, выполненные в 1931 г. и послужившие основой для построения более сложных моделей. Методы математического моделирования используются для экологического прогнозирования. В условиях научно-технического прогресса, в значительной мере зависящего от использования природных ресурсов, воздействие человека на природу неизбежно. Составление экологического прогноза является сложной и ответственной задачей и невозможно без всестороннего математического анализа всех аспектов взаимоотношений живых организмов и многочисленных факторов внешней среды. Глубокое знание этих вопросов позволит не только прогнозировать, но и управлять экосистемами.


Растения

Растения
(Растения - целостный организм. Растения относятся к надцарству эукариот и выделяются в самостоятельное царство Растений. Наука, изучающая их внешнее и внутреннее строение, особенности жизнедеятельности, классификацию, распространение, взаимосвязь с условиями среды, значение в природе и жизни человека, называется ботаникой.
Изучаемые ботаникой объекты - растения - рассматриваются с различных сторон, поэтому от общей науки отделились самостоятельные дисциплины. Морфология растений изучает разнообразие внешних форм растений, их метаморфозы; анатомия ? ткани и их взаимное расположение в различных органах растений; физиология процессы жизнедеятельности и особенности обмена веществ у растений; систематика ? классификацию растительного мира; экология ? взаимоотношения растений с условиями окружающей среды; геоботаника и география растений ? закономерности формирования растительного покрова и распространения растений на Земле; палеоботаника ? ископаемые растения, их строение, систематику географию в прошедшие геологические эпохи.
Основной задачей ботаники является всестороннее изучение растений для получения новых высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных культур и сохранения экологического равновесия в природе.
Растительный мир ? составная часть природы, он насчии-тывает около 500 000 видов растений, различных по строению и условиям произрастания. Вместе с животным растения формируют природную среду, необходимую для жизнедеятельности человека. Это основные продуценты органического вещества на планете ? первое звено в цепи питания. Растения встречаются во всех природно-климатических зонах земного шара. Даже пустыни, составляющие около трети суши, бедные высшими растенями, изобилуют водорослями, лишайниками, бактерия ми. Леса покрывают одну шестую часть суши. Существуют возделанные земли, занятые культурными растениями. Растительность встречается на значительной глубине в морях, океанах, пресноводных водоемах. Наконец, Арктика и Антарктика, снеговые горные вершины тоже не лишены растений.
В зависимости от природно-климатических условий на планете сформировались различные типы растительного покрова, характеризующиеся определенными фитоценозами.
Все известные в настоящее время растения располагаются в определенной эволюционной последовательности и классифицируются в зависимости от совокупности признаков. Для удобства классификации растений существуют систематические, или таксономические, категории, обозначающие названия растений и их место в эволюции органического мира. Основной систематической категорией является вид. Виды группируются в роды, роды в семейства, семейства в порядки, порядки в классы, классы в отделы, в подцарства и царства. Каждое растение имеет двойное латинское название в соответствии с бинарной номенклатурой К. Линнея, единое для всех стран мира Это облегчает изучение растений в различных зонах земного шара.
К царству Растения относятся три подцарства: Багряные водоросли, Настоящие водоросли, Высшие растения. Подцарства Багряные водоросли и Настоящие водоросли ? низшие растения. Их тела не делятся на органы и состоят из одной клетки или многоклеточного слоевища за что эти растения называют слоевцовыми или талломными. Половые органы (гаметангии) и органы спороношения (спорангии) одноклеточные или отсутствуют. Низшие растения не имеют эпидермы и устьиц, проводящего цилиндра. Подцарство Высшие растения включает следующие отделы: Риниовидные (или Псилофиты), Моховидные, Псилотовые, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные, Голосеменные, Покрытосеменные (или Цветковые). Для них характерно наличие специализированных тканей (эпидерма с устьицами, проводящий цилиндр, механические ткани и др.) и органов (корень, стебель, листья). Гаметангии и споран-
гии многоклеточны. В жизненном цикле ритмически чередуются половое (гаметофит) и бесполое (спорофит) поколения.
Систематическое положение растения можно рассмотреть на примере картофеля обыкновенного. Он относится к царству Растения, подцарству Высшие растения, отделу Покрытосеменные, классу Двудольные, порядку Норичникоцветные, семейству Пасленовые, роду. Катофель, виду Картофель клубненосный (обыкновенный).
Следует отметить, что бактерии и грибы наряду царством растений образуют самостоятельные царства. Они отличаются строением, химическим составом, особенностями обмена веществ, происхождением. Лишайники по данным ряда исследований, рассматриваются в единой системе с грибами.


Основные группы растений Бактерии.

Эти низшие одноклеточные организмы ? прокариоты (не имеют ядра) ? возникли 3,5 млрд. лет назад и являются активными участниками всего геологического развития Земли. Примерно 2 млрд. лет назад они вместе с растениями сформировали атмосферу, сходную с современной. Благодаря деятельности бактерий в атмосфере начал накапливаться молекулярный кислород, столь необходимы для эволюции организмов ? аэробов.
По форме бактерии могут быть в виде шариков, или кокков (диплококки, стрептококки, стафилококки и др.); палочек, или бацилл (кишечная палочка, туберкулезна палочка и др.); запятой, или вибриона (вибрионы чумы, холеры и др.); спирилл, имеющих извитую форму. Размеры их зависят от условии внешней среды и колеблются в пределах 1?10 мкм в длину и 0,2?1,0 мкм ширину. Некоторые виды бактерий обладают жгутиками либо ресничками.
По типу питания бактерии делятся на автотрофные и гетеротрофные. К автотрофным бактериям относят фотосинтезирующие (пурпурные) бактерии и хемосинтезирующие (нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии).
Пурпурные бактерии содержат особый пигмент бакктери-охлорофилл, который, подобно хлорофиллу зеленых растений, обеспечивает фотосинтез. Обитают пурпурные бактерии в освещенных прозрачных водоемах.
Хемосинтезирующие бактерии используют для синтеза органических веществ не световую энергию, а энергию, выделяющуюся при окислении каких-либо неорганических соединении. Например, нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, в результате чего образуется азотистая кислота, которая затем превращается в азотную. Железобактерии переводят за-кисные соли железа в окисные. Серобактерии восстанавливают сероводород в серу, серную кислоту и ее соли.
Для гетеротрофных бактерий источником энергии служат органические вещества. Так, бактерии-сапрофиты добывают энергию путем разложения органических остатков живых существ, бактерии-паразиты питаются органическими веществами организмов.
В целом бактерии в процессе жизнедеятельности синтезируют различные аминокислоты, белки, органические кислоты, витамины, ферменты, нуклеотиды, ДНК. Они вызывают спиртовое, молочнокислое, маслянокисляное, уксуснокислое брожение. Бактерии используются в пищевой промышленности для получения уксусной кислоты, кисломолочных продуктов, сыра и т. д.
Бактерии размножаются, как правило, прямым делением, причем в благоприятных условиях через каждые 25?30 мин. В неблагоприятных условиях некоторые бактерии размножаются половым путем ? конъюгацией, в результате которой происходит обмен наследственной информацией, но количество особей не увеличивается. После этого бактерии размножаются прямым делением. Некоторые виды бактерий (преимущественно бациллы) способны образовывать споры: содержимое их клетки сжимается, уплотняется, покрывается плотной оболочкой, предохраняющей протопласт от вредных воздействий. Споры разносятся ветром, водой, животными и, попав в благоприятные условия, прорастают.
Основная положительная роль бактерий в природе заключается в минерализации органических остатков. Бактерии являются редуцентами и составляют конечное звено любой цепи питания. Они разлагают органические вещества до минеральных и таким образом обеспечивают круговорот веществ в биосфере. Особую функцию выполняют азотобактерии, ризобиум и бактерии других родов, способные фиксировать атмосферный азот и превращать его в соединения, доступные для растений. Благодаря этому почва обогащается азотом, вследствие чего повышается ее плодородие.
Отрицательную роль играют паразитические бактерии. Они являются возбудителями болезней растений (фитофтора), животных (бруцеллез) и человека (холера, чума, дизентерия, тиф и др.) и нередко вызывают их гибель.


Грибы.

Грибы ? низшие гетеротрофные споровые организмы. В настоящее время их насчитывается около 100 000 видов.
Тело грибов представлено мицелием, или грибницей, состоящей из переплетения нитей, или гиф. Грибница может быть одноклеточной и многоклеточной. Клетка грибницы покрыта пектиновой либо хитиновой оболочкой и содержит одно или несколько ядер. В ней запасается углевод гликоген; пластид нет, поэтому грибы являются гетеротрофами, т. е. используют готовые органические вещества.
По типу питания грибы подразделяются на сапрофиты и паразиты. Грибы-сапрофиты используют органические вещества организма-хозяина, не принося ему вреда, например вступают в симбиоз с растениями. При этом нити гриба оплетают корни деревьев, образуя микоризу. Гифы гриба всасывают из почвы воду и минеральные соли, выполняя функцию корневых волосков и улучшая минеральное питание растений. Грибы-паразиты питаются органическими веществами организма-хозяина, вызывая его гибель.
Размножаются грибы вегетативным (частями мицелия), бесполым (спорами) и половым способами. Различают несколько классов грибов. Рассмотрим наиболее распространенные из них.
Типичным представителем плесневых грибов является му-кор. Тело у него ? сильно разросшаяся многоядерная клетка, образующая мицелий, гифы которого имеют вид белого пушистого налета на органических клетках растительного происхождения. На верхушке отдельных вертикальных нитей в особых спорангиях созревают споры.
Пеницилл также плесневый гриб. Его грибница многоклеточная, пышно разрастается на органических остатках растительного происхождения, образуя зеленую плесень. На грибнице развиваются плодовые тела особого строения, в которых созревают споры. Используется для получения антибиотика пенициллина. В результате селекции выведены высокопродуктивные штаммы этого гриба.
Дрожжи ? одноклеточные грибы. Клетки их одноядерные, способны почковаться. Образующиеся "почки" иногда не отделяются от материнских клеток, формируя колонии. В процессе жизнедеятельности дрожжи расщепляют сахар до углекислого газа и воды. В результате селекции получено несколько штаммов пивных, винных, пекарских дрожжей.
Шляпочные грибы имеют многоклеточный мицелий, который над субстратом (на поверхности почвы, стволов деревьев и т. п.) плотно переплетается и образует плодовое тело, а в субстрате ? вегетативное тело ? грибницу. Плодовое тело обеспечивает половое размножение и образование спор, вегетативное ? размножение кусочками грибницы. Плодовые тела шляпочных грибов состоят из ножки, или пенька, и шляпки, нижний слой которой может быть пластинчатым или трубчатым. На поверхности пластинок или внутри трубочек созревают многочисленные мельчайшие споры, которые разносятся ветром, животными, птицами и в благоприятных условиях прорастают.
Строение, размеры и окраске шляпок различны, что является основой бытовой дифференцировки грибов. Шляпочные грибы включают съедобные пластинчатые (грузди, опята, лисички, сыроежю и др.) и трубчатые (белый гриб, подберезовик, подосиновик и др.) и ядовитые пластинчатые (мухомор, бледная поганка и др.) и трубчатые (ложный белый гриб ложный масленок и др.) грибы.
Необходимым условием для нормальной жизнедеятельности грибов является наличие соответствующих растений, с которыми они вступают в симбиоз, определенной температуры, влажности, почвы.
Большой вред растениеводству наносят грибы-паразиты. Их споры, попав на растение, прорастают в мицелии, который может развиваться только за счет тканей растения-хозяина. Грибы-паразиты поражают практически все виды растений. Наиболее распространены из них спорынья, головневые, ржавчинные, мучнисто-росяные грибы, трутовик, чага и др.
Грибы имеют большое значение в природе и жизни человека. Они минерализуют органические остатки, улучшают плодородие почвы и условия жизни лесных растений, являются кормом для животных. Человек использует их в пищу, в качестве лекарственного сырья (чага, спорыньи), для получения антибиотиков (пеницилл, аспергилл и др.), спиртов (дрожжи) и т. д.


Лишайники.

Лишайники ? симбиотические организмы, состоящие из водоросли и гриба (иногда в них поселяется азотобактер). Водоросли, входящие в состав лишайников, обычно одноклеточные синезеленые, реже зеленые, грибы - с многоклеточным мицелием. Гриб обеспечивает водоросль водой с растворенными в ней минеральными веществами и ферментами; в процессе фотосинтеза водоросль вырабатывает углеводы, которые используются грибом и азотобактером. Последний обеспечивает лишайник азотом. Тело лишайников, называемое слоевищем, разнообразно по окраске, форме, размерам и строению. Цвет лишайников (белый, розовый, желтый, оранжевый, серый, голубо- вато-зеленый, коричневый, черный и др.) обусловливается определенными пигментами, локализующимися в оболочке и цитоплазме гифов грибов.
По форме различают накипные, листоватые и кустистые лишайники.
Накипные лишайники имеют вид окрашенной корочки, плотно сросшейся с субстратом. К ним относятся ризокарпон, хе-матомма и др.
Листоватые лишайники прикрепляются к субстрату пучками грибных гиф, отходящих от нижней поверхности слоевища. Края слоевища имеют форму надрезанных лопастей, приподнятых над субстратом. К листоватым лишайникам относятся лобария, пармелия и др.
У кустистых лишайников разветвленное слоевище. Оно в виде кустиков приподнимается над субстратом или в виде тонких нитей свисает вниз с деревьев. К ним относятся кладония, цетрария исландская, эверния, уснея и др.
Слоевище большинства лишайников имеет верхний и нижний корковые слои, состоящие из плотно переплетенных гиф гриба. Внутренняя его часть представлена рыхло сплетенными гифами, среди которых располагаются клетки водоросли. Гифы гриба плоти прилегают к клетке водоросли или проникают в нее, за счет чего происходит передача веществ.
Размножаются лишайники половым, бесполым и вегетативным способами. Половое и бесполое размножение происходит особыми спорами, которые развивают отдельно у каждого из симбионтов. Вегетативное размножение происходит либо кусочками слоевища, либо его особыми выростами, состоящими из клеток водорослей, покрытых гифами гриба. Некоторые виды размножаются только им свойственными образованиями, состоящими из одной или нескольких клеток водорослей окруженных гифами гриба.
Лишайники встречаются почти во всех наземных и некоторых водных биогеоценозах, причем в тундре, лесо-тундре и лесах составляют существенную часть растительного покрова. Многие лишайники (пармелия, кладония и др.) густо покрывают
стволы деревьев и защищают их от вредных микроорганизмов, так как лишаиниковые кислоты обладают антимикробным действием. Тундровые лишайники, особенно ягели, составляют основную пищу для северных оленей.
Лишайники ? пионеры растительности. Они являются первичными разрушителями горных пород, в результат чего формируется почва для поселения других растений. Лишайники используются в народном хозяйстве для получения чистой глюкозы, спирта, желатинирующих красящих веществ, эфирных масел. Лишайники чувствительны к содержанию кислорода в воздухе и часто служат индикаторами загрязненности среды.


Водоросли.

Водоросли?это низшие растения, живущие преимущественно в водной среде. Они бывают одноклеточными, колониальными, многоклеточными с нитчатым или расчлененным слое-вищем.
Клетки водорослей имеют типичное для растений строение. Они покрыты полисахаридной (чаще пектиновой или целлюлозной) оболочкой. В цитоплазме находятся митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, лизосомы, вакуоли. Для клеток водорослей характерны особые органоиды ?хромато-форы различной формы, где концентрируются хлорофилл и другие пигменты, обусловливающие окраску водорослей и фотосинтез. Следовательно, по типу питания водоросли являются автотрофами.
Размножаются водоросли вегетативным (делением слоевища на части), бесполым (образованием подвижных зооспор) и половым способами.
Известно около 30 000 видов водорослей. Наиболее часто встречаются зеленые, харовые, бурые, красные и др.
Зеленые водоросли обитают в мелководьях и используют для фотосинтеза красные лучи солнечного спектра. Рассмотрим их типичных представителей. Хламидомонада обитает в стоячих водоемах, лужах. Это одноклеточная зеленая водоросль яйцевидной формы с двумя жгутиками на переднем кон це. Снаружи покрыта пектиновой оболочкой. В цитоплазме находится ядро, чашеобразный хроматофор, содержащий пигменты. Кроме крупной вакуоли, заполненной клеточным соком, имеются маленькие пульсирующие вакуоли. Размножается хламидомонада бесполым и половым путем.
Хлорелла ? одноклеточная зеленая водоросль, обитающая в пресных, соленых водоемах и на влажной почве. Она представляет собой мелкие, шаровидные, покрытые целлюлозной оболочкой клетки с хроматофором чашевидной формы. Размножается хлорелла очень быстро безжгутиковыми спорами. Она энергично фотосинтезирует и богата питательными веществами. В ее сухом вешестве обнаружены белки, масла, витамины А, В, С, К. В связи с этим хлореллу культивируют и используют в качест корма для скота, птицы, прудовой рыбы. Ведутся селекционные работы, направленные на получение высокопродуктивных видов хлореллы.
Плеврококк ? наземная водоросль, обитающая на коре и пнях деревьев, где образует зеленый налет. Клетки плеврококка способны делиться в двух взаимно перпендикулярных направлениях, благодаря чему образуют многоклеточные пластиночки. Поэтому плеврококк считается одной из переходных форм от одноклеточных зеленых водорослей к многоклеточным нитчатым, из которых наиболее часто встречаются улотрикс и спирогира.
Улотрикс прикрепляется к субстрату выростами нижней (ба-зальной) клетки. В каждой клетке имеется хроматофор в виде пояска. Размножается бесполым и половым путем.
Спирогира ведет свободный образ жизни и в водоемах образует тину. По строению она близка к улотриксу, но хромато- < фор у нее лентовидный, закрученный в спираль. Половой про- : цесс ? конъюгация.
Все водоросли являются основным продуцентом кислорода и питательных веществ не только для обитателей водной ; среды, но и для человека. Пищевой ценностью обладают ламинария, порфира, ульва и др. Они содержат витамины, микроэлементы. Кроме того, их используют для получения йода, брома, смол, ацетона, метилового спирта, калийных солей, клея. Самый ценный продукт, получаемый из красных водорослей, -агар-агар,широко применяющийся в микробиологической и пищевой промышленности, в медицине. Отмершие водоросли образуют отложения ила ? сапропель, который используется в грязелечении и как удобрение на полях.


Моховидные.

Моховидные ? это высшие растения, тело которых дифференцировано на стебель и листья. Функцию корней выполняют ризоиды. Моховидные отличаются сравнительно простой внутренней организацией: они имеют ассимиляционную ткань, слабо специализированные механические, проводящие, запасающие и покровные ткани. В цикле развития моховидных гамето-фит преобладает над спорофитом.
Моховидные встречаются на всех континентах земного шара, чаще в местах с достаточным или избыточным увлажнением. Особенно распространены листостсбельные мхи, в частности зеленые, сфагновые и ряд других.
Типичным представителем зеленых мхов являете кукушкин лен ? многолетнее двудомное растение, до 140 см в высоту. Стебель у него прямостоячий, листья короткие, узколинейные. У кукушкина льна происходит смена способов размножения: полового ? гаметофита и бесполого ? спорофита. Гаметофит представляет взрослое растение с образующимися на нем гаметами, спорофит ? коробочку с ножкой, развивающуюся из зиготы. Следовательно, спорофит как бы является органом гаметофита, поскольку он связан с ним не только морфологически, но и физиологически.
Представителем сфагновых мхов является сфагнум, или торфяной мох. В сухом состоянии он имеет беловатый цвет, что связано с особенностями строения его листьев. В них различают два слоя клеток. Один из них образует узкие, удлиненные, содержащие хлорофилловые зерна четки. Другой слой состоит из крупных многоугольных четок, оболочки которых имеют поперечные утолщения. Эти клетки лишены живого содержимого и обычно заполнены водой, а в высушенном состоянии ? воздухом. Сухие сфагновые мхи могут поглощать большое количество воды, в 30 ? 40 раз превышающее их собственную массу. Стебель у сфагнума ветвистый, нижняя часть его укрепляется в почве и берет на себя функцию ризоидов. Поэтому последние у сфагновых мхов не развиваются, однако нижние части стебля постепенно отмирают, но полностью не сгнивают, так как мох синтезирует особые вещества ? гуминовые кислоты. Последние убивают гнилостные бактерии и таким образом задерживают процесс гниения. В тех местах, где произрастают сфагновые мхи, со временем накапливается большое количество органических остатков, которые превращаются в торф. Этот процесс идет очень медленно ? за 1 0 лет образуется слой торфа, не превышающий 1 см. Торф, как известно, используется как топливо, удобрение, сырье для получения древесного спирта, карболовой кислоты, смол, пластмасс, физиологически активных веществ, лекарственных препаратов. Сфагновые мхи можно применять в качестве перевязочного материала, поскольку они обладают антисептическими свойствами. лены древовидными формами и после отмирания образовалcя каменный уголь.


Голосеменные.

Голосеменные?высшие семенные растения, занимающие более высокое в эволюционном отношени положение, чем па-поротникообразные. Это разноспоровые растения.
Насчитывают около 800 видов голосеменных, произрастающих в умеренных областях земного шара. Все они ? древесные растения или кустарники, имеют хорошо развитый стебель, мощную корневую систему, состоящую из главного, боковых и придаточных корней, листья в виде иголочек ? хвоинки. Наиболее часто из голосеменных растений встречаются хвойные, в частности сосна, ель, лиственница, можжевельник, кедр, тис, секвойя, кипарис, туя и др. Рассмотрим наиболее распространенные из них.
Сосна обыкновенная широко распространена в нашей стране на европейской территории, в Сибири, границы ее ареала доходят до побережья Охотского моря. Это светолюбивая, не требовательная к условиям почвы древесна порода. На песчаных и супесчаных почвах она образуе леса. Здесь у нее развиваются стержневые корни, проникающие в почву, а также боковые корни, располагающиеся близко к поверхности. Выросшие в лесу сосна достигают высоты 40 м, имеют прямой ствол, покрыты красно-бурой корой. Ветви располагаются высоко, отчего крона часто приобретает зонтиковидную форму. Встречается сосна и на сфагновых болотах, на известковы склонах. На болотах сосны низкие, с поверхностной корневой системой, тонким стволом и расположенными близко друг к другу мутовками ветвей, что говорит о небольшом приросте дерева. Узкие, игловидные листья сосны - хвоя ? располагаются попарно и покрыты плотной кожицей с кутикулой. Устьица глубоко погружены в ткань листа и сравнительно немногочисленны. Все это позволяет сосне экономно расходовать влагу и выдерживать недостаток ее в почве.
В процессе размножения сосны бесполое поколение сменяется половым. На одном растении образуют мужские и женские шишки.
Ель обыкновенная образует обширные леса. Под их пологом подлесок и травяной покров почти не развиваются. Ель ? теневыносливая порода. Густая пирамидальная крона ее доходит почти до земли. В таких условиях выживают только зеленые мхи. Ель более требовательна к окружающим условиям, чем сосна. Она произрастает на плодородных и достаточно увлажненных почвах. Корневая система у ели располагается в поверхностном слое почвы, поэтому сильные ветры могут вывернуть дерево с корнями. Листья у нее, как и у сосны, игольчатые, колючие, в очертании четырехугольные. Располагаются на побегах поодиночке, держатся 7?9 лет. Шишки у ели крупнее, чем у сосны (10?15 см), развиваются в течение года. Размножается ель так же, как и сосна.
Ель сибирская отличается от ели обыкновенной меньшими размерами шишек и формой чешуи. Распространена в южной части Сибири.
Лиственница получила свое название в связи с тем, что ее хвоя опадает на зиму, подобно листьям листве деревьев. Это одна из наиболее зимостойких древесных пород. Она выдерживает даже самые суровые морозы Сибири и Якутии (даурс-кая и сибирская лиственница).
Можжевельник произрастает в подлеске сосновых и смешанных лесов, на сухих холмах и горных склонах. Это вечнозеленый кустарник с игольчатыми листьями, располагающимися по три в мутовке. Шишки у можжевельника не похожи на шишки сосны. Они маленькие, нераскрывающиеся, чешуи их мясистые, синеватые.
Такие шишки напоминают ягоды и называются иногда шиш-коягодами. Их используют как лекарственное средство.
Хвойные леса служат основным источником строительного материала; древесина ели используется для изготовления мебели, музыкальных инструментов, в производстве бумаги и искусственного шелка; из хвои сосны получают скипидар, душис тое масло, витамин С, а также канифоль. Сосна выделяет летучие вещества ? фитонциды, пагубно действующие на многих микробов, поэтому воздух, где она произрастает, всегда чистый.


Покрытосеменные.

Покрытосеменные ? высшие цветковые растения, занани-мающие господствующее положение в современной флоре. Важнейшей особенностью их является наличие цветка, обеспечивающего созревание спор, гамет, образоваание семян и плодов. В отличие от голосеменных семязачатки (семяпочки) у покрытосеменных заключены в замкнутую полость завязи, поэтому пыльца попадает не на пыльцевход, а на рыльце пестика. В оболочке пыльцевых зерен появляются новые структурные элементы, усложняющие ее строение. Одна из характерных особенностей покрытосеменных - двойное оплодотворение.
У покрытосеменных наблюдается высшая степень специализации тканей и органов, это обеспечивает присобление их к различным средам обитания. Покрытосеменные объединяют около 250 000 видов и распространены во всех природно-кли-матических зонах земного шара. Подразделяются на два класса: двудольные и однодольные. Двудольные произошли от семенных папоротников и дали начало однодольным, которые в дальнейшем развивались параллельно.
У двудольным относится около 325 семейств (розовые, пасленовые, зонтичные, лютиковые и др.), к однодольным - около 65 семейств (лилейные, ирисовые, орхидные, осоковые и др.)


Направления и методы изучения животного мира.

Наука, изучающая строение и жизнедеятельность животных, их многообразие и распространение, связь средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития, называется зоологией. Внешнее и внутреннее строение живот ных животных, не способных регулировать температуру тела (все беспозвоночные, а из позвоночных ? рыбы, земноводные и пресмыкающиеся), и теплокровных (птицы, млекопитающие). Животные заселили почву, сушу, водную и воздушную среды.
Взаимоотношения животных с другими организмами сложны и определяются пищевыми связями. Животные могут быть ра-стительноядными, плотоядными (хищными) и всеядными. Иногда взаимоотношения животных носят характер симбиоза или паразитизма.
Зоология служит научной основой охраны и использования животного мира, для разработки мер по регулированию численности видов, наносящих ущерб сельскохозяйственным и лесным растениям.
Значение животных в природе и хозяйстве разнообразно. Они играют положительную роль в опылении растений, распространении семян, почвообразовании, в разрушении трупов, остатков отмерших растений и т. п. Животные имеют большое значение в жизни человека. Многие из них используются в пищу, как сырье для промышленности, около 40 видов человек одомашнил. Некоторые виды (лягушка, мышь, крыса, кролик, собака и др.) применяются в научных и учебных целях. Накопленные знания о принципах строения органов животных легли в основу разработки новых технических конструкций при строительстве самолетов, подводных лодок и позволили сформировать новое направление в современной биологии ? бионику. Вместе с тем ряд животных приносит человеку вред. Так, некоторые виды простейших, плоских и круглых червей, членистоногих являются возбудителями заболеваний человека и домашних животных, а кровососущие членистоногие выступают в роли их переносчиков.
Мир животных, населяющих нашу планету, разнообразен, его относят к надцарству Ядерные организмы (Эукариоты), царству Животные. В царстве Животные выделяют два подцарства ? Простейшие и Многоклеточные. Подцарства животных делятся на типы, типы ? на классы, классы ? на отряды, отряды ? на семейства; семейства ? на роды, роды ? на виды. При выде-
лении какой-либо группы животных в отдельный тип учитываются определенные признаки их строения (количество клеток, образующих организм; число зародышевых листков; тип симметрии тела; наличие полости тела, хорды и др.), а также степень их родства. Общепринятой систематики животных организмов пока не создано. Поэтому число выделяемых типов в каждом подцарстве, как и количество входящих в них видов, часто неодинаково по разным классификациям.


Тип Простейшие.

Простейшие?это эукариотные одноклеточные организмы различной формы, размеры которых колеблются от 2?3 до 50? 150 мкм и даже до 1?3 мм. Тело простейшего содержит структуры как клеточного (ядро, протоплазма, мембрана, митохондрии и др.), так и организменного (пищеварительная и сократительная вакуоли светочувствительный глазок и др.) уровней. Органами передвижения у них служат ложноножки, жгутики, реснички. Питание простейших осуществляется либо путем заглатывания твердых органических частиц через специальную клеточную глотку (у инфузорий), либо осмотически (всей поверхностью тела). Они обладают раздражимостью, проявляющейся в виде таксисов. Размножаются простейшие бесполым или половым способом. У некоторых видов наблюдается чередование полового и бесполого размножения. При неблагоприятных условиях большинство простейших превращается в цисты, т. е. покрывается защитной оболочкой.
В типе насчитывается свыше 40 000 видов. Простейшие встречаются в морях и океанах, пресных водоемах и в почве. Они выполняют различные функции: активно участвуют в круговороте веществ, очищают воду от бактерий и гниющих органических веществ, влияют на почвообразовательные процессы, служат пищей для более крупных беспозвоночных. Среди простейших есть и паразитические виды, являющиеся возбудителями заболеваний человека и животных (дизентерийная амеба, балантидий, трипаносомы, лейшмании, малярийные плазмодии и др.)- Тип Простейшие подразделяют на четыре класса: Корненожки, Жгутиковые, Инфузории и Споровики.


Тип Кишечнополостные.

Кишечнополостные - это низшие многоклеточные животные, обитающие в морях и пресных водоемах. Для них характерна радиальная симметрия тела. Стенка тела образована двумя слоями клеток: наружным - эктодермой и внутренним ? энтодермой, между которыми располагается мезоглея. Клетки тела дифференцируются в зависимости от выполняемой ими функции. У кишечнополостных впервые появляется нервная система. Она представляет собой разбросанные в теле нервные клетки, соприкасающиеся между собой отростками. Тело меш-ковидное, с одним ротовым отверстием, ведущим в кишечную полость, где под влиянием ферментов происходит переваривание пищи. Мелкие частицы пищи могут захватываться также клетками энтодермы и перевариваться внутриклеточно. Через ротовое отверстие происходит и выбрасывание непереваренных остатков пищи.
Размножаются Кишечнополостные как бесполым, так и половым путем. Среди них встречаются и раздельноолые животные, и гермафродиты (организмы, имеющие женские и мужские органы размножения). Половые клетки выводятся в водную среду, где и происходит оплодотворение. У многих кишечнополостных наблюдается смена бесполого и полового поколений. Бесполое поколение представляют прикрепленные ко дну полипы, половое - свободноплавающие медузы. Некоторые же виды существуют либо в виде полипа, либо в виде медузы.
Многие Кишечнополостные способны легко восстанавливать утраченные части тела (регенерация).
Тип подразделяется на три класса ? Гидроидные, Сцифоидные и Коралловые полипы. Он объединяет около 9000 видов, для представителей которых характерна единая схема строения.


Тип круглые черви.

Круглые черви ? это тип первичнополостных животных, у которых впервые в процессе эволюции появляется полость тела (пространство между стенкой тела и кишечником, лишенное эпителиальной выстилки и заполненное жидкостью). Он объединяет многочисленную группу животных как свободножи-вущих видов, так и паразитов растений, беспозвоночных и позвоночных.
Для круглых червей характерно цилиндрическое, несегментированное, удлиненное тело (от 1 - 2 мм до 30 - 40 см и даже 8 м), заостренное на концах, лишенное ресничек. Оно представляет собой кожно-мускульный мешок, покрытый кутикулой, выполняющей защитную функцию. Под кутикулой лежат эпидермис, называемый гиподермой, и тяжи продольных мышц, состоящие из одного слоя клеток. Пищеварительная система представлена передней, средней и задней кишкой, заканчивающейся анальным отверстием. Выделительная система протонеф-ридиального типа в виде одного или двух каналов, лежащих по бокам тела и открывающихся наружу одним отверстием. Нервная система состоит из окологлоточного нервного кольца и отходящих от него нескольким нервных тяжей, из которых наиболее развиты брюшна и спинной.
Круглые черви раздельнополые животные. Половой аппарат имеет трубчатое строение. У самки он парный, у самца -непарный. Самец меньше самки.
Тип включает только один класс Собственно круглые черви и объединяет около 15 000 видов.


Тип Кольчатые черви.

Кольчатые черви по сравнению с плоскими и круглыми червями более высокоорганизованные животные. Тело их разделяется на голову, туловище и анальную лопасть и составляет кожно-мускульный мешок, а сегментация выражается не только во внешней, но и во внутренней организации. У кольчатых червей впервые появляся вторичная полость тела (пространство между стенкой тела и внутренними органами с эпители альной выстилкой, которая отделяет полостную жидкость от всех окружающих тканей и органов). Она разделена на камеры в соответствии с внешней сегментацией. У большинства видов, кроме пиявок, имеется замкнутая кровеносная система. Кольчатые черви дышат жабрами, а при их отсутствии ? все поверхностью тела. Органы выделения у них метанефрического типа, располагаются посегментно. Нервная система состоит из парных над- и подглоточного ганглиев, связанных с окологлоточным нервным кольцом и брюшной нервной цепочкой. Последняя представляет собой пару продольно сближенных стволов, образующих в каждом, сегменте нервные узлы. Среди кольчатых червей встречаются как раздельнополые животные, так и гермафродиты.
Тип подразделяется на три класса ? Малощетинковые, Мно-гощетинковые и Пиявки; объединяет около 9000 видов. Полагают, что в ходе эволюции многощетинковые дали начало членистоногим.


Тип Моллюски.

Это водные животные, населяющие моря, океаны, отчасти пресные водоемы, немногие (легочные моллюски) приспособились к жизни на суше.
Тело моллюсков, как правило, состоит из головки, на которой располагаются органы осязания в виде щупалец, туловища и ноги, являющейся органом передвижения. Тело несегментированное, билатерально-симметричное, за исключением брюхоногих моллюсков, у которых вследствие смещения органов оно симметричное. Основание туловища окружено кожной складкой ? мантией, разграничивающейся с телом мантийной полостью, в которой располагаются жабры, органы химического чувства, а также отверстия задней кишки, почек, полового аппарата. Спинная сторона тела покрыта выделяемой мантией защитной раковиной различной формы, состоящей из трех слоев: наружного (рогового), среднего (известкового или фарфорового) и внутреннего (перламутрового). Вторичная полость тела у большинства видов моллюсков представлена околосердечной сумкой и
полостью половых желез. В промежутках между органами расположен рыхлый слой клеток соединительной ткани.
Пищеварительная система начинается ротовым отверстием, затем идет глотка с аппаратом размельчения пищи, называемым теркой. Глотка переходит о петлеобразный кишечник, который у ряда моллюсков пронизывает околосердечную полость. Протоки слюнных желез открываются в глотку и печень, протоки печени ? в желудок.
У моллюсков незамкнутая кровеносная система, представленная сердцем, состоящим из желудочка и предсердия. Поступающая из него кровь непосредственно омывает органы.
Органы выделения у моллюсков составляют почки метанеф-ридиального типа.
Нервная система слагается из нервных узлов, соединенных между собой отростками. У ряда видов передние передние нервные узлы сливаются вместе в "головной мозг".
Среди моллюсков встречаются как раздельнополые, так и гермафродитные особи. Эмбриональное развитие моллюсков близко к развитию кольчатых червей.
Моллюски подразделяются на три класса ? Брюхоногие, Двустворчатые и Головоногие и объединяют около 30 000 видов. По численности видов данный тип занимает второе место после членистоногих. Моллюски считаются тупиковой ветвью в эволюции беспозвоночных.


Тип Членистоногие.

Тип Членистоногие.
В мире животных тип Членистоногие - самый многочисленный по количеству видов (до 1,5 млн.;, обитающих во всех средах: в воздухе, в воде, на суше. По многим признакам членистоногие близки к кольчатым червям, однако обладают рядом специфических особенностей. У них, как и у кольчатых червей, тело разделено на сегменты, но они не одинаковы по строению и образуют отделы тела ? голову со сложно устроенными ротовыми органами, грудь и брюшко. Тело покрыто прочным покровом, состоящим из органического вещества ? хитина, который выполняет защитную функцию и роль наружного скелета. Раз витие последнего обусловлено появлением членистых конечностей. Хитиновый покров затрудняет рост членистоногих, в связи с чем они периодически подвергаются линьке.
Кожно-мускульного мешка у членистоногих нет. Мышцы имеют вид пучков, их сокращение обеспечивает подвижность отдельных частей тела. Конечности у членистоногих филогенетически произошли из параподий кольчатых червей. Они соединены с телом при помощи сустава и состоят из подвижносочле-ненных члеников. Конечности могут выполнять самые разнообразные функции ? захват и измельчение пищи, движение, дыхание. Наряду с остатками первичной полости у членистоногих имеются зачатки вторичной.
Пищеварительная система состоит из кишечной трубки, разделенной на переднюю, среднюю и заднюю кишку. Имеются пищеварительные железы и челюстной аппарат, представленный видоизмененными конечностями. Кровеносная система незамкнутая, на спинной стороне располагается сердце.
Строение дыхательной системы зависит от среды обитания (жабры?у водных, легочные мешки и трахеи ? у наземных животных).
Нервная система слагается из надглоточного узла ("головной мозг"), окологлоточного кольца и брюшной нервной цепочки, узлы которой часто сливаются, в результате чего их число уменьшается по сравнению с числом сегментов тела. Хорошо развиты органы чувств. Выделительная система представлена видоизмененными метанефридиями или мальпигиевыми сосудами.
Членистоногие, как правило,? раздельнополые животные и размножаются только половым путем.
В типе Членистоногие выделяют три класса: Ракообразные, Паукообразные и Насекомые.


Тип Хордовые.

Хордовые ? высший тип животного царства, объединяющий около 40 000 видов, которые заселяют все среды жизни. Их отличительной чертой является наличие внутреннего осевого ске-
лета ? хорды, тянущейся вдоль тела. У некоторых видов она сохраняется в течение всей жизни (ланцетник, круглоротые, хрящевые рыбы), у других - только в зародышевом состоянии и замещается костным позвоночным столбом (костистые рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие). Над хордой располагается центральна нервная система в виде трубки эктодермального происхождения. Под осевым скелетом находится кишечная трубка, передний отдел которой принизан рядом жаберных щелей. Этот отдел выполняет функции и глотки, и органа дыхания. Жаберные щели сохраняются либо на всю жизнь (ланцетник, круглоротые, рыбы), либо существуют только в зародышевом состоянии. На брюшной стороне, под кишечной трубкой, находится центральный орган кровеносной системы сердце или заменяющий его сосуд. У хордовых, как и у иглокожих, формируется вторичный рот.
Хордовые обладают рядом признаков, свойственных вторым типам беспозвоночных: это двусторонняя симметрия тела, по-сегментное расположение отдельных систем органов ? скелета (позвонки), мускулатуры (мышечные сегменты), периферической нервной системы (спинномозговые нервы), частично кровеносных сосудов, а также наличие вторичной полости тела.
Тип Хордовые подразделяется на три подтипа: Оболочники (Личиночнохордовые), Бесчерепные и Позвоночные (Черепные).
Представители оболочников ? асцидии, сальпы - это морские животные. Признаки хордовых у них проявляются только в личиночном состоянии. У только что вышедшей из яйца личинки имеются хорда и нервная трубка. В дальнейшем эти органы атрофируются. В результате от нервной трубки остается лишь нервный узел. Личинка покрывается оболочкой и превращается во взрослую особь.
Бесчерепные представлены одним классом ланцетников, которые составляют небольшую группу примитивных хордовых животных, обитающих в теплых морях. Типичным представителем является ланцетник? небольшое (до 8 см) полупрозрачное животное. По всей спинной стороне его тянется спинной плавник, переходящий в хвостовой. Большую часть жизни жи вотное проводит, зарывшись в песок и выставив наружу передний конец головного отдела.
Одна из основных особенностей строения ланцетника - отсутствие черепа, а следовательно, и челюстного аппарата. Тело его покрыто гладкой кожей, построенной из однослойного эпидермиса и собственно кожи. Но ней располагаются мышцы в виде отдельных сегментов (миомеры), между которыми залегают соединительные тканные прослойки. Осевой скелет образован хордой, представляющей плотный эластичный тяж из крупных вакуолизированных клеток энтодермального происхождения, заключенный в прочную оболочку.
Нервная система ланцетника имеет вид трубки, лежащей над хордой. В головном отделе она образует небольшое расширение ? зачаток головного мозга. Органы чувств развиты слабо. Только на переднем конце тела находится обонятельная ямка, в коже ? осязательные клетки, вдоль нервной трубки располагаются светочувствительные образования. Периферические нервы отходят соответственно к каждому сегменту мышц. На переднем конце тела имеется рот, окруженный шупалыцами. За ним располагается глотка. Стенки последней пронизаны большим количеством жаберных щелей, в перегородках которых проходят кровеносные сосуды. Через стенки последних осуществляется газообмен между кровью животного и омывающей жабры водой. Глотка переходит в кишечник, выстланный ресничным эпителием. Благодаря колебанию ресничек пищевые частицы, содержащиеся в воде, продвигаются по кишечнику. Таким образом, и дыхание, и питание ланцетника происходят пассивно.
Органы выделения ланцетника представлены парным по-сегментным рядом ветвящихся эпителиальных канальцев (нефридии), располагающихся по бокам глотки. Каждая нефриди-альная трубка имеет отверстия, открывающиеся во вторичную полость.. Кровеносная система замкнутая и состоит из двух сосудов (спинного и брюшного), от которых отходят более мелкие сосуды. Ток крови создается пульсацией брюшного сосуда и оснований жаберных артерий.
Ланцетники ? раздельнополые животные. Половые клетки выносятся с током воды в окружающую среду, где и происходит наружное оплодотворение. Яйцо развивается в толще воды, из него выходит свободноплавающий зародыш.
В процессе эволюции ланцетники явились исходными формами для высших хордовых. Эта мысль впервые был доказана русским зоологом и эволюционистом А. О. Ковалевским (1840? 1901), который установил, что эти животные занимают промежуточное положение между оболочниками и позвоночными.
Позвоночные ? наиболее высокоорганизованная группа типа хордовых, которая отличается от остальных подтипов активным способом разыскивания и захвата пищи. Позвоночные обладают наиболее совершенными органами чувств, необходимыми для поиска пищи, развитыми органами передвижения, подвижным ротовым (челюстным) аппаратом и сложным головным мозгом. Всех позвоночных по сложности строения и особенностям эмбрионального развития принято делить на низших или анамний (круглоротые, рыбы, земноводные), и высших, или амниот (пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие).
Покровы тела у позвоночных представлены кожей, состоящей из многослойного эпителия и собственно кожи и ее производных (чешуи, перья, волосы). В скелет входят осевой скелет, череп, скелет конечностей и их поясов. Осевой скелет развивается в виде хорды, которая затем вытесняется позвоночником, состоящим из сегментарно расположенных хрящевых или костных позвонков. Череп появляется в связи с развитием головного мозга. Он имеет два отдела - черепную коробку для защиты головного мозга, органов зрения и обоняния, и внутренний (висцеральный) череп, который служит опорой для переднего отдела пищеварителы трубки, образуя челюсти и жаберные дуги. Конечности могут быть непарными (спинной и хвостовой плавник) и парными. В скелете парных конечностей выделяют пояса (плечевой, тазовый) и свободную конечность.
Мускулатура подразделяется на мускулатуру тела (скелетные мышцы) и внутренних органов (гладкие мышцы). У низших позвоночных скелетная мускулатура как и у ланцетника, распо лагается посегментно, у высших сегментация нарушается, и мышечная система имеет сложное строение и расположение.
Пищеварительная система характеризуется дифференциров-кой кишечника на передний, средний и задний отделы, появлением приспособлений для измельчения пищи и пищеварительных желез (печени, поджелудочн железы и др.).
Органы дыхания филогенетически связаны с кишечником. Они представлены в виде жабр или легких и развиваются из выпячивания переднего отдела кишечной трубки.
Выделительная система представлена почками, которые могут быть трех видов (головная, или предпочка, туловищная и тазовая), и выводными каналами (мочеточники).
Кровеносная система представлена специальным мышечным органом ? сердцем, разделенным на камеры (предсердие, желудочек), и сосудами, по которым движется кровь к сердцу (вены) и от него (артерии). Кровеносная система всегда замкнутая.
В регуляции обмена веществ и сохранении постоянства внутренней среды организма у позвоночных важная роль принадлежит железам внутренней секреции (гипофиз, надпочечники, щитовидная железа и др.).
Нервная система у позвоночных делится на центральную (головной и спинной мозг) и периферическую. Головной мозг содержит пять отделов ? передний, подразделяющийся на два полушария, промежуточный, средний, мозжечок и продолговатый мозг. От головного мохга отходят черепные нервы (у низших их 10 пар, у высших -12), а от спинного мозга посегментно ? спинномозговые нервы. Органы чувств представлены органами зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания.
Органы размножения состоят из парных половых желез. Позвоночные ? раздельнополые животные с выраженным половым диморфизмом. У низших позвоночных осеменение наружное, у высших ? внутреннее.
Подтип делится на классы, важнейшими из которых являются рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекоко-питающие.


Человек Общее строение человеческого организма.

Структурной единицей организма человека как любого иного существа является клетка. В основе жизнедеятельности человеческого организма лежат такие важные функции клеток, как обмен веществ, рост, развитие, движение, раздражимость, размножение.
Клетки, сходные по строению, имеющие общее происхождение и выполняющие одинаковые функции, объединяются в ткани. В большинстве тканей между клетками располагается особое межклеточное вещество различного строения. По выполняемым функциям ткани подразделяют на четыре группы: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервные.
Эпителиальные ткани образуют наружные покровы тела и выстилают многие полости внутренних органов. В них клетки плотно прилегают друг к другу, поэтому межклеточного вещества очень мало. Такое строение ткани затрудняет проникновение в организм микробов, вредных веществ. Часто клетки эпителиальной ткани располагаются многочисленными слоями, надежно защищая расположенные под ними органы. Сами же эпителиальные клетки, подвергаясь вредным воздействиям, в большинстве случаев погибают. В связи с этим они способны к быстрому размножению.
Соединительные ткани образованы рыхло расположенными клетками, между которыми находится межклеточное вещество различного строения. Между волокнами располагаются кристаллы минеральных солей (преимущественно соли кальция). Они придают костной ткани особую прочность. Клетки хрящевой ткани заключены в овальные капсул и лежат среди плотного однородного межклеточного вещества, включающего колла-геновые волокна. Клетки жировой ткани содержат запасы жира. Особым видом соединительной ткани является кровь, межкле точным веществом которой служит плазма, а клеточными компонентами ? эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
Мышечные ткани составляют основную массу мышц и обеспечивают их сократительную функцию. Различают поперечно-полосатые мышцы и гладкие. Основные свойства мышечной ткани?возбудимость, (способность воспринимать действие раздражителей и отвечать на них) и сократимость (способность совершать работу или изменять форму за счет сократимых белков).
Нервная ткань образована особыми клетками - нейронами и расположенными между ними клетками соединительной ткани (нейроглия), выполняющей питательную, опорную и защитную функции. Нейрон состоит из тела и цитоплазматических отростков. Отростки бывают двух видов: дендриты (короткие, древовидно ветвящиеся, обеспечивающие восприятие раздражения и передачу возбуждения в тело нейрона) и аксоны (длинные, мало ветвящиеся, проводящие возбуждение от теля нейрона). Тела нейронов расположены главным образом, в спинном и головном мозге, т. е. в центральной нервной системе, и образуют серое вещество.
Нервные волокна, выходящие за пределы спинного и головного мозга, при помощи соединительной ткани собираются в пучки ? нервы, дающие многочисленные ответвления ко всем органам.
Основные свойства нервной ткани ? возбудимость (способность воспринимать раздражения) и проводимость (способность проводить возбуждение).
Все ткани тесно взаимосвязаны и образуют органы - обособленные части организма, имеющие определенное строение и функции. Каждый орган состоит из нескольких видов тканей, одна из которых преобладает.
Целостность организма человека обеспечивается двумя механизмами регуляции ? нервным и гуморальным. Нервная регуляция осуществляется ценральной и периферической нервной системой. Гуморальная регуляция обеспечивается кровью, тканевой жидкостью и лимфой, в которой содержатся различные биологически активные вещества ? гормоны и витамины. Нервный и гуморальный механизмы регуляции взаимосвязаны и дополняют друг друга. В процессе эволюции сформировался единый нервно-гуморальный механизм регуляции жизнедеятельности организма. Благодаря этому механизму обеспечивается непрерывная адаптация человека к изменяющимся условиям среды.


Отдельные системы человеческого организма.

Нервная система представлена морфофункциональной совокупностью нервных клеток (нейронов), их отростков и других структур нервной ткани организма. Она объединяет и согласовывает деятельность всех органов и систем, обеспечивая единство организма в целом, осуществляет связь человека в процессе его постоянного взаимодействия с окружающей средой.
Нервная регуляция органов и систем организма является более совершенной, чем гуморальная (через тканевые жидкости), поскольку взаимодействие клеток через нервную систему осуществляется быстрее, чем через кровь и лимфу, и нервные импульсы по отросткам нейронов направляются лишь к определенным клеткам. Главную функцию центральной нервной системы составляет высшая нервная деятельность.
Железы внутренней секреции ? это специализированные органы позвоночных животных и человека, не имеющие выводных протоков и выделяющие вырабатываемые вещества (гормоны) непосредственно в кровь или лимфу. Для них характерно обильное кровоснабжение, обеспечивающее быстрое поступление гормонов в кровь и доставку их к органам и тканям.
Гормоны ? биологически активные вещества, выделяемые железами внутренней секреции. Они оказыват целенаправленное действие на другие органы и ткани. Процесс выделения гормонов в тканевые жидкости называется внутренней секрецией.
По химическому строению гормоны делятся на три группы: производные аминокислот (тироксин, трииодтиронин, адреналин, норадреналин); белки и полипептиды (инсулин, гормон ро ста, вазопрессин, меланотропин и др.) и жироподобные вещества, или стероиды (кортикостероиды, андрогены, эстрогены). Все гормоны физиологически активны даже в минимальных количествах, обладают избирательным воздействием на определенные органы и ткани. Гормоны очень неустойчивы и быстро разрушаются. Наряду с нервной системой они обеспечивают регуляцию процессов жизнедеятельности организма. Координация биохимических процессов в организме с помощью гормонов через жидкие среды (кровь, лимфу) называется гуморальной регуляцией. Поскольку все железы внутренней секреции иннервируются нервами и их деятельность находится под контролем центральном нервной системы, гуморальная регуляц подчинена нервной регуляции, вместе с которой она составляет единую систему нейрогуморальной регуляции.
Опорно-двигательный аппарат объединяет скелет и попе-речнополосатые (скелетные) мышцы и представляет одну из важнейших систем человеческого организма. Он выполняет опорную и защитную функции и играет решающую роль в движении.
Движение крови по сосудам, обеспечивающее обмен веществ между организмом и внешней средой, называется кровообращением. Оно осуществляется при помощи специальных органов, объединенных в единую функциональную систему. В систему органов кровообращения входит сердце, артерии,капилляры, вены.
Лимфатическая система представлена совокупностью сосудов, собирающих лишнюю жидкость из тканей и органов и отводящих ее в венозную систему. Она образована лимфатическими сосудами и лимфатическими узлами.
Дыхание ? это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа (внешнее дыхание), а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для их жизнедеятельности (клеточное или тканевое дыхание). При дыхании из организма уда-
ляются также конечные продукты окисления некоторых органических соединений и вода.
Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо регулярное поступление пищи, представляющей совокупность органических и неорганических веществ получаемых человеком из окружающей среды и используемых им для поддержания жизнедеятельности. С пищей человек получает питательные вещества ? жизненно необходимые составные части пищи (белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли, вода), которые используются организмом для построения и возобновления клеток, тканей и восполнения расходуемой энергии. Питательные вещества содержатся в пищевых продуктах растительного (мука, крупа, хлеб, фрукты, овощи и др.) и животного (мясо, молоко, яйца, сливочное масло и др.) происхождения.
Пищеварение ? это процесс механической и химической (ферментативной) обработки пищи, в результате которого питательные вещества всасываются и усваиваются в пищеварительном канале, а непереваренные остатки и конечные продукты распада выводятся из организма. Химическая обработка пищи осуществляется с помощью ферментов пищеварительных соков (слюна, желудочный, панкреатический, кишечный сок, желчь). Они активны лишь при определенной кислотности среды, температуре и способны расщеплять строго определенные вещества. Различают полостное (внеклеточное) внутриклеточное и мембранное (на границе внеклеточной и внутриклеточной сред) пищеварение. Оно протекает системе органов пищеварительного тракта.
В процессе обмена веществ в организме образуются продукты распада. Накапливаясь, они нарушают постоянство внутренней среды организма и затрудняют его деятельность. Выделение ? процесс удаления из организма конечных продуктов жизнедеятельности, образующихся в результате распада органических веществ (углекислый газ, вода, мочевина, мочевая кислота, соли, ацетоновые тела и др.). При накоплении этих веществ в тканях возникает опасность отравления и гибели организма. Функцию удаления продуктов распада выполняют почки, а также легкие, кишечник, потовые железы.
Кожа представляет наружный покров тела человека, составляющий 1,5 -2 м. кв. Кожа образована эпидермисом, собственно кожей (дермой)и подкожной жировой клетчаткой. Кожа активно участвует в процессе терморегуляции - в поддержании постоянной температуры тела человека.
Человеку, как и всем живым организмам присуща способность самовоспроизведения, т. е. сохранения и продолжения своего вида. Начало новому организму дает зигота, которая образуется в результате слияния яйцеклктки и сперматозоида при оплодотворении. Она дробится, растет и развивается в теле матери. После рождения ребенок нуждается в соответствующем уходе, обеспечивающем его нормальный рост и развитие. У человека, являющегося раздельнополым организмом, для размножения в процессе эволюции сформировались мужская и женская половые системы.


Мхи


Моховидные делятся на 3 класса: листостебельные, или просто мхи (Musci), печеночники (Hepaticae) и антоцеротовые (Anthocerotes), которые некоторые специалисты считают одной из групп предыдущего класса.

Моховидные ? мелкие растения длиной обычно несколько сантиметров, хотя некоторые водные виды достигают 30 см. Все они содержат необходимый для фотосинтеза зеленый пигмент хлорофилл, хотя внешняя их окраска варьирует от почти черной до беловато-салатной. Тело имеет стебель и листья (эти термины применяются здесь условно, поскольку сосудистых тканей у моховидных нет) или представляет собой плоскую листовидную структуру ? слоевище. Корней нет, и в почве или ином субстрате моховидные закрепляются длинными нитевидными ризоидами. В отличие от сосудистых растений (папоротников, саговников, хвойных, цветковых и т.п.), моховидные не имеют специализированных тканей для транспорта по всему растению воды и питательных веществ.

Моховидные встречаются в самых разных местообитаниях. Большинство видов растет на сырой почве, гниющей древесине и стволах деревьев, но некоторые приспособлены к жизни в экстремально сухих условиях, например в пустынях и на открытых скалах, где их рост возможен только во время влажного сезона. Некоторые моховидные обитают под водой ? в болотах, реках и озерах; морские виды неизвестны. Во влажных тропиках моховидные развиваются очень бурно, иногда свешиваясь длинной бахромой с древесных ветвей или покрывая толстым ковром стволы и почву. Они также образуют основную часть растительного покрова торфяных болот и тундры.

Моховидные способны к быстрому расселению, поскольку размножаются не только половым, но также бесполым и вегетативным способами. При вегетативном размножении происходит либо разделение растения на части, развивающиеся в самостоятельные особи (такие клоны, разрастаясь, иногда способны быстро захватывать обширные территории), либо образование специализированных репродуктивных структур. У одних видов новые экземпляры возникают из обломившихся верхушек листьев, у других ? из регулярно образующихся особых выводковых телец, специализированных почек или ветвей, а также из клубеньков. Почти каждая из вегетативных клеток, если изолировать ее от прочих, может регенерировать в целую особь.

Некоторые моховидные наряду с лишайниками (симбиотическими организмами, состоящими из грибных и водорослевых компонентов) первыми поселяются на голых камнях, способствуя их разрушению и образованию содержащей гумус почвы, на которой могут поселяться другие растения. Экономическое значение моховидных невелико, если не считать сфагновых мхов, дающих после отмирания торф, используемый как топливо, упаковочный материал и почвоулучшающая добавка. В прошлом эти мхи, которым свойственна очень высокая влагопоглощающая способность, применялись также в качестве перевязочного материала.


Вирусы.


Вирусы ? неклеточные формы жизни. Они являются облигатными (обязательными) внутриклеточными паразитами.

Бактериофаги (фаги) ? вирусы, которые поражают бактерии.


Полисома


? иРНК, на которой находится несколько рибосом.




Биосинтез белков




Информационная РНК направляется к рибосомам, где осуществляется переход с языка нуклеотидов на язык аминокислот ? трансляция.

Аминокислоты доставляются к месту синтеза транспортными РНК в виде кленового листа, на верхушке которого имеется антикодон.

На рибосоме тРНК отдают аминокислоты, которые соединяются с другими аминокислотами в цепь.




Транскрипция


? процесс образования информационной РНК с молекулы ДНК.



Генетическая информация, содержащаяся в ДНК и иРНК, заключена в последовательности расположения нуклеотидов.

Последовательность нуклеотидов в иРНК определяет последовательность аминокислот в белковой молекуле.

Каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами.

Знаки препинания - 3 триплета, которые не кодируют ни одной аминокислоты. Они обозначают начало или конец одной белковой молекулы. Внутри генов знаков препинания нет.




Репликация


? процесс образования дочерних молекул ДНК.




Ген


? участок ДНК, служащий матрицей для синтеза одной полипептидной цепи.


Генетическая


? информация, заключ?нная на молекуле ДНК.


Образование иРНК. Генетическая информация.





Нервная система человека


Нервная система обеспечивает постоянство внутренней среды организма. Кроме этого нервная система согласует работу всех органов, регулирует их деятельность, обеспечивает сокращение мышц. Нервная система обеспечивает связь организма со внешней средой. Нервная система является материальной основой психической деятельности человека.

Нервная система сострит из центральной и периферической части. К центральной нервной системе относятся головной и спинной мозг, к периферической - отходящие от них нервы и нервные узлы, нервные сплетения и нервные окончания, расположенные за пределами черепа и позвоночника.

Спинной мозг расположен в позвоночном канале и имеет вид трубки длиной около 45 см и диаметрам 1см. Внутри него - полость, заполненная спинномозговой жидкостью. На поперечном срезе видно, что спинной мозг сострит из наружного белого вещества и внутреннего серого вещества. Серое вещество состоит из тел нейронов и имеет на поперечном срезе форму бабочки. Белое вещество образовано, отростками нервных клеток, покрытыми миелиновой оболочкой, объединенными в проводящие пути.

Головной мозг состоит из заднего, среднего и переднего мозга. От него отходят 12 пар черепно-мозговых нервов, из которых зрительные, слуховые и обонятельные нервы являются чувствительными, а остальные - смешанными.

К заднему мозгу относятся продолговатый мозг, мост и мозжечок. Продолговатый мозг выполняет рефлекторную и проводниковую функции и является, продолжением спинного мозга. В нем находятся центры дыхания, сердечно-сосудистой деятельности, защитных рефлексов (кашель, чихание, рвота), пищеварения. Мост является лродолжением продолгрватого мозга. Через него проходят нервные пути, связывающие передний, задний мозг с продолговатым и спинным мозгом. От моста отходят слуховые и лицевые нервы. Мозжечок расположен позади продолговатого мозга и моста. Мозжечок участвует в координации движений, поддержании позы и равновесия тела.

Средний мозг соединяет передний мозг с задним. Здесь находятся важные двигательные и чувствительные нервы, промежуточные центры обработки информации, поступившей от зрительных и слуховых рецепторов.

Передний мозг состоит из промежуточного мозга и больших полушарий. Промежуточный мозг частично обрабатывает информацию, идущую через него в большие полушария. В нем находятся центры жажды, насыщения, голода, управляющие температурой тела и внутренними органами. Большие полушария переднего мозга покрыты серым веществом - корой больших полушарий, которая образует множество складок, борозд и извилин, увеличивающих площадь коры. Скопления серого вещества находятся в глубине полушарий. Это подкорковые ядра.

Кора больших полушарий - высший отдел центральной нервной системы. Она отвечает за восприятие всей поступающей информации, за управлением всеми сложными мышечными движениями. С ней связаны память, речевая: и мыслительная деятельность. Кора каждого полушария состоит из лобной, теменной, затылочной и, височной долей. Затылочная зона коры отвечает за зрение, височная ? за восприятие звуков, теменная анализирует информацию, поступающую от кожи, суставов, костей. Лобная кора ответственна за составление программ действий, с ее развитием связан высокий уровень психики человека.

Кора левого полушария обеспечивает устную и письменную речь, логическое мышление, правого ? отвечает за образное мышление.

Вегетативный отдел нервной системы регулирует состояние внутренних органов в меняющихся условиях окружающей среды. Деятельность вегетативной нервной системы не зависит от воли человека.

В состав вегетативной нервной системы входят симпатический и парасимпатический отделы.

Симпатический отдел активизируется в стрессовых ситуациях. Его центры находятся в верхней и средней части спинного мозга. От них идут нервы к нервным узлам, расположенным вдоль позвоночника. Это парные узлы нервного ствола. Кроме того, есть дополнительные узлы в области живота (солнечное сплетение) и др. Под влиянием этого отдела сердце усиливает свою работу, кожные сосуды сужаются, повышается кровяное давление. Органы пищеварения, наоборот, затормаживают свою деятельность.

Парасимпатический отдел нормализует деятельность сердца, давление, расширяет сосуды кожи. Центры этого отдела находятся в стволе головного мозга и крестцовом отделе спинного мозга. Самый крупный из них центр - центр блуждающего нерва находится в продолговатом мозге.

Соматический отдел нервной системы. Этот отдел специализируется на восприятии информации и управляет движениями тела. Высшим центром соматического отдела является кора больших полушарий. Соматический отдел подчиняется воле человека.


Сон


И.П. Павлов полагал, что сон - это торможение основных отделов коры - больших полушарий, благодаря которому происходит восстановление работоспособности нейронов. Исследования последних лет показали, что сон - это не только отдых мозга, но и активная перестройка его работы, необходимая для упорядочивания полученной в период бодрствования информации.

Ритм сна и бодрствования связан со сменой дня и ночи. Он является таким же естественным состоянием человека, как периодически наступающий голод, жажда и другие потребности. Невозможно выспаться впрок, так же как невозможна напиться и наесться на длительное время.

Сон дает наиболее полный отдых центральной нервной системе. Грудные дети спят 20-22 ч, школьники - 9-11 ч, взрослые люди - 7-8 ч. При недосылании человек теряет работоспособность. Сон состоит из 4-5 циклов, сменяющих друг друга, фазы медленного сна и фазы быстрого сна.




Высшая нервная деятельность


В основе учения о высшей нервной деятельности лежат идеи о рефлекторных механизмах психических процессов, которые впервые сформулировал И.М. Сеченов.

И.П. Павлов экспериментально подтвердил эти идеи и создал новый раздел в науке - физиологию высшей нервной деятельности. Высшая нервная деятельность обеспечивает индивидуальное поведенческое приспособление человека к изменяющимся условиям окружающей и внутренней среды, носит рефлекторный характер, осуществляется с помощью условных и безусловных рефлексов.

Безусловные рефлексы постоянно возникают при действии соответствующих раздражителей на определенные рецеп-торные поля. Они являются врожденными, наследственными, видовыми, всегда возникают при определенных условиях и сохраняются в течение всей жизни организма. К ним относятся ориентировочный, оборонительный и др. рефлексы. Инстинкт - цепь последовательно осуществляемых рефлекторных актов.

Условные рефлексы позволяют приспособиться к еще не наступившему событию. Для их образования необходимы следующие условия: неоднократное совпадение во времени действия двух раздражителей ? безразличного сигнального, или условного (свет, звук и др.), и безусловного, т. е. вызывающего безусловный рефлекс (наличие потребности в пище, воде, безопасности и т.д.). Условный раздражитель должен несколько предшествовать безусловному раздражителю, т. е. сигнализировать о нем. При образовании условного рефлекса возникает временная связь между центрами анализатора условного раздражителя и центром безусловного рефлекса. Условный рефлекс Павлов назвал временной связью, потому что этот рефлекс появляется только в то время, пока действуют условия, при которых он сформировался. Условные рефлексы являются основой навыков, привычек, обучения, воспитания, развития речи и мышления у ребенка, трудовой, общественной и творческой деятельности.

Наряду с возбуждением в коре возникает и торможение, т.е. задержка одних реакций для осуществления других. В процессе адаптации человека и животных к внешней среде изменяется их поведение, следовательно, образуются новые и затормаживаются прежние условные рефлексы. Благодаря внутреннему торможению биологически нецелесообразных реакций организма, возможна выработка новых условных рефлексов.

У человека и у животных механизмы образования условных рефлексов одинаковы. Однако человек резко отличается по своему поведению от животных благодаря особым механизмам нервной деятельности, к которым относятся речь, память, сознание, отвлеченное мышление.

Речь

Речь является средством общения, между людьми в процессе труда, социальной, духовной, личной жизни: Возникновение и развитие речевой деятельности, слова, языка привело к дальнейшему развитию высшей мереной деятельности, к обогащению ее опытом предыдущих поколений. Специфической особенностьюхлысшей нервной деятельностй:.чвловеюа!является наличие у него двух систем сигнальных раздражителей: одна система раздражителей, как и у животных, состоит из непосредственных воздействий факторов внешней и внутренней среды организма. Другая состоит из слов, обозначающих воздействия этих факторов. И.П. Павлов соответственно назвал их первой и второй сигнальными системами. Слово стало для человека сигналом первичных, действующих через органы чувств раздражителей ? сигналом сигналов. В словах обобщаются конкретные для данного предмета и общие свойства предметов; происходит отвлечение от конкретных предметов и, следовательно, создаются возможности для отвлеченного абстрактного мышления. Это значительно расширяет возможности приспособлениям окружающей среде.




Органы чувств (Анализаторы)


Органы чувств обеспечивают восприятие различных раздражений, действующих на организм, и служат для приспособления к меняющимся условиям окружающей среды. По характеру, воспринимаемых раздражителей анализаторы разделяются на дистантные, т. е. действующие на расстоянии (зрение, слух), и контактные (осязание, вкус). По виду энергии раздражителя анализаторы подразделяются на химические (вкус, обоняние), механические (слух, осязание), световые (зрение).

Орган зрения

Глазное яблоко покрыто снаружи плотной белочной оболочкой - склерой, которая соединяется со слизистой оболочкой внутренней стороны века. Впереди склера переходит в прозрачную роговицу, через которую в глаз проникает свет. Под склерой находится сосудистая оболочка, пронизанная кровеносными сосудами. Ее внутренний слой содержит слой красящего вещества ? ч?рного пигмента, поглощающего черные лучи. Позади роговицы сосудистая оболочка переходит в радужную оболочку и ресничное тело, где расположена ресничная мышца, регулирующая кривизну хрусталика. Круглое отверстие внутри радужной оболочки - зрачок, способен менять свои размеры в зависимости от интенсивности света. Внутренняя стенка глаза выстлана тонкой оболочкой ? сетчаткой, в которой находятся зрительные рецепторы: колбочки и палочки.

Внутреннее ядро глазного яблока образует вместе с роговицей оптическую систему глаза и состоит из хрусталика, стекловидного тела и водянистой влаги передней и задней камер глаза. Прозрачный и эластичный хрусталик, расположенный позади зрачка, имеет форму двояковыпуклой линзы. Он вместе с внутриглазными жидкостями преломляет лучи света, входящие внутрь глаза, и фокусирует их на сетчатке. На сетчатке образуется уменьшенное перевернутое изображение предмета. Мы видим прямое изображение предметов благодаря коррекции со стороны мозговых центров.

Органы слуха

В органе слуха различают наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Оно обеспечивает улавливание и проведение звуковой волны к барабанной перепонке. Среднее ухо расположено внутри височной кости и состоит из полости, где находятся слуховые косточки - молоточек, наковальня и стремечко, и слуховой трубы (евстахиевой трубы), соединяющей среднее ухо с носоглоткой. Молоточек соединен с барабанной перепонкой, стремечко - с перепонкой овального окошка слуховой улитки. Слуховые косточки, взаимодействуя как рычаги, передают колебания от барабанной перепонки к жидкости, заполняющей внутреннее ухо. Внутреннее ухо состоит из улитки, системы трех, полукружных каналов, образующих, костной лабиринт, в котором расположен перепончатый лабиринт, заполненный жидкостью. В спирально завитой улитке помещаются слуховые рецепторы - волосковые клетки. Звуковые волны проходят через наружный слуховой проход и вызывают колебания барабанной перепонки, которые через слуховые косточки передаются на овальное окошко внутреннего уxa и вызывают колебания заполняющей его жидкости. Эти колебания преобразуются слуховыми рецепторами в нервные импульсы, которые передаются по слуховому нерву в слуховую зону, коры больших полушарий.

Органы равновесия

Система тр?х полукружных каналов, овальный и круглый мешочки образуют вестибулярный аппарат. Возбуждения возникают в рецепторах этого органа и поступают в нервные центры, осуществляющие перераспределение тонуса и сокращение мышц. В результате поддерживается равновесие и положение тела в пространстве. Полукружные каналы расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. 3aполнены студенистой жидкостью. Внутри каналов находятся волосковые рецепторы. При любом смещении головы жидкость в каналах движется, вовлекая в движение волоски, что приводит к возбуждению рецепторов.

Мышечное чувство возникает при par; стяжении или сокращения мышц, благодаря чему мы способны совершать произвольные движения.

Кожное чувства.слагается из нескольких анализаторов. Осязание - сложное чувство, связанное с прикосновением, к предметам. В нем участвует тактильное чувство.

Обоняние осуществляется с помощью рецепторов, которые находятся в слизистой оболочке носовой полости. Клетки этих рецепторов имеют постоянно колеблющиеся реснички. Каждая обонятельная клетка способна обнаружить вещество определенного состава. При взаимодействии с ним она посылает нервные импульсы в мозг.

Вкусовые рецепторы расположены в слизистой оболочке языка. Вкусовые сосочки имеют грибовидную, желобоватую и листовую форму. Каждый сосочек сообщается с ротовой полостью небольшим отверстием - порой.




Опорно-двигательная система человека


Опорно-двигательная система образована скелетом и мышцами. Скелет человека составляет основу тела, определяет его размеры и форму и совместно с мышцами образует полости, в которых располагаются внутренние органы. Скелет состоит примерно из 200 костей. Кости выполняют функцию рычагов, приводимых а движение мышцами, и защищают органы от травм. Кости участвуют в обмене фосфора и кальция.

Скелет человека включает шесть отделов:

череп,

позвоночник (осевой скелет),

пояс верхних конечностей,

пояс нижних конечностей,

верхние конечности,

нижние конечности.





Состав, строение и рост костей. В состав костной ткани входят неорганиче-ские и органические вещества. Эластичность кости придает органическое вещество коллаген, а твердость - минеральные соли. Снаружи кости покрыты надкостницей, обеспечивающей питание и рост костей в толщину. Компактное вещество кости образовано микроскопическими ячейками и канальцами, по которым из надкостницы в кость проникают многочисленные кровеносные сосуды и нервы.

Различают трубчатые, губчатые, плоские и смешанные кости.

Трубчатые кости (плечевая, бедренная) имеют вид трубки с полостью, заполненной желтым костным мозгом. Концы этих костей утолщены и заполнены губчатой тканью, содержащей красный костный мозг. Трубчатые кости способны выдерживать большие нагрузки. Плоские кости (лопатки, ребра, тазовые, черепные) состоят из двух пластинок плотного вещества и тонкой прослойки губчатого вещества между ними.

Соединения костей. Подвижное соединение костей обеспечивается суставами, которые образованы впадиной на конце одной из сочленяющихся костей и головкой на конце другой. Суставы укреплены внутрисуставными связками, а суставные поверхности покрыты хрящом и заключены в суставную сумку. Синовиальная жидкость, находящаяся внутри сустава, играет роль смазки, уменьшающей трение.

Полуподвижное соединение обеспечивается хрящевыми прослойками между костями. Например, между позвонками находятся хрящевые диски. Ребра с грудиной соединяются тоже посредством хряща. Эти соединения обеспечивают относительную подвижность.

Неподвижные соединения образуются благодаря срастанию костей и образованию костных швов (кости черепа).




Мышцы. Их строение и функции


Скелетных мышц у взрослого человека насчитывается около 400. Все они состоят из поперечно-полосатой мышечной ткани.

Мышцы прикреплены к костяк при помощи сухожилий и участвуют в движении туловища и конечностей, поддерживают равновесие тела, фиксируют суставы, участвуют в глотании и формировании речи. По функциональному признаку они делятся на мышцы-синергисты (сокращающиеся синхронно) и мышцы-антогонисты, выполняющие противоположные действия. Большинство движений осуществляется благодаря одновременному сокращению одних мышц и расслаблению других. В соответствии с местом расположения различают мышцы головы, спины, шеи и т.п. Мимические мышцы и мышцы глаз к костям не прикреплены.

Скелетные мышцы способны быстро сокращаться и находиться в сокращенном состоянии, если мозг посылает к ним серии нервных импульсов, следующих с большой частотой. Каждое мышечное волокно изолировано друг от друга и может сокращаться независимо от остальных. Поэтому сила сокращения зависит не от того, хорошо ли сократились ее волокна, а от общего числа сократившихся волокон.

Простые рефлекторные, движения осу ществляются на уровне спинного мозга (oтдергивание руки от огня и т.п.). Осуществ ление произвольных движений зависит о работы головного мозга. Высшие двига тельные центры находятся в коре болыии полушарий. Координация движений осуще ствляется мозжечком.

При физической нагрузке в мышцах возникает утомление. Большую роль в этом играет состояние нервных двигательны центров, а не усталость самих мышц. Скорость развития утомления зависит от физической нагрузки, приходящейся на мьшцу, и частоты мышечных сокращений. При динамических нагрузках утомление наступает медленнее, чем при статических на грузках.

Регулярные физические нагрузки и за нятия спортом приводят к тренированно emu мышечной системы, проявляющего в улучшении координации и эвтоматизаци движений, утолщению мышечных волоко и всей мышцы. Благодаря тренировкам повышается мышечная сила и работоспособность, совершенствуется способност мышц к восстановлению после утомления Снижение физической нагрузки - гиподинамия, приводит к слабости сердечной мышцы, накоплению жира в организме развитию атеросклероза и т.п.




Пищеварение


Пищеварение - это процесс механической обработки пищи в пищеварительном канале, ее ферментативное расщепление на более простые питательные вещества, способные всасываться в кровь. Основными веществами, входящими в состав продуктов, являются белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли и вода. Функции пищеварительной системы:

двигательная (перемешивание, измельчение, продвижение по пищеварительному тракту пищи);

секреторная (синтез и выделение пищеварительных соков);

всасывательная (обеспечение перехода питат. веществ из кишечника в кровь и лимфу).





Пищеварительная система состоит из пищеварительного канала и пищеварительных желез. Пищеварительный канал включает в себя ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник. К пищеварительным железам относятся слюнные железы, поджелудочная железа и печень.

В ротовой полости находятся зубы, язык, слюнные железы. Зубы расположены в лунках челюстей. У взрослого человека их 32; на каждой челюсти находятся 4 резца, 2 клыка, 4 малых коренных и 6 больших коренных зубов. Зуб состоит из коронки, шейки и корня. Внутри зуба имеется полость - пульпа, куда входят нервы и кровеносные сосуды. Твердое вещество зуба - дентин представляет собой видоизмененную костную ткань. Сверху зуб покрыт эмалью.

В ротовой полости осуществляется начальное расщепление углеводов ферментами слюны, активными в слабощелочной среде. Слюна выделяется тремя парами слюнных желез: околоушными, подъязычными и подчелюстными. Пища действует как раздражитель на нервные окончания слизистой оболочки рта, от которых возбуждение передается в пищевой центр головного мозга, и активизирует работу органов пищеварения.

Пищевой комок, пропитанный слюной, попадает в желудок в результате рефлекторного акта глотания, при котором надгортанник опускается и закрывает вход в гортань, мягкое н?бо поднимается и закрывает носоглотку, пища проталкивается в пищевод, стенки которого волнообразно сокращаются и продвигают пищу в желудок.

Желудок - мешкообразное расширение пищеварительного тракта. Он вмещает около 2-3 л пищи. В его стенках расположены железы, одни из которых выделяют желудочный сок. Он содержит фермент пепсин, расщепляющий белки до полипепгидов. Другие железы вырабатывают кислоту, создающую кислую среду в желудке и угнетающую микроорганизмы, попавшие в желудок. Некоторые клетки слизистой оболочки желудка секретируют слизь, которая защищает стенки желудка от действия ферментов и соляной кислоты. Далее пища в виде полужидкой кашицы порциями проталкивается в двенадцатиперстную кишку.

Двенадцатиперстная кишка имеет длину 25-30 см. В нее открываются протоки поджелудочной железы и печени. Поджелудочная железа вырабатывает гормон инсулин, поступающий непосредственно в кровь, и пищеварительные ферменты, участвующие в дальнейшем расщеплении. Под влиянием фермента трипсина происходит расщепление белков до аминокислот. Другие ферменты участвуют в расщеплении нуклеиновых кислот, углеводов и жиров.

Печень является самой крупной железой нашего тела. Она является ?главной химической лабораторией? организма. В печени обезвреживаются ядовитые низкомолекулярные вещества, поступающие с кровью. Печень вырабатывает желчь, которая накапливается в желчном пузыре и затем поступает в двенадцатиперстную кишку.

Тонкая кишка имеет длину 5-6 м и образует в брюшной полости петли. В слизистой оболочке тонкой кишки имеется много желез, выделяющих кишечный сок. Слизистая оболочка образует выросты -ворсинки. Внутри их находятся кровеносные и лимфатические капилляры и нервы. Жирные кислоты и глицерин из полости кишечника переходят в эпителиальные клетки ворсинок, где из них образуются характерные для человеческого организма молекулы жиров, которые затем всасываются в лимфу и, пройдя барьер из лимфатических узлов, попадают в кровь. Аминокислоты, глюкоза и другие питательные вещества всасываются в кровь, которая собирается в воротную вену и проходит через печень, где обеззараживаются ядовитые вещества.

В толстой кишке всасывается вода и формируются каловые массы. Здесь происходит переваривание клетчатки с помощью бактерий, разрушающих оболочки растительных клеток, а также осуществляется синтез витаминов группы К и В.

После всасывания пищи в кровь начинается гуморальная регуляция пищеварения. Среди питательных веществ есть биологически активные вещества, которые, всасываясь в кровь, активизируют работу желудочных желез. Они начинают усиленно выделять желудочный сок, что обеспечивает длительное сокоотделение.




Обмен веществ и превращение энергии в клетке


Обмен веществ и энергии (метаболизм) осуществляется на всех уровнях организма: клеточном, тканевом и организменном. Он обеспечивает постоянство внутренней среды организма - гомеостаз - в непрерывно меняющихся условиях существования. В клетке протекают одновременно два процесса - это пластический обмен (анаболизм или ассимиляция) и энергетический обмен (фатаболизм или диссимиляция).

Пластический обмен - это совокупность реакций биосинтеза, или создание сложных молекул из простых. В клетке постоянно синтезируются белки из аминокислот, жиры из глицерина и жирных кислот, углеводы из моносахаридов, нуклеотиды из азотистых оснований и сахаров. Эти реакции идут с затратами энергии. Используемая энергия освобождается в ходе энергитического обмена. Энергетический обмен - это совокупность реакций расщепления сложных органических соединений до более простых молекул. Часть энергии, высвобождаемой при этом, идет на синтез богатых энергетическими связями молекул АТФ (аденозин-трифосфорной кислоты). Расщепление органических веществ осуществляется в цитоплазме и митохондриях с участием кислорода. Реакции ассимиляции и диссимиляции тесно связаны между собой и внешней средой. Из внешней среды организм получает питательные вещества. Во внешнюю среду выделяются отработанные вещества.

Ферменты (энзимы) - это специфические белки, биологические катализаторы, ускоряющие реакции обмена в клетке. Все процессы в живом организме прямо или косвенно осуществляются с участием ферментов. Фермент катализирует только одну реакцию или действует только на один тип связи. Этим обеспечивается тонкая регуляция всех жизненно важных процессов (дыхание, пищеварение, фотосинтез и т.д.), протекающих в клетке или организме. В молекуле каждого фермента имеется участок, осуществляющий контакт между молекулами фермента и специфического вещества (субстрата). Активным центром фермента выступает функциональная группа (например, ОН - группа серина) или отдельная аминокислота.

Скорость ферментативных реакций зависит от многих факторов: температуры, давления, кислотности среды, наличия ингибиторов и т.д.

Этапы энергетического обмена:

Подготовительный - происходит в цитоплазме клеток. Под действием ферментов полисахариды расщепляются на моносахариды (глюкоза, фруктоза и Др.), жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот, белки - до аминокислот, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов. При этом выделяется небольшое количество энергии, которое рассеивается в виде тепла.

Бескислородный (анаэробное дыхание или гликолиз) ? многоступенчатое расщепление глюкозы без участия кислорода. Его называют брожением. В мышцах в результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы лировиноградной кислоты (С3Н4О3), которые затем восстанавливаются в молочную кислоту (С3Н6О3). В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и АДФ.





Суммарное уравнение этого этапа:

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АDФ -> 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

У дрожжевых грибков молекула глюкозы без участия кислорода превращается в этиловый спирт и диоксид углерода (спиртовое брожение). У других микроорганизмов гликолиз может завершаться образованием ацетона, уксусной кислоты и др. При распаде одной молекулы глюкозы образуется две молекулы АТФ, в связях которой сохраняется 40% энергии, остальная энергия рассеивается в виде тепла.

Кислородное дыхание - этап аэробного дыхания или кислородного, расщепления, который проходит на складках внутренней мембраны митоходрий - кристах. На этом этапе вещества предыдущего этапа расщепляются до конечных продуктов распада - воды и углекислого газа. В результате расщепления двух молекул молочной кислоты образуются 36 молекул АТФ. Основное условие нормального течения кислородного расщепления - целостность митохондриальных мембран. Кислородное дыхание ? основной этап в обеспечении клетки кислородом. Он в 20 раз эффективнее бескислородного этапа.

Суммарное уравнение кислородного расщепления:

2С3Н603 + 602 + 36H3PО4 + 36АДФ -> 6CO2 + 38Н2О + 36АТФ

По способу получения энергии все организмы делятся на две группу - автотрофные и гетеротрофные.

Энергетический обмен в аэробных клетках растений, грибов и животных протекает одинаково. Это свидетельствует об их родстве. Количество митохондрий в клетках тканей различно, оно зависит от функциональной активности кйеток. Например, много митохондрий в клетках мышц.




Иммунитет


Русский ученый И. И. Мечников установил, что лейкоциты играют решающую роль а защите организма от инфекционных болезней, уничтожая возбудителей путем их поглощения и переваривания. Эти открытия легли в основу современного учения об иммунитете. Иммунитет - это невосприимчивость организма к действию инфекционных и других чужеродных белковых агентов - антигенов. В результате выработки иммунитета может возникнуть невосприимчивость к повторному воздействию этого же возбудителя.

Центральным звеном иммунитета являются две группы лимфоцитов: В- и Т-клетки. Первые вырабатывают антитела - особые вещества, которые, соединяясь с антигенами, делают их беззащитными против фагоцитоза. Т-клетки сами находят микробов или клетки, пораженные вирусами, и выделяют особые вещества, убивающие их.

Французский ученый Луи Пастер разработал предупредительные прививки от различных заболеваний. Он заметил, что животные, зараженные ослабленным возбудителем болезни, после выздоровления повторно не заболевали этой болезнью. Культуру ослабленных микробов Пастер назвал вакциной. Он создал!вакцины, предохраняющие людей против бешенства и сибирской язвы. В наши дни вакцина спасает многих людей от коклюша, дифтерии, кори, полиомиелита.

Различают врожденный (видовой) и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет является наследственным признаком данного вида животных. Например, кролики и собаки не восприимчивы к полиомиелиту и т. д. Приобретенный иммунитет делится на естественный и искусственный, каждый из них - на пассивный и активный.

Естественный активный иммунитет вырабатывается у человека в процессе инфекционного заболевания. Естественный пассивный иммунитет обусловлен переходом защитных антител из крови матери в кровь плода. Перенос антител осуществляется и через молоко матери. Искусственный активный иммунитет возникает после вакцинации. Вакцина - смесь убитых или ослабленных микробов.

Искусственный пассивный иммунитет создается путем введения человеку сыворотки крови, содержащей антитела и антитоксины (вещества, обезвреживающие вредные продукты жизнедеятельности микробов).




Строение сердца


Сердце человека представляет собой полый мышечный орган, разделенный на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Оно находится в левой половине грудной полости, на уровне 2-5 ребер и лежит в околосердечной сумке, образованной соединительной тканью. Ее внутренняя поверхность выделяет жидкость, уменьшающую трение при его сокращениях. Основную часть стенки сердца представляет мышечный слой, покрытый внешней и внутренней оболочками, образованными соответственно соединительной и эпителиальной тканями. Чем больше сила сокращений, тем больше развит мышечный слой сердца. Наибольшая толщина стенки в левом желудочке, наименьшая - в предсердиях. Сердечная мышца способна автоматически ритмично сокращаться, благодаря импульсам, возникающим.в самом сердце, независимо от внешних воздействий (автоматия сердца).

Сердечные популунные клапаны на выходе из желудочков обеспечивают односторонний ток крови из сердца в аорту и легочную артерию. Они состоят из 3-х створок, имеющих вид кармашков, обращенных в просвет сосуда. Предсердия и желудочки соединены друг с другом отверстиями, оснащенными створчатыми клапанами. В левой части сердца находится двустворчатый клапан, а в правой - трехстворчатый клапан. Клапаны прикреплены к стенкам сухожильными нитями с сосочковыми мышцами и обеспечивают ток крови из предсердий в желудочки, препятствуя обратному току крови при сокращении желудочков.

Работа сердца

Сердце в состоянии покоя сокращается с частотой ок, 70-80 ударов в минуту. Сердечный цикл состоит из сокращения предсердий, сокращения желудочков и последующего расслабления предсердий и желудочков. Сокращение предсердий длится 0,1 сек, сокращение желудочков - 0,3 сек. Кровь захлопывает под давлением створчатые клапаны и устремляется в аорту и легочную артерию, открывая полулунные клапаны. Расслабление сердца длится 0,4 сек. Кровь свободно притекает из вен в предсердия и оттуда в желудочки. Полулунные клапаны в это время закрыты.

Управляет работой сердца вегетативная нервная система. Нервы симпатического отдела усиливают частоту и силу сокращений сердечной мышцы, парасимпатические нервы (блуждающие) замедляют работу сердца. Деятельность сердца находится также под влиянием гуморальной регуляции. Так, гормоны адреналин и тироксин усиливают сокращения сердца, а повышение концентрации в крови ацетипхолина тормозит работу сердца.

Давление крови в сосудах

Движение крови по сосудам зависит от создаваемого сердцем давления и сопротивления стенок сосудов току крови. Давление в аорте в момент сокращения желудочков сердца называется максимальным артериальным давлением, а во время расслабления желудочков - минимальным артериальным давлением. На величину кровяного давления влияют просвет кровеносных сосудов, вязкость крови, количество циркулирующей в сосудах крови. По мере удаления от сердца давление крови уменьшается и становится наименьшим в венах. Разность между высоким давлением крови в аорте и низким давлением в полых венах обеспечивает непрерывный ток крови по сосудам.

У здоровых людей в состоянии покоя максимальное кровяное давление в плечевой артерии составляет в норме около 120 мм. рт. ст., а минимальное - 70-80 мм.рт.ст. Стойкое повышение кровяного давления в состоянии покоя организма называется гипертонией, а его понижение - гипотонией. При физических нагрузках и сильных эмоциях давление повышается. Нормализация давления осуществляется за счет саморегуляции. Организм с помощью нервных и гуморальных механизмов может менять частоту сокращения сердечной мышцы, сужать или расширять сосуды, влияя тем самым на давление крови в сосудах.

Пульс - это ритмическое колебание артериальной стенки, возникающее при каждом сокращении сердца. По пульсу можно узнать количество сокращений сердца в минуту. Скорость тока крови в артериях и капиллярах разная. В капиллярах кровь течет значительно медленнее, благодаря чему осуществляются обменные процессы между кровью и тканями.




Дыхание


Дыхание - это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление из него углекислого газа, образовавшегося в промессе биологического окисления.

Органы дыхания ? носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и легкие обеспечивают циркуляцию воздуха и газообмен.

Носовая полость делится костно-хрящевой перегородкой на две половины. Внутренняя поверхность ее извилистая, увлажнена слизью и обильно кровоснабжается. Слизь содержит бактерицидные вещества, задерживает и обезвреживает пыль и микробы. Ресничный эпителий задерживает и выводит пыль наружу. Проходящая по сосудам кровь согревает вдыхаемый воздух. В стенках носовой полости находятся чувствительные клетки, вызывающие чихание, при котором инородные частицы удаляются из носовой полости наружу.

Гортань служит для проведения воздуха в трахею, а также для звукообразования. Между передним и задним хрящами гортани натянуты голосовые связки, образующие голосовую щель. Звук возникает в результате колебания голосовых связок при выдохе. Тембр голоса зависит от длины связок и системы резонаторов полости рта, носоглотки и носа и положения языка, губ и нижней челюсти. Вверху гортань соединена с носоглоткой. При проглатывании пищи вход в трахею рефлекторно закрывается надгортанником. Внутренние стенки гортани покрыты слизистой оболочкой и содержат чувствительные клетки, вызывающие кашель, - резкий выдох при попадании инородных тел.

Трахея представляет собой трубку, стенки которой образованы хрящевыми полукольцами. Задняя стенка прилегает к пищеводу и содержит мышечные волокна. Стенки ее также выстланы ресничным слизистым эпителием.

Трахея ветвится на два бронха. В легких бронхи также ветвятся, образуя ?бронхиальное дерево?, на кончиках веток которого находятся мельчайшие легочные пузырьки - альвеолы. Альвеолы заполняются воздухом при вдохе. Стенки их выстланы однослойным плоским эпителием, покрытым тонкой пленкой вещества, препятствующего их спаданию. Альвеолы оплетены густой сетью капилляров. Через их стенки совершается газообмен. Легкие покрыты оболочкой ? легочной плеврой.




Кожа


Кожа - наружный покров тела, который обеспечивает температурную, болевую, осязательную чувствительность, препятствует проникновению микробов и ядовитых веществ в организм, предохраняет его от механических повреждений, выполняет функцию терморегуляции, выделяет вредные для Организма продукты метаболизма.

Кожа состоит из двух слоев. Наружный слой называется эпидермисом, а более глубокий - дермой, собственно кожей. Клетки верхнего слоя плотно прилегают дpyr к Другу и ороговевают. Их слой наиболее толст на подошвах ног и на ладонях.

Роговой спой выполняет защитную функцию. Волосы и ногти - производные рогового слоя эпидермиса. Благодаря его клеткам,- способным делиться, они растут непрерывно. В базальном слое эпидермиса находятся пигментные клетки, от которых зависит цвет Кожи, Т. к. в них вырабатывается пигмент меланин под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Дерма состоит из клеток и многочисленных переплетений коллагеновых волокон, делающих кожу эластичной. В дерме находятся волосяные луковицы, потовые железы, сальные железы, кровеносные и лимфатические сосуды и рецепторы. Через потовые железы удаляются жидкие продукты метаболизма. По составу пот близок к составу мочи. Потовые железы имеют вид клубочков с выводными протоками, выходящими на поверхность кожи. К волосяным сумкам прикрепляются мышцы, поднимающие волос. Сокращение этих мышц ведет к появлению на поверхности кожи бугорочков (?гусиная кожа?). Сальные железы открываются протоками в волосяные луковицы, выделяя кожное сало, которое смазывает кожу и волосы, делая их непромокаемыми и эластичными.

Под дермой находится жировая клетчатка, образованная соединительными волокнами, в петлях которых лежат жировые клетки. Она выполняет амортизирующую и теплоизолирующую функцию.




Обмен веществ клетки


Совокупность химических реакций биосинтеза и распада...




Индивидуальное развитие организмов

От оплодотворенной яйцеклетки начинается индивидуальное развитие организмов ? онтогенез, которое заключается в постепенной реализации наследственной информации, полученной от родителей. Онтогенез включает весь период жизни особи от зиготы до смерти организма (жизненный цикл). За это время организмы проходят определенный путь развития, в котором различают два периода ? эмбриональный и постэмбриональный.

Эмбриональное, или зародышевое, развитие охватывает промежуток времени от первого деления зиготы до выхода из яйца или рождения молодой особи у животных, а у растений ? до прорастания семян.

Эмбриональное развитие большинства многоклеточных животных проходит по единому плану и включает три основных этапа: дробление, гаструляцию и органогенез. В результате семи - восьми последовательных митотических делений оплодотворенной яйцеклетки образуются многочисленные (128 и более) бластомеры. При делении дочерние клетки не расходятся и не увеличиваются в размерах. С каждым последующим делением они становятся все меньше, поэтому процесс деления в этом случае носит название дробления.

У бедных желтком яиц происходит полное дробление, т.е. делится вся масса яйца (например, у ланцетника). В случае высокого содержания желтка наблюдается частичное дробление ? дробится только диск цитоплазмы с ядром, сам желток остается без изменений (головоногие молллюски, насекомые, костистые рыбы, пресмыкающиеся, птицы). В результате дробления образуется однослойный зародыш ? бластула. В типичном случае она напоминает собой полый шарик с эпителиепо-добной стенкой (бластодермой) из одного ряда мелких бласто-меров и центральной полостью (бластоцелем, или первичной полостью тела), заполненной жидкостью.

После дробления идет процесс гаструляции, который характеризуется перемещением части клеточного материала с поверхности бластулы во внутрь на места будущих органов. В ре зультате этих перемещений образуется гаструла - чашевидный зародыш, состоящий из двух слоев, или зародышевых листков: наружного ? эктодермы и внутреннего ? энтодермы. У ланцетника гаструла возникает путем впячивания бластодермы в полость бластоцеля. Внутренняя полость, называемая первичной кишкой, связана с внешней средой через отверстие, которое становится первичным ртом. Существуют и другие типы гаструляции.

Губки и кишечнополостные заканчивают свое развитие на стадии двух зародышевых листков. У всех остальных многоклеточных животных параллельно с гаструляцией или после ее завершения (у ланцетника) образуется еще и третий зародышевый листок ? мезодерма. Она формируется в виде эпителиального слоя из энтодермы и всегда расположена между экто-и энтодермой в первичной полости тела.

Во время гаструляции клетки дифференцируются, т.е. становятся различными как по биохимическому составу, так и по структуре. Биохимическая специализация клеток обеспечивается дифференцированной активностью их генов. Генетическая информация реализуется в конечном итоге через специфические белки, присутствие которых в клетке определяет, какие реакции будут в ней протекать, будет ли клетка подвижной или нет и др.

Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию одних и тех же тканей и органов у подавляющего большинства животных мира, т.е. органогенезу.

Из эктодермы у позвоночных образуются нервная система, органы чувств, покровный эпителий с ее железами и производными структурами (хитин, известковые раковины, волосы, перья, когти, копыта и т.п.), у насекомых ? передняя и задняя кишка, трахейная система.

Из энтодермы формируются эпителий средней кишки с его придаточными железами (печень и поджелудочная железа у позвоночных, железы средней кишки у многих беспозвоночных, у хордовых ? жабры и их производные (легкие,, плавательный

пузырь и др., а также щитовидная железа); из мезодермы ? мышечная, соединительная, хрящевая и костная ткани, кровеносная система, почки, половые железы.

Одновременно с мезодермой из энтодермы образуется хорда ? гибкий скелетный тяж, расположенный у эмбрионов всех хордовых на спинной стороне. Впоследствии хорда у всех позвоночных замещается позвоночником и только у некоторых низших позвоночных ее остатки сохраняются между позвонками даже во взрослом состоянии.

Затем из эктодермы, расположенной над самой хордой, образуется нервная пластинка. В дальнейшем боковые края пластинки приподнимаются, а центральная ее часть опускается, образуя нервный желобок. Постепенно верхние края этих складок смыкаются, а желобок превращается в лежащую под эктодермой нервную трубку ? зачаток центральной нервной системы. Из энтодермы возникают хорда, мезодерма, кишечник и связанные с ним ткани и органы. Нервная трубка, хорда и кишечник создают осевой комплекс органов зародыша, который, определяет двустороннюю симметрию тела.

Зародыш животных развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии. При этом один зачаток оказывает влияние на другой, в значительной мере определяя путь его развития. Кроме того, на темпы роста и развития зародыша воздействуют внутренние и внешние условия.

В постэмбриональном, или послезародышевом, периоде осуществляются формообразовательные процессы, определяемые прежде всего генотипом организма, а также факторами внешней среды.

Постэмбриональный период развития начинается с момента выхода организма из яйцевых оболочек или с момента рождения. Различают два способа постэмбрионального развития: прямое, когда рождающийся организм имеет все основные органы, свойственные взрослому животному (рыбы, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), и непрямое, когда эмбриональное развитие приводит к образованию личинки, которая по внешним и внутренним признакам значительно отличается от взрослого организма (плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые, земноводные).

Например, из яиц бабочек развиваются гусеницы, из яиц лягушки ? головастики, которые резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных. Так, у головастика имеются жаберные щели, боковая линия, хвост, двухкамерное сердце, один, как и у рыб, круг кровообращения. Когда личинка достигает определенного уровня развития, происходит ее метаморфоз, в процессе которого вырабатываются признаки взрослого организма. При этом гусеница превращается сначала в куколку, затем в бабочку, а головастик ? в лягушку.

Наличие личиночной стадии в развитии земноводных обеспечивает им возможность жить в разной среде и использовать разные источники пищи: головастик живет в воде и питается растительной пищей, а лягушка ведет наземный образ жизни и питается животной пищей. Такое явление наблюдается и у многих насекомых. Смена среды обитания и, как следствие, смена образа жизни животного при переходе его от личиночной стадии к взрослому организму снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида. Кроме того, у некоторых сидячих, малоподвижных или паразитических животных свободноживу-щие личинки способствуют расселению вида, расширению их ареала.

Индивидуальное развитие завершается старением и смертью. О механизме старения единой точки зрения пока нет. Ясно только одно, что при старении происходят значительные физиологические изменения, резкое снижение эффективности иммунной системы, что приводит к общему снижению жизненных процессов и устойчивости организма к заболеваниям, а потом и к смерти.


Обмен веществ клетки


Совокупность химических реакций биосинтеза и распада...



Биосинтез белка - одно из наиболее важных свойств живой клетки


Водоросли


Водоросли - это низшие растения, живущие приемущественно в водной среде

Известно около 30000 видов...




Возбуждение


Для возбудимых клеток характерна специфи-ческая форма реагирования на действие раз-дражителей: в них возникает волнообразный физиологический процесс - возбуждение представляет собой сложную биологическую реакцию, проявляющуюся в совокупности физических, физико-химических, химических процессов и функциональных изменений. Обязательным признаком возбуждения является изменение электрического состояния поверх-ностной клеточной мембраны. Клетки при возбуждении переходят от состояния физиологического покоя к состоянию свойст-венной данной клетке физиологической деятельности: мышечное волокно сокращается, железистая клетка выделяет секрет..

В возбудимой клетке постоянно имеется разность электрических потенциалов между ее цитоплазмой и внешней средой, т. е. по обе стороны поверхностной клеточной мембраны. Последняя является, таким образом, поляри-зованной - ее внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к наружной. Эту разность потенциалов называют мембранным потенциалом. Причиной такой разности потенциалов является неравенство концентрации ионов внутри клетки - в ее цитоплазме и снаружи клетки - в окружающей тканевой жидкости: в цитоплазме содержится больше ионов калия и меньше ионов натрия по сравнению с тканевой жидкостью. В состоянии покоя мембрана клетки мало проницаема для ионов Na?. При воз-буждении проницаемость мембраны увеличивает-ся, и она пропускает положительно заряженные ионы натрия внутрь клетки, что приводит к пони-жению мембранной разности потенциалов (депо-ляризации мембраны) и даже к появлению разно-сти потенциалов противоположного знака.

Изменение электрической разности потенциалов при возбуждении получило название потенциала действия. Электрический же ток, возникающий при соединении возбужденного участка ткани с невозбужденным, называют током действия.

Возбуждение представляет собой как бы взрывной процесс, возникающий в результате изменения проницаемости мембраны под влиянием раздражителя. Это изменение вначале относительно невелико и сопровождается лишь небольшой деполяризацией, небольшим уменьшением мембранного потенциала в том месте, где было приложено раздражение, и не распространяется вдоль возбудимой ткани (это так называемое местное возбуждение). Достигнув критического ? порогового - уровня, изменение разности потенциалов лавинообразно нарастает и быстро - в нерве за несколько десятитысячных долей секунды - достигает своего максимума.

Восстановление исходной разности потенциалов ? реполяризация мембраны - происходит вначале за счет выхода ионов калия из клетки. Затем благодаря особому физиологическому механизму, так называемому натрий-калиевому насосу, восстанавливается неравенство ионных концентраций между цитоплазмой и окружающей клетку средой (ионы калия обратно входят в клетку, а ионы натрия выходят из нее). Этот восстановительный процесс требует некоторой затраты энергии, поставщиком которой являются процессы обмена веществ.

Характерной особенностью клетки в момент ее возбуждения - в период максимальной деполяризации мембраны - является ее неспособность отвечать на новое раздражение. Состояние невозбудимости клетки во время ее возбуждения носит название рефрактерности.

Возбуждение - волнообразно распространяющийся процесс. Возникнув в одной клетке или в одном ее участке, например в одном участке нервного волокна, возбуждение распространяется, переходит на другие клетки или на другие участки той же клетки. Проведение возбуждения обусловлено тем, что потенциал действия, возникший в одной клетке или в одном ее участке, становится раздражителем, вызывающим возбуждение нужных участков.

Возбуждение от одной нервной клетки к другой или от нервного волокна к мышечной или железистой клетке передается химическим путем. В нервном окончании образуются химические соединения - передатчики нервного импульса (ацетилхолин, норадреналин и др.), вызывающие возбуждение в той возбудимой клетке, на которой расположено нервное окончание. Химические передатчики нервного импульса называются медиаторами.


Физиологические реакции живого организма


Всякий живой организм и все его клетки обладают раздражимостью, т. е. способностью отвечать на воздействия внешней среды или нарушения их состояния изменением своей структуры, возникновением, усилением или ослаблением своей активной деятельности, что неразрывно связано с качественными и количественными изменениями обмена веществ и энергии. Изменения структуры и функций организма и его клеток в ответ на различные воздействия называют биологическими реакциями, а воздействия, их вызывающие, - раздражителями, или стимулами.

Понятие биологической реакции ? это все виды ответной деятельности организма, его органов и клеток на различные воздействия.

Реакции клеток проявляются в изменении их формы, структуры, их роста и процесса деления, в образовании в них различных химических соединений, преобразовании потенциальной энергии в кинетическую (электрическую, механическую, тепловую, световую), совершении той или иной работы (перемещении в пространстве, выделении тех или иных веществ, осмотической работе по концентрированию в клетке определенных электролитов).

Реакции целостного организма чрезвычайно многообразны. В процессе их осуществления изменяется деятельность многих органов и бесчисленного множества клеток, ибо организм всегда реагирует на различные воздействия как целое, как единая сложная система. Поэтому хотя реакции организма и совершаются благодаря деятельности клеток, однако они не могут быть сведены к реакциям отдельных клеток. В этом проявляется общее правило, что закономерности системы не могут быть сведены к закономерностям отдельных образующих систему элементов.



Раздражение

Раздражителем живой клетки или организма как целого может оказаться любое изменение внешней среды или внутреннего состояния организма, если оно достаточно велико, возникло достаточно быстро и продолжается достаточно долго.

Все бесконечное разнообразие возможных раздражителей клеток и тканей можно разделить на три группы: физические, физико-химические и химические. К числу физических раздражителей принадлежат температурные, механические (удар, укол, давление, перемещение в пространстве, ускорение и др.), электрические, световые, звуковые. Физико-химическими раздражителями являются изменения осмотического давления, активной реакции среды, электролитного состава коллоидального состояния. К числу химических раздражителей относится множество веществ, имеющих различный состав и свойства, изменяющих обмен веществ или структуру клеток. Химическими раздражителями, способными вызывать физиологические реакции, являются поступающие из внешней среды вещества пищи, лекарственные препараты, яды, а также многие химические соединения, образующиеся в организме, например гормоны, продукты обмена веществ. Раздражителями клеток, вызывающими их деятельность, являются нервные импульсы. Нервные импульсы, поступая по нервным волокнам от нервных окончаний в центральную нервную систему или приходя от нее к периферическим органам - мышцам, железам, вызывают изменения их состояния и деятельности.

По своему физиологическому значению все раздражители делят на адекватные и неадекватные.

Адекватными называются те раздражители, которые действуют на данную биологическую структуру в естественных условиях, к восприятию которых она специально приспособлена и чувствительность к которым у нее чрезвычайно велика. Для палочек и колбочек сетчатки глаза адекватным раздражителем являются лучи видимой части солнечного спектра, для тактильных рецепторов кожи - давление, для вкусовых сосочков языка - разнообразные химические вещества, для скелетных мышц - нервные импульсы, притекающие к ним по моторным нервам.

Неадекватными называются те раздражители, для восприятия которых данная клетка или орган специально не приспособлены. Так, мышца сокращается при воздействии кислоты или щелочи, электрического тока, внезапного растяжения, механического удара, быстрого согревания и т. д.

Клетки значительно более чувствительны по отношению к своим адекватным раздражителям, чем к неадекватным. Это является выражением функционального приспособления, выработавшегося в процессе эволюции.




Возбуждение


Для возбудимых клеток характерна специфи-ческая форма реагирования на действие раз-дражителей: в них возникает волнообразный физиологический процесс - возбуждение представляет собой сложную биологическую реакцию, проявляющуюся в совокупности физических, физико-химических, химических процессов и функциональных изменений. Обязательным признаком возбуждения является изменение электрического состояния поверх-ностной клеточной мембраны. Клетки при возбуждении переходят от состояния физиологического покоя к состоянию свойст-венной данной клетке физиологической деятельности: мышечное волокно сокращается, железистая клетка выделяет секрет..

В возбудимой клетке постоянно имеется разность электрических потенциалов между ее цитоплазмой и внешней средой, т. е. по обе стороны поверхностной клеточной мембраны. Последняя является, таким образом, поляри-зованной - ее внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к наружной. Эту разность потенциалов называют мембранным потенциалом. Причиной такой разности потенциалов является неравенство концентрации ионов внутри клетки - в ее цитоплазме и снаружи клетки - в окружающей тканевой жидкости: в цитоплазме содержится больше ионов калия и меньше ионов натрия по сравнению с тканевой жидкостью. В состоянии покоя мембрана клетки мало проницаема для ионов Na?. При воз-буждении проницаемость мембраны увеличивает-ся, и она пропускает положительно заряженные ионы натрия внутрь клетки, что приводит к пони-жению мембранной разности потенциалов (депо-ляризации мембраны) и даже к появлению разно-сти потенциалов противоположного знака.

Изменение электрической разности потенциалов при возбуждении получило название потенциала действия. Электрический же ток, возникающий при соединении возбужденного участка ткани с невозбужденным, называют током действия.

Возбуждение представляет собой как бы взрывной процесс, возникающий в результате изменения проницаемости мембраны под влиянием раздражителя. Это изменение вначале относительно невелико и сопровождается лишь небольшой деполяризацией, небольшим уменьшением мембранного потенциала в том месте, где было приложено раздражение, и не распространяется вдоль возбудимой ткани (это так называемое местное возбуждение). Достигнув критического ? порогового - уровня, изменение разности потенциалов лавинообразно нарастает и быстро - в нерве за несколько десятитысячных долей секунды - достигает своего максимума.

Восстановление исходной разности потенциалов ? реполяризация мембраны - происходит вначале за счет выхода ионов калия из клетки. Затем благодаря особому физиологическому механизму, так называемому натрий-калиевому насосу, восстанавливается неравенство ионных концентраций между цитоплазмой и окружающей клетку средой (ионы калия обратно входят в клетку, а ионы натрия выходят из нее). Этот восстановительный процесс требует некоторой затраты энергии, поставщиком которой являются процессы обмена веществ.

Характерной особенностью клетки в момент ее возбуждения - в период максимальной деполяризации мембраны - является ее неспособность отвечать на новое раздражение. Состояние невозбудимости клетки во время ее возбуждения носит название рефрактерности.

Возбуждение - волнообразно распространяющийся процесс. Возникнув в одной клетке или в одном ее участке, например в одном участке нервного волокна, возбуждение распространяется, переходит на другие клетки или на другие участки той же клетки. Проведение возбуждения обусловлено тем, что потенциал действия, возникший в одной клетке или в одном ее участке, становится раздражителем, вызывающим возбуждение нужных участков.

Возбуждение от одной нервной клетки к другой или от нервного волокна к мышечной или железистой клетке передается химическим путем. В нервном окончании образуются химические соединения - передатчики нервного импульса (ацетилхолин, норадреналин и др.), вызывающие возбуждение в той возбудимой клетке, на которой расположено нервное окончание. Химические передатчики нервного импульса называются медиаторами.


Физиологические реакции живого организма


Всякий живой организм и все его клетки обладают раздражимостью, т. е. способностью отвечать на воздействия внешней среды или нарушения их состояния изменением своей структуры, возникновением, усилением или ослаблением своей активной деятельности, что неразрывно связано с качественными и количественными изменениями обмена веществ и энергии. Изменения структуры и функций организма и его клеток в ответ на различные воздействия называют биологическими реакциями, а воздействия, их вызывающие, - раздражителями, или стимулами.

Понятие биологической реакции ? это все виды ответной деятельности организма, его органов и клеток на различные воздействия.

Реакции клеток проявляются в изменении их формы, структуры, их роста и процесса деления, в образовании в них различных химических соединений, преобразовании потенциальной энергии в кинетическую (электрическую, механическую, тепловую, световую), совершении той или иной работы (перемещении в пространстве, выделении тех или иных веществ, осмотической работе по концентрированию в клетке определенных электролитов).

Реакции целостного организма чрезвычайно многообразны. В процессе их осуществления изменяется деятельность многих органов и бесчисленного множества клеток, ибо организм всегда реагирует на различные воздействия как целое, как единая сложная система. Поэтому хотя реакции организма и совершаются благодаря деятельности клеток, однако они не могут быть сведены к реакциям отдельных клеток. В этом проявляется общее правило, что закономерности системы не могут быть сведены к закономерностям отдельных образующих систему элементов.



Раздражение

Раздражителем живой клетки или организма как целого может оказаться любое изменение внешней среды или внутреннего состояния организма, если оно достаточно велико, возникло достаточно быстро и продолжается достаточно долго.

Все бесконечное разнообразие возможных раздражителей клеток и тканей можно разделить на три группы: физические, физико-химические и химические. К числу физических раздражителей принадлежат температурные, механические (удар, укол, давление, перемещение в пространстве, ускорение и др.), электрические, световые, звуковые. Физико-химическими раздражителями являются изменения осмотического давления, активной реакции среды, электролитного состава коллоидального состояния. К числу химических раздражителей относится множество веществ, имеющих различный состав и свойства, изменяющих обмен веществ или структуру клеток. Химическими раздражителями, способными вызывать физиологические реакции, являются поступающие из внешней среды вещества пищи, лекарственные препараты, яды, а также многие химические соединения, образующиеся в организме, например гормоны, продукты обмена веществ. Раздражителями клеток, вызывающими их деятельность, являются нервные импульсы. Нервные импульсы, поступая по нервным волокнам от нервных окончаний в центральную нервную систему или приходя от нее к периферическим органам - мышцам, железам, вызывают изменения их состояния и деятельности.

По своему физиологическому значению все раздражители делят на адекватные и неадекватные.

Адекватными называются те раздражители, которые действуют на данную биологическую структуру в естественных условиях, к восприятию которых она специально приспособлена и чувствительность к которым у нее чрезвычайно велика. Для палочек и колбочек сетчатки глаза адекватным раздражителем являются лучи видимой части солнечного спектра, для тактильных рецепторов кожи - давление, для вкусовых сосочков языка - разнообразные химические вещества, для скелетных мышц - нервные импульсы, притекающие к ним по моторным нервам.

Неадекватными называются те раздражители, для восприятия которых данная клетка или орган специально не приспособлены. Так, мышца сокращается при воздействии кислоты или щелочи, электрического тока, внезапного растяжения, механического удара, быстрого согревания и т. д.

Клетки значительно более чувствительны по отношению к своим адекватным раздражителям, чем к неадекватным. Это является выражением функционального приспособления, выработавшегося в процессе эволюции.




иммунитет

Русский ученый И. И. Мечников установил, что лейкоциты играют решающую роль а защите организма от инфекционных болезней, уничтожая возбудителей путем их поглощения и переваривания. Эти открытия легли в основу современного учения об иммунитете. Иммунитет - это невосприимчивость организма к действию инфекционных и других чужеродных белковых агентов - антигенов. В результате выработки иммунитета может возникнуть невосприимчивость к повторному воздействию этого же возбудителя.

Центральным звеном иммунитета являются две группы лимфоцитов: В- и Т-клетки. Первые вырабатывают антитела - особые вещества, которые, соединяясь с антигенами, делают их беззащитными против фагоцитоза. Т-клетки сами находят микробов или клетки, пораженные вирусами, и выделяют особые вещества, убивающие их.

Французский ученый Луи Пастер разработал предупредительные прививки от различных заболеваний. Он заметил, что животные, зараженные ослабленным возбудителем болезни, после выздоровления повторно не заболевали этой болезнью. Культуру ослабленных микробов Пастер назвал вакциной. Он создал!вакцины, предохраняющие людей против бешенства и сибирской язвы. В наши дни вакцина спасает многих людей от коклюша, дифтерии, кори, полиомиелита.

Различают врожденный (видовой) и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет является наследственным признаком данного вида животных. Например, кролики и собаки не восприимчивы к полиомиелиту и т. д. Приобретенный иммунитет делится на естественный и искусственный, каждый из них - на пассивный и активный.

Естественный активный иммунитет вырабатывается у человека в процессе инфекционного заболевания. Естественный пассивный иммунитет обусловлен переходом защитных антител из крови матери в кровь плода. Перенос антител осуществляется и через молоко матери. Искусственный активный иммунитет возникает после вакцинации. Вакцина - смесь убитых или ослабленных микробов.



Искусственный пассивный иммунитет создается путем введения человеку сыворотки крови, содержащей антитела и антитоксины (вещества, обезвреживающие вредные продукты жизнедеятельности микробов).


Состав и функции крови


Кровь представляет собой внутреннюю жидкую среду (ткань) организма, обес-печивающую определенное постоянство основных физиологических и биохими-ческих параметров и осуществляющую гуморальную связь между органами. Существует два понятия: перифериче-ская кровь, состоящая из плазмы и нахо-дящихся в ней во взвешенном состоянии форменных элементов и система крови, куда относят периферическую кровь, органы кроветворения и кроверазруше-ния (костный мозг, печень, селезенка и лимфатические узлы). Кровь является своеобразной формой ткани и характери-зуется рядом особенностей: жидкая сре-да организма, находится в постоянном движении, составные части крови имеют разное происхождение, образуются и разрушаются в основном вне ее.

Кровь состоит из форменных элементов (42-46%) ? эритроцитов (красных кро-вяных клеток), лейкоцитов (белых кро-вяных клеток) и тромбоцитов (кровяных пластинок) и жидкой части ? плазмы (54-58%). Плазма крови, лишенная фиб-риногена, называется сывороткой. У взрослого человека общее количество крови составляет 5-8%массы тела, что соответствует 5-6л. Объем крови приня-то обозначать по отношению к массе тела (мл ? кг1). В среднем, он равен у мужчин ? 65 мл ? кг1, у женщин ? 60 мл ? кг1 и у детей ? около 70 мл ? кг1.

Количество эритроцитов в крови при-мерно в тысячу раз больше, чем лейко-цитов, и в десятки раз выше, чем тром-боцитов. Последние по своим размерам в несколько раз меньше, чем эритроциты. Поэтому эритроциты составляют более 90% всего объема, приходящегося на долю форменных элементов крови. Вы-раженное в процентах отношение объема форменных элементов к общему объему крови называется гематокритом. У муж-чин гематокрит составляет в среднем?46%, у женщин?42%. Эта разница обу-словлена тем, что у мужчин содержание эритроцитов в крови больше, чем у жен-щин. У детей гематокрит выше, чем у взрослых; в процессе старения гематок-рит снижается. Увеличение гематокрита сопровождается возрастанием вязкости крови, которая у здорового взрослого человека составляет 4-5 ед. Поскольку периферическое сопротивление кровото-ку прямопропорционально вязкости, лю-бое существенное увеличение гематок-рита приводит к повышению нагрузки на сердце, в результате чего кровообраще-ние в некоторых органах может нару-шаться.

Кровь выполняет в организме целый ряд физиологических функций.

1)Транспортная функция крови заключа-ется в переносе всех необходимых для жизнедеятельности организма веществ (питательных веществ, газов, гормонов, ферментов, метаболитов).

2)Дыхательная функция состоит в дос-тавке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Ки-слород переносится преимущественно эритроцитами в виде соединения с гемо-глобином ? оксигемоглобином (НвО2), углекислый газ ? плазмой крови в фор-ме бикарбонатных ионов (НСО3~). В обычных условиях при дыхании возду-хом 1 г гемоглобина присоединяет 1.34 мл кислорода, а так как в одном литре крови содержится 140-160 г гемоглоби-на, то количество кислорода в нем со-ставляет около 200 мл; эту величину принято называть кислородной емкостью крови

3)Питательная функция крови обуслов-лена переносом аминокислот, глюкозы, жиров, витаминов, ферментов и мине-ральных веществ от органов пищеваре-ния к тканям, системам и депо

4)Терморегуляторная функция обеспечи-вается участием крови в переносе тепла от органов и тканей, в которых оно вы-рабатывается, к органам, отдающим теп-ло, что и поддерживает температурный гомеостаз.

5)Выделительная функция направлена на перенос продуктов обмена (мочевина, креатин, индикан, мочевая кислота, вода, соли и др.) отмест их образования к ор-ганам выделения (почки, легкие, потовые и слюнные железы).

6)Защитная функция формирование им-мунитета, который может быть как вро-жденным, так и приобретенным. Разли-чают также тканевой и клеточный имму-нитет. Первый из них обусловлен выра-боткой антител в ответ на поступление в организм микробов, вирусов, токсинов, ядов, чужеродных белков; второй связан с фагоцитозом, в котором ведущая роль принадлежит лейкоцитам, активно унич-тожающим попадающие в организм мик-робы и инородные тела, а также собст-венные отмирающие и мутагенные клет-ки.

7)Регуляторная функция гуморальная (перенос кровью гормонов, газов, мине-ральных веществ), и рефлекторной регу-ляции, связанной с влиянием крови на интерорецепторы сосудов.

Образование форменных элементов кро-ви называется гемопоэзом. Он осуществ-ляется в различных кроветворных орга-нах. В костном мозге образуются эрит-роциты, нейтрофилы, эозинофилы и ба-зофилы. В селезенке и лимфатических узлах формируются лейкоциты. Образо-вание моноцитов осуществляется в кост-ном мозге и в ретикулярных клетках пе-чени, селезенки и лимфатических узлов. В красном костном мозге и селезенке образуются тромбоциты.

ФУНКЦИИ эритроцитов: Связывание и перенос кислорода от легких к органам и тканям. Эритроциты являются высоко-специализированными безядерными клетками крови диаметром 7-8 микрон. Форма эритроцитов в виде двояковогну-того диска обеспечивает большую по-верхность для свободной диффузии газов через его мембрану. Суммарная поверх-ность всех эритроцитов в циркулирую-щей крови составляет около 3000м2. В начальных фазах своего развития эрит-роциты имеют ядро и называются рети-кулоцитами. В нормальных условиях ретикулоциты составляют около 1 % от общего числа циркулирующих в крови эритроцитов. Увеличение числа ретику-лоцитов в периферической крови может зависеть как от активации эритроцитоза, так и от усиления выброса ретикулоци-тов из костного мозга в кровоток. Сред-няя продолжительность жизни зрелых эритроцитов составляет около 110 дней, после чего они разрушаются в печени и селезенке.

В процессе передвижения крови эритро-циты не оседают, так как они отталкива-ются друг от друга, поскольку имеют одноименные отрицательные заряды. При отстаивании крови в капилляре эритроциты оседают на дно. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) в нормаль-ных условиях у мужчин составляет 4-8 ммв 1 час,у женщин ? 6-10 мм в 1 час.

По мере созревания эритроцитов их ядро замещается дыхательным пигментом ? гемоглобином (Нв), составляющим око-ло 90% сухого вещества эритроцитов, а 10% составляют минеральные соли, глю-коза, белки и жиры. Гемоглобин ? сложное химическое соединение, моле-кула которого состоит из белка глобина и железосодержащей части ? гема. Ге-моглобин обладает свойством легко со-единяться с кислородом и столь же легко его отдавать. Соединяясь с кислородом, он становится оксигемоглобином (НвО), а отдавая его ? превращается в восста-новленный (редуцированный) гемогло-бин.

ФУНКЦИИ ЛЕЙКОЦИТОВ Лейкоциты по функциональным и морфологическим признакам представляют собой обычные клетки, содержащие ядро и протоплазму. Лейкоциты неоднородны по своему строению: в одних из них протоплазма имеет зернистое строение (гранулоциты), в других зернистости нет (агранулоци-ты). Гранулоциты составляют 65-70% всех лейкоцитов и делятся в зависимости от способности окрашиваться нейтраль-ными, кислыми или основными красками на нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

Агранулоциты составляют 30-35% всех белых кровяных клеток и включают в себя лимфоциты и моноциты. Функции различных лейкоцитов разнообразны.

Процентное соотношение различных форм лейкоцитов в крови называется лейкоцитарной формулой. Общее коли-чество лейкоцитов и лейкоцитарная формула не являются постоянными. Увеличение числа лейкоцитов в перифе-рической крови называется лейкоцито-зом, а уменьшение? лейкопенией. Про-должительность жизни лейкоцитов со-ставляет 7-10 дней.

Нейтрофилы составляют 60-70% всех лейкоцитов и являются наиболее важны-ми клетками зашиты организма от бакте-рий и их токсинов. Проникая через стен-ки капилляров, нейтрофилы попадают в межтканевые пространства, где осущест-вляется фагоцитоз

Эозинофилы (1-4% от общего числа лей-коцитов) адсорбируют на свою поверх-ность антигены, многие тканевые веще-ства и токсины белковой природы, раз-рушая и обезвреживая их. Эозинофилы принимают участие в предупреждении развития аллергических реакций.

Базофилы составляют не более 0.5% всех лейкоцитов и осуществляют синтез гепа-рина, входящего в антисвертываюшую систему крови. Участвуют в синтезе ряда биологически активных веществ и фер-ментов (гистамин, серотонин, РНК, фос-фотаза, липаза, пероксидаза).

Лимфоциты (25-30% от числа всех лей-коцитов) играют важнейшую роль впро-цессах образования иммунитета орга-низма, а также активно участвуют в ней-трализации различных токсических ве-ществ.

Главным фактором иммунологической системы крови являются Т- и В-лимфоциты. Т-лимфоциты прежде всего выполняют роль строгого иммунного контролера. Вступив в контакт с любым антигеном, они надолго запоминают его генетическую структуру и определяют программу биосинтеза антител (имму-ноглобулинов), которая осуществляется В-лимфоцитами. В-лимфоциты, получив программу биосинтеза иммуноглобули-нов, превращаютсяв плазмоциты, яв-ляющиеся фабрикой антител.

В Т-лимфоцитах происходит синтез ве-ществ, активирующих фагоцитоз и за-щитные воспалительные реакции. Они следят за генетической чистотой орга-низма, препятствуя приживлению чуже-родных тканей, активируя регенерацию и уничтожая отмершие или мутантные (в том числе и опухолевые) клетки собст-венного организма. Т-лимфоцитам при-надлежит роль регуляторов кроветвор-ной функции, заключающаяся в уничто-жении чужеродных стволовых клеток костного мозга. Лимфоциты способны синтезировать бета? и гамма-глобулины, входящие в состав антител.

Моноциты (4-8%) являются самыми крупными клетками белой крови, кото-рые называют макрофагами. Они обла-дают самой высокой фагоцитарной ак-тивностью по отношению к продуктам распада клеток и тканей, обезвреживают токсины, образующиеся в очагах воспа-ления. Моноциты принимают участие в выработке антител. К макрофагам, наря-ду с моноцитами, относят ретикулярные и эндотелиальные клетки печени, селе-зенки, костного мозга и лимфатических узлов.

ФУНКЦИИ ТРОМБОЦИТОВ Тромбо-циты? это мелкие, безъядерные кровя-ные пластинки (бляшки Биццоцери) не-правильной формы диаметром 2-5 мик-рон. Несмотря на отсутствие ядра, тром-боциты обладают активным метаболиз-мом и являются третьими самостоятель-ными живыми клетками крови. Продол-жительность жизни тромбоцитов состав-ляет 8-12 дней. Тромбоцитам принадле-жит ведущая роль в свертывании крови.

Недостаток тромбоцитов в крови ?тромбопения? наблюдается при некото-рых заболеваниях и выражается в повы-шенной кровоточивости.


Железы внутренней секреции


Гуморальная регуляция функций оргат низма осуществляется с помощью химических веществ, вырабатываемых в различных органах и тканях, и кровью разносимых по всему организму. Существует ряд, желез внутренней секреции, которые вырабатывают вещества, специально предназначенные для регуляции - гормоны, Гармоны - это высокомолекулярные активные вещества. Ничтожное их количество оказывает мощное воздействие на деятельность определенных, органов.

Поджелудочная железа выполняет двоякую функцию. Одни ее клетки вырабатывают пищеварительный сок, который по выводным протокам поступает,в кишечник, другие клетки вырабатывают гормон - инсулин, поступающий прямо в кровь. Инсулин превращает избыток глюкозы в крови в гликоген и понижает уровень сахара в крови. Гормон глюкогон действует противоположно инсулину. Недостаток инсулина вызывает развитие сахарного диабета.

Щитовидная железа лежит поверх гортани. Ее гормоны, в том числе тироксин, регулируют обмен веществ. От их количества зависит уровень потребления кислорода всеми тканями тела. Недостаточная функция железы в детском возрасте приводит к развитию кретинизма (задерживается рост и умственное развитие), во взрослом возрасте - к заболеванию микседемой. Избыток гормонов у взрослых приводит к развитию зоба (базедовой болезни).

Надпочечники вырабатывают гормоны, которые регулируют белковый обмен, повышают устойчивость организма к неблагоприятным воздействиям среды, регулируют солевой обмен и др. В мозговом слое надпочечников вырабатывается гормон - адреналин, усиливающий сердечные сокращения и регулирующий углеводный обмен.

Гипофиз - нижний мозговой придаток, выделяет в кровь нейрогормоны, регулирующие рост организма, срункции надпочечников. Избыток соматотропного гормона приводит к гигантизму, недостаток ? замедлению роста.

Гипоталамус вырабатывает нейрогормоны, регулирующие работу гипофиза. Половые железы (семенники и яичники) вырабатывают половые гомоны и образуют половые клетки. Мужские половые гормоны отвечают за развитие вторичных половых признаков: усов, бороды, характерного для мужчин телосложения и низкого голоса. Женские половые гормоны регулируют развитие женских вторичных признаков, управляют половыми циклами, протеканием беременности и родов.




Кожа


Кожа - наружный покров тела, который обеспечивает температурную, болевую, осязательную чувствительность, препятствует проникновению микробов и ядовитых веществ в организм, предохраняет его от механических повреждений, выполняет функцию терморегуляции, выделяет вредные для Организма продукты метаболизма.

Кожа состоит из двух слоев. Наружный слой называется эпидермисом, а более глубокий - дермой, собственно кожей. Клетки верхнего слоя плотно прилегают дpyr к Другу и ороговевают. Их слой наиболее толст на подошвах ног и на ладонях.

Роговой спой выполняет защитную функцию. Волосы и ногти - производные рогового слоя эпидермиса. Благодаря его клеткам,- способным делиться, они растут непрерывно. В базальном слое эпидермиса находятся пигментные клетки, от которых зависит цвет Кожи, Т. к. в них вырабатывается пигмент меланин под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Дерма состоит из клеток и многочисленных переплетений коллагеновых волокон, делающих кожу эластичной. В дерме находятся волосяные луковицы, потовые железы, сальные железы, кровеносные и лимфатические сосуды и рецепторы. Через потовые железы удаляются жидкие продукты метаболизма. По составу пот близок к составу мочи. Потовые железы имеют вид клубочков с выводными протоками, выходящими на поверхность кожи. К волосяным сумкам прикрепляются мышцы, поднимающие волос. Сокращение этих мышц ведет к появлению на поверхности кожи бугорочков (?гусиная кожа?). Сальные железы открываются протоками в волосяные луковицы, выделяя кожное сало, которое смазывает кожу и волосы, делая их непромокаемыми и эластичными.

Под дермой находится жировая клетчатка, образованная соединительными волокнами, в петлях которых лежат жировые клетки. Она выполняет амортизирующую и теплоизолирующую функцию.




Выделение


Образовавшиеся в процессе обмена веществ конечные продукты распада, являющиеся ядовитыми для организма, удаляются из него через почки, кожу, потовые железы, легкие и кишечник.

Почки играют главную роль в этом процессе, выводя из организма мочевину, мочевую кислоту, избыток воды, солей и т.д. В результате работы почек кровь очищается и сохраняет свой состав и физико-химические свойства. От вогнутой стороны почки отходят мочеточники, по которым моча стекает в мочевой пузырь - емкость для накопления мочи, имеющую толстые мышечные стенки. В ворота каждой почки входит почечная артерия, а выходят парные почечные вены и мочеточник. Вены несут очищенную от жидких продуктов распада кровь в нижнюю полую вену.

В почке различают наружный корковый слой и внутренний мозговой слой. В корковом слое расположены почечные единицы - нефроны. Их насчитывается в каждой почке около 1 млн. Они образованы капиллярными клубочками и расположенными вокруг них капсулами с извитыми канальцами. Стенки капсул состоят из двух рядов эпителиальных клеток со щелевидным пространством между ними, от которого начинается извитой каналец. Кровь в капиллярный клубочек поступает по приносящей, а покидает по выносящей арте-риоле. Выносящая артериола вновь распадается на капилляры, оплетающие извитой каналец. Таким образом, кровь проходит сначала через капиллярный клубочек, а затем через капиллярную сеть витого канальца.

В капиллярных клубочках кровь течет под ббльшим давлением, чем в других капиллярах, так как входящий сосуд шире выходящего. Стенки капилляров пропускают в капсулу из плазмы крови воду с растворенными в ней солями, задерживая клетки крови и крупные молекулы белков. Этот фильтрат является первичной мочой, она содержит минеральные соли, гормоны, витамины, аминокислоты и другие соединения, необходимые организму.

Из капсулы первичная моча поступает в извитой каналец. Его стенки реадсорбируют воду и некоторые другие вещества: глюкозу, витамины и др. В результате образуется вторичная моча, представляющая собой Концентрированный раствор солей, а также мочевины. Она стекает в почечную лоханку ? небольшую полость в почках, откуда по мочеточникам попадает в мочевой пузырь. Через мочеиспускательный канал из мочевого пузыря моча удаляется наружу.




Размножение человека


Человек, как и все живые организмы, способен к воспроизведению, т. е. к сохранению и продолжению своего вида. Размножение происходит половым способом, при котором половые клетки сливаются и образуют зиготу, дающую начало новому организму. Строение половых клеток человека подробно описано в разделе ?Общая биология?. Половые клетки вырабатываются в семенниках мужского организма и яичниках женского организма. Семенники расположены в наружном кожном мешочке - мошонке. От них и отходят семявыводящие протоки, впадающие в мочеиспускательный канал. В семенниках образуются мужские половые клетки - сперматозоиды и мужские половые гормоны. Женские половые железы -яичники расположены в брюшной полости. В них образуются яйцеклетки и женские половые гормоны. К яичникам подходят маточные трубы, по которым яйцеклетка передвигается при помощи ресничных клеток в матку. Стадии развития человека На четвертой неделе у зародыша длиной 3 мм появляются зачатки конечностей, позже - зачатки глаз, носа, затем начинает пульсировать сердце и ускоряется развитие конечностей. Длина зародыша достигает 15 мм.

На 7-8 неделе формируются отдельные структуры тела: грудная клетка, голова, нос, глаза, уши, пальцы рук и ног. Длина достигает 2,5 см. С этого момента он называется плодом. К трем месяцам внутриутробного развития формируются почти see органы, к 4,5 месяцам прослушиваются сокращения сердца плода, частота которых в 2 раза выше, чем у матери.

Нормальная беременность продолжается 270-280 суток (9 месяцев) и заканчивается рождением ребенка. Начало родов связано с выделением гормона гипофиза окситоцина, вызывающего сильное сокращение мышц матки и брюшного пресса. У ребенка плацентарное кровообращение заменяется легочным, о чем свидетельствуют первые крики. Через 20 мин плацента отделяется от матки и вместе с оболочками плода выходит наружу.

Первые 4 недели развития после рождения называют периодом новорожденности. Следующие месяцы до года называют грудным периодом, с 1 года до 3 лет - ясельным периодом, с 3 лет до 6 лет - дошкольным периодом, с 7 лет до 18 лет - школьным периодом.




Пищеварение


Пищеварение - это процесс механической обработки пищи в пищеварительном канале, ее ферментативное расщепление на более простые питательные вещества, способные всасываться в кровь. Основными веществами, входящими в состав продуктов, являются белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли и вода. Функции пищеварительной системы:

двигательная (перемешивание, измельчение, продвижение по пищеварительному тракту пищи);

секреторная (синтез и выделение пищеварительных соков);

всасывательная (обеспечение перехода питат. веществ из кишечника в кровь и лимфу).

Пищеварительная система состоит из пищеварительного канала и пищеварительных желез. Пищеварительный канал включает в себя ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник. К пищеварительным железам относятся слюнные железы, поджелудочная железа и печень.

В ротовой полости находятся зубы, язык, слюнные железы. Зубы расположены в лунках челюстей. У взрослого человека их 32; на каждой челюсти находятся 4 резца, 2 клыка, 4 малых коренных и 6 больших коренных зубов. Зуб состоит из коронки, шейки и корня. Внутри зуба имеется полость - пульпа, куда входят нервы и кровеносные сосуды. Твердое вещество зуба - дентин представляет собой видоизмененную костную ткань. Сверху зуб покрыт эмалью.

В ротовой полости осуществляется начальное расщепление углеводов ферментами слюны, активными в слабощелочной среде. Слюна выделяется тремя парами слюнных желез: околоушными, подъязычными и подчелюстными. Пища действует как раздражитель на нервные окончания слизистой оболочки рта, от которых возбуждение передается в пищевой центр головного мозга, и активизирует работу органов пищеварения.

Пищевой комок, пропитанный слюной, попадает в желудок в результате рефлекторного акта глотания, при котором надгортанник опускается и закрывает вход в гортань, мягкое н?бо поднимается и закрывает носоглотку, пища проталкивается в пищевод, стенки которого волнообразно сокращаются и продвигают пищу в желудок.

Желудок - мешкообразное расширение пищеварительного тракта. Он вмещает около 2-3 л пищи. В его стенках расположены железы, одни из которых выделяют желудочный сок. Он содержит фермент пепсин, расщепляющий белки до полипепгидов. Другие железы вырабатывают кислоту, создающую кислую среду в желудке и угнетающую микроорганизмы, попавшие в желудок. Некоторые клетки слизистой оболочки желудка секретируют слизь, которая защищает стенки желудка от действия ферментов и соляной кислоты. Далее пища в виде полужидкой кашицы порциями проталкивается в двенадцатиперстную кишку.

Двенадцатиперстная кишка имеет длину 25-30 см. В нее открываются протоки поджелудочной железы и печени. Поджелудочная железа вырабатывает гормон инсулин, поступающий непосредственно в кровь, и пищеварительные ферменты, участвующие в дальнейшем расщеплении. Под влиянием фермента трипсина происходит расщепление белков до аминокислот. Другие ферменты участвуют в расщеплении нуклеиновых кислот, углеводов и жиров.

Печень является самой крупной железой нашего тела. Она является ?главной химической лабораторией? организма. В печени обезвреживаются ядовитые низкомолекулярные вещества, поступающие с кровью. Печень вырабатывает желчь, которая накапливается в желчном пузыре и затем поступает в двенадцатиперстную кишку.

Тонкая кишка имеет длину 5-6 м и образует в брюшной полости петли. В слизистой оболочке тонкой кишки имеется много желез, выделяющих кишечный сок. Слизистая оболочка образует выросты -ворсинки. Внутри их находятся кровеносные и лимфатические капилляры и нервы. Жирные кислоты и глицерин из полости кишечника переходят в эпителиальные клетки ворсинок, где из них образуются характерные для человеческого организма молекулы жиров, которые затем всасываются в лимфу и, пройдя барьер из лимфатических узлов, попадают в кровь. Аминокислоты, глюкоза и другие питательные вещества всасываются в кровь, которая собирается в воротную вену и проходит через печень, где обеззараживаются ядовитые вещества.

В толстой кишке всасывается вода и формируются каловые массы. Здесь происходит переваривание клетчатки с помощью бактерий, разрушающих оболочки растительных клеток, а также осуществляется синтез витаминов группы К и В.

После всасывания пищи в кровь начинается гуморальная регуляция пищеварения. Среди питательных веществ есть биологически активные вещества, которые, всасываясь в кровь, активизируют работу желудочных желез. Они начинают усиленно выделять желудочный сок, что обеспечивает длительное сокоотделение.




Газообмен в легких и тканях


Газообмен в легких происходит путем диффузии. Кислород через тонкие стенки альвеол и капилляров поступает из воздуха в кровь, а углекислый газ из крови в воздух. Диффузия газов происходит в результате разности их концентраций в крови и в воздухе. Кислород проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином, кровь становится артериальной и направляется в ткани. В тканях происходит обратный процесс: кислород за счет диффузии переходит из крови в ткани, а углекислый газ, наоборот, переходит из тканей в кровь. Это происходит до тех пор, пока. их< концентрации не сравняются.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает дыхательный объем, резервный объем вдоха и резервный объем выдоха. Дыхательным объемом называют количество воздуха, поступающего в легкие при одном вдохе. В покое он равен примерно 500 см3 и соответствует объему выдыхаемого воздуха при выдохе. Если после спокойного вдоха сделать усиленный дополнительный вдох, то в легкие может поступить дополнительно 1500 см3 воздуха - это резерв объема вдоха. После спокойного выдоха можно при максимальном напряжении выдохнуть еще 1500 см3 воздуха ? это резервный объем. Таким образом, жизненная емкость легких - это наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. Она примерно равна 3500 см3. ЖЕЛ больше у спортсменов, чем у нетренированных людей, и зависит от степени развития грудной клетки, от пола и возраста. Под влиянием курения ЖЕЛ снижается. Даже после самого максимального выдоха в легких всегда остается немного воздуха, который называется остаточным объемом (ок. 1000см3).

Дыхательные движения. Попеременное увеличение и уменьшение объема грудной клетки обусловлено ритмическими сокращениями дыхательных мышц. При этом происходит вентиляция легких. Необходимым условием осуществления дыхательных движений является герметичность плевральной полости (плевральной щели), которая находится между легочной плеврой и пристеночной плеврой и заполнена жидкостью.

Регуляция дыхания. Дыхательный центр находится в продолговатом мозге. Через каждые 4 сек в дыхательном центре автоматически возникают возбуждения, обеспечивающие чередование вдоха и выдоха. Дыхательный центр автоматически регулирует также частоту и глубину дыхательных движений.




Дыхание


Дыхание - это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление из него углекислого газа, образовавшегося в промессе биологического окисления.

Органы дыхания ? носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и легкие обеспечивают циркуляцию воздуха и газообмен.

Носовая полость делится костно-хрящевой перегородкой на две половины. Внутренняя поверхность ее извилистая, увлажнена слизью и обильно кровоснабжается. Слизь содержит бактерицидные вещества, задерживает и обезвреживает пыль и микробы. Ресничный эпителий задерживает и выводит пыль наружу. Проходящая по сосудам кровь согревает вдыхаемый воздух. В стенках носовой полости находятся чувствительные клетки, вызывающие чихание, при котором инородные частицы удаляются из носовой полости наружу.

Гортань служит для проведения воздуха в трахею, а также для звукообразования. Между передним и задним хрящами гортани натянуты голосовые связки, образующие голосовую щель. Звук возникает в результате колебания голосовых связок при выдохе. Тембр голоса зависит от длины связок и системы резонаторов полости рта, носоглотки и носа и положения языка, губ и нижней челюсти. Вверху гортань соединена с носоглоткой. При проглатывании пищи вход в трахею рефлекторно закрывается надгортанником. Внутренние стенки гортани покрыты слизистой оболочкой и содержат чувствительные клетки, вызывающие кашель, - резкий выдох при попадании инородных тел.

Трахея представляет собой трубку, стенки которой образованы хрящевыми полукольцами. Задняя стенка прилегает к пищеводу и содержит мышечные волокна. Стенки ее также выстланы ресничным слизистым эпителием.

Трахея ветвится на два бронха. В легких бронхи также ветвятся, образуя ?бронхиальное дерево?, на кончиках веток которого находятся мельчайшие легочные пузырьки - альвеолы. Альвеолы заполняются воздухом при вдохе. Стенки их выстланы однослойным плоским эпителием, покрытым тонкой пленкой вещества, препятствующего их спаданию. Альвеолы оплетены густой сетью капилляров. Через их стенки совершается газообмен. Легкие покрыты оболочкой ? легочной плеврой.




Строение сердца


Сердце человека представляет собой полый мышечный орган, разделенный на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Оно находится в левой половине грудной полости, на уровне 2-5 ребер и лежит в околосердечной сумке, образованной соединительной тканью. Ее внутренняя поверхность выделяет жидкость, уменьшающую трение при его сокращениях. Основную часть стенки сердца представляет мышечный слой, покрытый внешней и внутренней оболочками, образованными соответственно соединительной и эпителиальной тканями. Чем больше сила сокращений, тем больше развит мышечный слой сердца. Наибольшая толщина стенки в левом желудочке, наименьшая - в предсердиях. Сердечная мышца способна автоматически ритмично сокращаться, благодаря импульсам, возникающим.в самом сердце, независимо от внешних воздействий (автоматия сердца).

Сердечные популунные клапаны на выходе из желудочков обеспечивают односторонний ток крови из сердца в аорту и легочную артерию. Они состоят из 3-х створок, имеющих вид кармашков, обращенных в просвет сосуда. Предсердия и желудочки соединены друг с другом отверстиями, оснащенными створчатыми клапанами. В левой части сердца находится двустворчатый клапан, а в правой - трехстворчатый клапан. Клапаны прикреплены к стенкам сухожильными нитями с сосочковыми мышцами и обеспечивают ток крови из предсердий в желудочки, препятствуя обратному току крови при сокращении желудочков.

Работа сердца

Сердце в состоянии покоя сокращается с частотой ок, 70-80 ударов в минуту. Сердечный цикл состоит из сокращения предсердий, сокращения желудочков и последующего расслабления предсердий и желудочков. Сокращение предсердий длится 0,1 сек, сокращение желудочков - 0,3 сек. Кровь захлопывает под давлением створчатые клапаны и устремляется в аорту и легочную артерию, открывая полулунные клапаны. Расслабление сердца длится 0,4 сек. Кровь свободно притекает из вен в предсердия и оттуда в желудочки. Полулунные клапаны в это время закрыты.

Управляет работой сердца вегетативная нервная система. Нервы симпатического отдела усиливают частоту и силу сокращений сердечной мышцы, парасимпатические нервы (блуждающие) замедляют работу сердца. Деятельность сердца находится также под влиянием гуморальной регуляции. Так, гормоны адреналин и тироксин усиливают сокращения сердца, а повышение концентрации в крови ацетипхолина тормозит работу сердца.

Давление крови в сосудах

Движение крови по сосудам зависит от создаваемого сердцем давления и сопротивления стенок сосудов току крови. Давление в аорте в момент сокращения желудочков сердца называется максимальным артериальным давлением, а во время расслабления желудочков - минимальным артериальным давлением. На величину кровяного давления влияют просвет кровеносных сосудов, вязкость крови, количество циркулирующей в сосудах крови. По мере удаления от сердца давление крови уменьшается и становится наименьшим в венах. Разность между высоким давлением крови в аорте и низким давлением в полых венах обеспечивает непрерывный ток крови по сосудам.

У здоровых людей в состоянии покоя максимальное кровяное давление в плечевой артерии составляет в норме около 120 мм. рт. ст., а минимальное - 70-80 мм.рт.ст. Стойкое повышение кровяного давления в состоянии покоя организма называется гипертонией, а его понижение - гипотонией. При физических нагрузках и сильных эмоциях давление повышается. Нормализация давления осуществляется за счет саморегуляции. Организм с помощью нервных и гуморальных механизмов может менять частоту сокращения сердечной мышцы, сужать или расширять сосуды, влияя тем самым на давление крови в сосудах.

Пульс - это ритмическое колебание артериальной стенки, возникающее при каждом сокращении сердца. По пульсу можно узнать количество сокращений сердца в минуту. Скорость тока крови в артериях и капиллярах разная. В капиллярах кровь течет значительно медленнее, благодаря чему осуществляются обменные процессы между кровью и тканями.




Кровообращение. Лимфообращение


Кровообращение - это движение крови по сосудам за счет сокращений сердца. Система органов кровообращения состоит из сердца и кровеносных сосудов (артерий, вен, капилляров), пронизывающих все органы и ткани тела. По артериям кровь течет от сердца к тканям, они разветвляются на - артериолы, которые распадаются на систему тончайших сосудов ? капилляров. Стенка капилляров состоит из одного слоя плоских клеток, она проницаема для различных веществ.

По венам кровь возвращается к сердцу. Мелкие и средние вены снабжены клапанами, препятствующими обратному току крови в этих сосудах. Стенки вен и артерий состоят из трех слоев: наружный слой - соединительная ткань, средний слой - гладкие мышцы, внутренний слой - однослойный эпителий.

Кровь движется по двум кругам кровообращения: большому и малому. Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке сердца и оканчивается в правом предсердии. Кровь, насыщенная кислородом, выталкивается из левого желудочка в аорту. Оттуда по артериям она разносится по всему телу. Протекая по капиллярам, кровь отдает кислород и питательные вещества и поглощает углекислый газ и продукты метаболизма. Таким образом, из капилляров в вены поступает кровь, бедная кислородом. Венозная кровь от брюшной полости, нижних конечностей и туловища попадает в нижнюю полую вену, a or головы, шеи, рук в верхнюю полую вену и из них в правое предсердие.

Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка сердца и заканчивается в левом предсердии. Из правого желудочка кровь попадает в легочную артерию, которая в легких распадается на капилляры, оплетающие легочные альвеолы. Здесь кровь насыщается кислородом и освобождается от углекислого газа, а затем по легочным венам возвращается в сердце.

Все ткани человека пронизаны лимфатическими сосудами. В них находится лимфа - прозрачная жидкость, которая отличается от крови тем, что в ней нет эритроцитов и тромбоцитов, содержится много лимфоцитов и небольшое количество белка. Лимфа движется только в одном направлении от тканей к сердцу. Клапаны лимфатических сосудов не позволяют ей течь в обратном направлении. По ходу лимфатических сосудов находятся лимфатические узлы.




Состав и функции крови

Кровь представляет собой внутреннюю жидкую среду (ткань) организма, обес-печивающую определенное постоянство основных физиологических и биохими-ческих параметров и осуществляющую гуморальную связь между органами. Существует два понятия: перифериче-ская кровь, состоящая из плазмы и нахо-дящихся в ней во взвешенном состоянии форменных элементов и система крови, куда относят периферическую кровь, органы кроветворения и кроверазруше-ния (костный мозг, печень, селезенка и лимфатические узлы). Кровь является своеобразной формой ткани и характери-зуется рядом особенностей: жидкая сре-да организма, находится в постоянном движении, составные части крови имеют разное происхождение, образуются и разрушаются в основном вне ее.

Кровь состоит из форменных элементов (42-46%) ? эритроцитов (красных кро-вяных клеток), лейкоцитов (белых кро-вяных клеток) и тромбоцитов (кровяных пластинок) и жидкой части ? плазмы (54-58%). Плазма крови, лишенная фиб-риногена, называется сывороткой. У взрослого человека общее количество крови составляет 5-8%массы тела, что соответствует 5-6л. Объем крови приня-то обозначать по отношению к массе тела (мл ? кг1). В среднем, он равен у мужчин ? 65 мл ? кг1, у женщин ? 60 мл ? кг1 и у детей ? около 70 мл ? кг1.

Количество эритроцитов в крови при-мерно в тысячу раз больше, чем лейко-цитов, и в десятки раз выше, чем тром-боцитов. Последние по своим размерам в несколько раз меньше, чем эритроциты. Поэтому эритроциты составляют более 90% всего объема, приходящегося на долю форменных элементов крови. Вы-раженное в процентах отношение объема форменных элементов к общему объему крови называется гематокритом. У муж-чин гематокрит составляет в среднем?46%, у женщин?42%. Эта разница обу-словлена тем, что у мужчин содержание эритроцитов в крови больше, чем у жен-щин. У детей гематокрит выше, чем у взрослых; в процессе старения гематок-рит снижается. Увеличение гематокрита сопровождается возрастанием вязкости крови, которая у здорового взрослого человека составляет 4-5 ед. Поскольку периферическое сопротивление кровото-ку прямопропорционально вязкости, лю-бое существенное увеличение гематок-рита приводит к повышению нагрузки на сердце, в результате чего кровообраще-ние в некоторых органах может нару-шаться.

Кровь выполняет в организме целый ряд физиологических функций.

1)Транспортная функция крови заключа-ется в переносе всех необходимых для жизнедеятельности организма веществ (питательных веществ, газов, гормонов, ферментов, метаболитов).

2)Дыхательная функция состоит в дос-тавке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Ки-слород переносится преимущественно эритроцитами в виде соединения с гемо-глобином ? оксигемоглобином (НвО2), углекислый газ ? плазмой крови в фор-ме бикарбонатных ионов (НСО3~). В обычных условиях при дыхании возду-хом 1 г гемоглобина присоединяет 1.34 мл кислорода, а так как в одном литре крови содержится 140-160 г гемоглоби-на, то количество кислорода в нем со-ставляет около 200 мл; эту величину принято называть кислородной емкостью крови

3)Питательная функция крови обуслов-лена переносом аминокислот, глюкозы, жиров, витаминов, ферментов и мине-ральных веществ от органов пищеваре-ния к тканям, системам и депо

4)Терморегуляторная функция обеспечи-вается участием крови в переносе тепла от органов и тканей, в которых оно вы-рабатывается, к органам, отдающим теп-ло, что и поддерживает температурный гомеостаз.

5)Выделительная функция направлена на перенос продуктов обмена (мочевина, креатин, индикан, мочевая кислота, вода, соли и др.) отмест их образования к ор-ганам выделения (почки, легкие, потовые и слюнные железы).

6)Защитная функция формирование им-мунитета, который может быть как вро-жденным, так и приобретенным. Разли-чают также тканевой и клеточный имму-нитет. Первый из них обусловлен выра-боткой антител в ответ на поступление в организм микробов, вирусов, токсинов, ядов, чужеродных белков; второй связан с фагоцитозом, в котором ведущая роль принадлежит лейкоцитам, активно унич-тожающим попадающие в организм мик-робы и инородные тела, а также собст-венные отмирающие и мутагенные клет-ки.

7)Регуляторная функция гуморальная (перенос кровью гормонов, газов, мине-ральных веществ), и рефлекторной регу-ляции, связанной с влиянием крови на интерорецепторы сосудов.

Образование форменных элементов кро-ви называется гемопоэзом. Он осуществ-ляется в различных кроветворных орга-нах. В костном мозге образуются эрит-роциты, нейтрофилы, эозинофилы и ба-зофилы. В селезенке и лимфатических узлах формируются лейкоциты. Образо-вание моноцитов осуществляется в кост-ном мозге и в ретикулярных клетках пе-чени, селезенки и лимфатических узлов. В красном костном мозге и селезенке образуются тромбоциты.

ФУНКЦИИ эритроцитов: Связывание и перенос кислорода от легких к органам и тканям. Эритроциты являются высоко-специализированными безядерными клетками крови диаметром 7-8 микрон. Форма эритроцитов в виде двояковогну-того диска обеспечивает большую по-верхность для свободной диффузии газов через его мембрану. Суммарная поверх-ность всех эритроцитов в циркулирую-щей крови составляет около 3000м2. В начальных фазах своего развития эрит-роциты имеют ядро и называются рети-кулоцитами. В нормальных условиях ретикулоциты составляют около 1 % от общего числа циркулирующих в крови эритроцитов. Увеличение числа ретику-лоцитов в периферической крови может зависеть как от активации эритроцитоза, так и от усиления выброса ретикулоци-тов из костного мозга в кровоток. Сред-няя продолжительность жизни зрелых эритроцитов составляет около 110 дней, после чего они разрушаются в печени и селезенке.

В процессе передвижения крови эритро-циты не оседают, так как они отталкива-ются друг от друга, поскольку имеют одноименные отрицательные заряды. При отстаивании крови в капилляре эритроциты оседают на дно. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) в нормаль-ных условиях у мужчин составляет 4-8 ммв 1 час,у женщин ? 6-10 мм в 1 час.

По мере созревания эритроцитов их ядро замещается дыхательным пигментом ? гемоглобином (Нв), составляющим око-ло 90% сухого вещества эритроцитов, а 10% составляют минеральные соли, глю-коза, белки и жиры. Гемоглобин ? сложное химическое соединение, моле-кула которого состоит из белка глобина и железосодержащей части ? гема. Ге-моглобин обладает свойством легко со-единяться с кислородом и столь же легко его отдавать. Соединяясь с кислородом, он становится оксигемоглобином (НвО), а отдавая его ? превращается в восста-новленный (редуцированный) гемогло-бин.

ФУНКЦИИ ЛЕЙКОЦИТОВ Лейкоциты по функциональным и морфологическим признакам представляют собой обычные клетки, содержащие ядро и протоплазму. Лейкоциты неоднородны по своему строению: в одних из них протоплазма имеет зернистое строение (гранулоциты), в других зернистости нет (агранулоци-ты). Гранулоциты составляют 65-70% всех лейкоцитов и делятся в зависимости от способности окрашиваться нейтраль-ными, кислыми или основными красками на нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

Агранулоциты составляют 30-35% всех белых кровяных клеток и включают в себя лимфоциты и моноциты. Функции различных лейкоцитов разнообразны.

Процентное соотношение различных форм лейкоцитов в крови называется лейкоцитарной формулой. Общее коли-чество лейкоцитов и лейкоцитарная формула не являются постоянными. Увеличение числа лейкоцитов в перифе-рической крови называется лейкоцито-зом, а уменьшение? лейкопенией. Про-должительность жизни лейкоцитов со-ставляет 7-10 дней.

Нейтрофилы составляют 60-70% всех лейкоцитов и являются наиболее важны-ми клетками зашиты организма от бакте-рий и их токсинов. Проникая через стен-ки капилляров, нейтрофилы попадают в межтканевые пространства, где осущест-вляется фагоцитоз

Эозинофилы (1-4% от общего числа лей-коцитов) адсорбируют на свою поверх-ность антигены, многие тканевые веще-ства и токсины белковой природы, раз-рушая и обезвреживая их. Эозинофилы принимают участие в предупреждении развития аллергических реакций.

Базофилы составляют не более 0.5% всех лейкоцитов и осуществляют синтез гепа-рина, входящего в антисвертываюшую систему крови. Участвуют в синтезе ряда биологически активных веществ и фер-ментов (гистамин, серотонин, РНК, фос-фотаза, липаза, пероксидаза).

Лимфоциты (25-30% от числа всех лей-коцитов) играют важнейшую роль впро-цессах образования иммунитета орга-низма, а также активно участвуют в ней-трализации различных токсических ве-ществ.

Главным фактором иммунологической системы крови являются Т- и В-лимфоциты. Т-лимфоциты прежде всего выполняют роль строгого иммунного контролера. Вступив в контакт с любым антигеном, они надолго запоминают его генетическую структуру и определяют программу биосинтеза антител (имму-ноглобулинов), которая осуществляется В-лимфоцитами. В-лимфоциты, получив программу биосинтеза иммуноглобули-нов, превращаютсяв плазмоциты, яв-ляющиеся фабрикой антител.

В Т-лимфоцитах происходит синтез ве-ществ, активирующих фагоцитоз и за-щитные воспалительные реакции. Они следят за генетической чистотой орга-низма, препятствуя приживлению чуже-родных тканей, активируя регенерацию и уничтожая отмершие или мутантные (в том числе и опухолевые) клетки собст-венного организма. Т-лимфоцитам при-надлежит роль регуляторов кроветвор-ной функции, заключающаяся в уничто-жении чужеродных стволовых клеток костного мозга. Лимфоциты способны синтезировать бета? и гамма-глобулины, входящие в состав антител.

Моноциты (4-8%) являются самыми крупными клетками белой крови, кото-рые называют макрофагами. Они обла-дают самой высокой фагоцитарной ак-тивностью по отношению к продуктам распада клеток и тканей, обезвреживают токсины, образующиеся в очагах воспа-ления. Моноциты принимают участие в выработке антител. К макрофагам, наря-ду с моноцитами, относят ретикулярные и эндотелиальные клетки печени, селе-зенки, костного мозга и лимфатических узлов.

ФУНКЦИИ ТРОМБОЦИТОВ Тромбо-циты? это мелкие, безъядерные кровя-ные пластинки (бляшки Биццоцери) не-правильной формы диаметром 2-5 мик-рон. Несмотря на отсутствие ядра, тром-боциты обладают активным метаболиз-мом и являются третьими самостоятель-ными живыми клетками крови. Продол-жительность жизни тромбоцитов состав-ляет 8-12 дней. Тромбоцитам принадле-жит ведущая роль в свертывании крови.

Недостаток тромбоцитов в крови ?тромбопения? наблюдается при некото-рых заболеваниях и выражается в повы-шенной кровоточивости.


Состав и функции крови3


ФУНКЦИИ ЛЕЙКОЦИТОВ Лейкоциты по функциональным и морфологическим признакам представляют собой обычные клетки, содержащие ядро и протоплазму. Лейкоциты неоднородны по своему строению: в одних из них протоплазма имеет зернистое строение (гранулоциты), в других зернистости нет (агранулоци-ты). Гранулоциты составляют 65-70% всех лейкоцитов и делятся в зависимости от способности окрашиваться нейтраль-ными, кислыми или основными красками на нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

Агранулоциты составляют 30-35% всех белых кровяных клеток и включают в себя лимфоциты и моноциты. Функции различных лейкоцитов разнообразны.

Процентное соотношение различных форм лейкоцитов в крови называется лейкоцитарной формулой. Общее коли-чество лейкоцитов и лейкоцитарная формула не являются постоянными. Увеличение числа лейкоцитов в перифе-рической крови называется лейкоцито-зом, а уменьшение? лейкопенией. Про-должительность жизни лейкоцитов со-ставляет 7-10 дней.

Нейтрофилы составляют 60-70% всех лейкоцитов и являются наиболее важны-ми клетками зашиты организма от бакте-рий и их токсинов. Проникая через стен-ки капилляров, нейтрофилы попадают в межтканевые пространства, где осущест-вляется фагоцитоз

Эозинофилы (1-4% от общего числа лей-коцитов) адсорбируют на свою поверх-ность антигены, многие тканевые веще-ства и токсины белковой природы, раз-рушая и обезвреживая их. Эозинофилы принимают участие в предупреждении развития аллергических реакций.

Базофилы составляют не более 0.5% всех лейкоцитов и осуществляют синтез гепа-рина, входящего в антисвертываюшую систему крови. Участвуют в синтезе ряда биологически активных веществ и фер-ментов (гистамин, серотонин, РНК, фос-фотаза, липаза, пероксидаза).

Лимфоциты (25-30% от числа всех лей-коцитов) играют важнейшую роль впро-цессах образования иммунитета орга-низма, а также активно участвуют в ней-трализации различных токсических ве-ществ.

Главным фактором иммунологической системы крови являются Т- и В-лимфоциты. Т-лимфоциты прежде всего выполняют роль строгого иммунного контролера. Вступив в контакт с любым антигеном, они надолго запоминают его генетическую структуру и определяют программу биосинтеза антител (имму-ноглобулинов), которая осуществляется В-лимфоцитами. В-лимфоциты, получив программу биосинтеза иммуноглобули-нов, превращаютсяв плазмоциты, яв-ляющиеся фабрикой антител.

В Т-лимфоцитах происходит синтез ве-ществ, активирующих фагоцитоз и за-щитные воспалительные реакции. Они следят за генетической чистотой орга-низма, препятствуя приживлению чуже-родных тканей, активируя регенерацию и уничтожая отмершие или мутантные (в том числе и опухолевые) клетки собст-венного организма. Т-лимфоцитам при-надлежит роль регуляторов кроветвор-ной функции, заключающаяся в уничто-жении чужеродных стволовых клеток костного мозга. Лимфоциты способны синтезировать бета? и гамма-глобулины, входящие в состав антител.

Моноциты (4-8%) являются самыми крупными клетками белой крови, кото-рые называют макрофагами. Они обла-дают самой высокой фагоцитарной ак-тивностью по отношению к продуктам распада клеток и тканей, обезвреживают токсины, образующиеся в очагах воспа-ления. Моноциты принимают участие в выработке антител. К макрофагам, наря-ду с моноцитами, относят ретикулярные и эндотелиальные клетки печени, селе-зенки, костного мозга и лимфатических узлов.

ФУНКЦИИ ТРОМБОЦИТОВ Тромбо-циты? это мелкие, безъядерные кровя-ные пластинки (бляшки Биццоцери) не-правильной формы диаметром 2-5 мик-рон. Несмотря на отсутствие ядра, тром-боциты обладают активным метаболиз-мом и являются третьими самостоятель-ными живыми клетками крови. Продол-жительность жизни тромбоцитов состав-ляет 8-12 дней. Тромбоцитам принадле-жит ведущая роль в свертывании крови.

Недостаток тромбоцитов в крови ?тромбопения? наблюдается при некото-рых заболеваниях и выражается в повы-шенной кровоточивости.


Состав и функции крови2


6)Защитная функция формирование им-мунитета, который может быть как вро-жденным, так и приобретенным. Разли-чают также тканевой и клеточный имму-нитет. Первый из них обусловлен выра-боткой антител в ответ на поступление в организм микробов, вирусов, токсинов, ядов, чужеродных белков; второй связан с фагоцитозом, в котором ведущая роль принадлежит лейкоцитам, активно унич-тожающим попадающие в организм мик-робы и инородные тела, а также собст-венные отмирающие и мутагенные клет-ки.

7)Регуляторная функция гуморальная (перенос кровью гормонов, газов, мине-ральных веществ), и рефлекторной регу-ляции, связанной с влиянием крови на интерорецепторы сосудов.

Образование форменных элементов кро-ви называется гемопоэзом. Он осуществ-ляется в различных кроветворных орга-нах. В костном мозге образуются эрит-роциты, нейтрофилы, эозинофилы и ба-зофилы. В селезенке и лимфатических узлах формируются лейкоциты. Образо-вание моноцитов осуществляется в кост-ном мозге и в ретикулярных клетках пе-чени, селезенки и лимфатических узлов. В красном костном мозге и селезенке образуются тромбоциты.

ФУНКЦИИ эритроцитов: Связывание и перенос кислорода от легких к органам и тканям. Эритроциты являются высоко-специализированными безядерными клетками крови диаметром 7-8 микрон. Форма эритроцитов в виде двояковогну-того диска обеспечивает большую по-верхность для свободной диффузии газов через его мембрану. Суммарная поверх-ность всех эритроцитов в циркулирую-щей крови составляет около 3000м2. В начальных фазах своего развития эрит-роциты имеют ядро и называются рети-кулоцитами. В нормальных условиях ретикулоциты составляют около 1 % от общего числа циркулирующих в крови эритроцитов. Увеличение числа ретику-лоцитов в периферической крови может зависеть как от активации эритроцитоза, так и от усиления выброса ретикулоци-тов из костного мозга в кровоток. Сред-няя продолжительность жизни зрелых эритроцитов составляет около 110 дней, после чего они разрушаются в печени и селезенке.

В процессе передвижения крови эритро-циты не оседают, так как они отталкива-ются друг от друга, поскольку имеют одноименные отрицательные заряды. При отстаивании крови в капилляре эритроциты оседают на дно. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) в нормаль-ных условиях у мужчин составляет 4-8 ммв 1 час,у женщин ? 6-10 мм в 1 час.

По мере созревания эритроцитов их ядро замещается дыхательным пигментом ? гемоглобином (Нв), составляющим око-ло 90% сухого вещества эритроцитов, а 10% составляют минеральные соли, глю-коза, белки и жиры. Гемоглобин ? сложное химическое соединение, моле-кула которого состоит из белка глобина и железосодержащей части ? гема. Ге-моглобин обладает свойством легко со-единяться с кислородом и столь же легко его отдавать. Соединяясь с кислородом, он становится оксигемоглобином (НвО), а отдавая его ? превращается в восста-новленный (редуцированный) гемогло-бин.




Состав и функции крови1


Кровь представляет собой внутреннюю жидкую среду (ткань) организма, обес-печивающую определенное постоянство основных физиологических и биохими-ческих параметров и осуществляющую гуморальную связь между органами. Существует два понятия: перифериче-ская кровь, состоящая из плазмы и нахо-дящихся в ней во взвешенном состоянии форменных элементов и система крови, куда относят периферическую кровь, органы кроветворения и кроверазруше-ния (костный мозг, печень, селезенка и лимфатические узлы). Кровь является своеобразной формой ткани и характери-зуется рядом особенностей: жидкая сре-да организма, находится в постоянном движении, составные части крови имеют разное происхождение, образуются и разрушаются в основном вне ее.

Кровь состоит из форменных элементов (42-46%) ? эритроцитов (красных кро-вяных клеток), лейкоцитов (белых кро-вяных клеток) и тромбоцитов (кровяных пластинок) и жидкой части ? плазмы (54-58%). Плазма крови, лишенная фиб-риногена, называется сывороткой. У взрослого человека общее количество крови составляет 5-8%массы тела, что соответствует 5-6л. Объем крови приня-то обозначать по отношению к массе тела (мл ? кг1). В среднем, он равен у мужчин ? 65 мл ? кг1, у женщин ? 60 мл ? кг1 и у детей ? около 70 мл ? кг1.

Количество эритроцитов в крови при-мерно в тысячу раз больше, чем лейко-цитов, и в десятки раз выше, чем тром-боцитов. Последние по своим размерам в несколько раз меньше, чем эритроциты. Поэтому эритроциты составляют более 90% всего объема, приходящегося на долю форменных элементов крови. Вы-раженное в процентах отношение объема форменных элементов к общему объему крови называется гематокритом. У муж-чин гематокрит составляет в среднем?46%, у женщин?42%. Эта разница обу-словлена тем, что у мужчин содержание эритроцитов в крови больше, чем у жен-щин. У детей гематокрит выше, чем у взрослых; в процессе старения гематок-рит снижается. Увеличение гематокрита сопровождается возрастанием вязкости крови, которая у здорового взрослого человека составляет 4-5 ед. Поскольку периферическое сопротивление кровото-ку прямопропорционально вязкости, лю-бое существенное увеличение гематок-рита приводит к повышению нагрузки на сердце, в результате чего кровообраще-ние в некоторых органах может нару-шаться.

Кровь выполняет в организме целый ряд физиологических функций.

1)Транспортная функция крови заключа-ется в переносе всех необходимых для жизнедеятельности организма веществ (питательных веществ, газов, гормонов, ферментов, метаболитов).

2)Дыхательная функция состоит в дос-тавке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Ки-слород переносится преимущественно эритроцитами в виде соединения с гемо-глобином ? оксигемоглобином (НвО2), углекислый газ ? плазмой крови в фор-ме бикарбонатных ионов (НСО3~). В обычных условиях при дыхании возду-хом 1 г гемоглобина присоединяет 1.34 мл кислорода, а так как в одном литре крови содержится 140-160 г гемоглоби-на, то количество кислорода в нем со-ставляет около 200 мл; эту величину принято называть кислородной емкостью крови

3)Питательная функция крови обуслов-лена переносом аминокислот, глюкозы, жиров, витаминов, ферментов и мине-ральных веществ от органов пищеваре-ния к тканям, системам и депо

4)Терморегуляторная функция обеспечи-вается участием крови в переносе тепла от органов и тканей, в которых оно вы-рабатывается, к органам, отдающим теп-ло, что и поддерживает температурный гомеостаз.

5)Выделительная функция направлена на перенос продуктов обмена (мочевина, креатин, индикан, мочевая кислота, вода, соли и др.) отмест их образования к ор-ганам выделения (почки, легкие, потовые и слюнные железы).




Иммуно-биологические свойства крови4


В эритроцитах крови, отнесенной к I (0) группе, не содержится агглютиногенов, в плазме же имеются агглютинины альфа и бета. В эритроцитах II (А) группы имеется агтлютиноген А, а в плазме ? агглютинин бета. Для III (В) группы крови характерно наличие агглютиногена В в эритроцитах и агглютинина альфа в плазме. IV (АВ) группа крови характеризуется содержанием агглютиногенов Аи В и отсутствием агглютининов.

Переливание несовместимой крови вызывает гемотрансфузионный шок? тяжелое патологическое состояние, которое может закончиться гибелью человека Людей с I группой называют универсальными донорами. Людям IV группы можно переливать одноименную кровь, атакже кровь всех остальных групп, поэтому этих людей называют универсальными реципиентами. Кровь людей II и III групп можно переливать людям с одноименной, а также с IУ группой.

Важное значение при переливании крови имеет совместимость по резус-фактору. Впервые он был обнаружен в эритроцитах обезьян-макак породы ?резус?. Впоследствии оказалось, что резус-фактор содержится в эритроцитах 85% людей (резус-положительная кровь) и лишь у 15% людей отсутствует (резус-отрицательная кровь). При повторном переливании крови реципиенту, несовместимому по резус-фактору с донором, возникают осложнения, связанные с агглютинацией несовместимых донорских эритроцитов. Это является результатом воздействия специфических антирезус-агглютининов, вырабатываемых ретикуло-эндотелиальной системой после первого переливания


Иммуно-биологические свойства крови3


Cвертывание крови проходит три фазы: 1) образование протромбиназы, 2) образование тромбина, 3) образование фибрина.

Образование протромбиназы осуществляется под влиянием тромбопластина (тромбокиназы), представляющего собой фосфолипиды разрушающихся тромбоцитов, клеток тканей и сосудов. Тромбопластин формируется при участии ионов Са2+ и некоторых плазменных факторов свертывания крови.

Вторая фаза свертывания крови характеризуется превращением неактивного протромбина кровяных пластинок под влиянием протромбиназы в активный тромбин. Протромбин является глю-копротеидом, образуется клетками печени при участии витамина К.

Втретьейфаэесвертыванияизрасгворимого фибриногена крови, активированного тромбином, образуется нерастворимый белок фибрин, нити которого образуют основу кровяного сгустка (тромба), прекращающего дальнейшее кровотечение. Фибрин служит также структурным материалом при заживлении ран. Фибриноген представляет собой самый крупномолекулярный белокплазмы и образуется в печени.

Янский выделил четыре группы крови, встречающиеся у людей. Классификация основана на сравнении антигенов, находящихся в эритроцитах (агглютиногенов), и антител, имеющихся в плазме (агглютининов). Выделены главные агглютиногены А и В и соответствующие агглютинины альфа и бета. Агглютиноген А и агглютинин альфа, а также В и бета называются одноименными. В крови человека не могут содержаться одноименные вещества. При встрече их возникает реакция агглютинации, т. е. склеивания эритроцитов, а в дальнейшем и разрушение (гемолиз). В этом случае говорят о несовместимости крови.




Иммуно-биологические свойства крови2


Буферные системы крови обеспечивают поддержание относительного постоянства активной реакции крови, т. е. осуществляют регуляцию кислотно-щелочного состояния. Эта способность крови обусловлена особым физико-химическим составом буферных систем, нейтрализующих кислые и щелочные продукты, накапливающиеся в организме. Буферные системы состоят из смеси слабых кислот с их солями, образованными сильными основаниями. В крови имеется 4 буферных системы: 1)бикарбонатная? угольная кислота-двууглекислый натрий (Н2СО3 ? НаНСО3),2)фосфатная? одноосновный-двуосновный фосфорнокислый натрий (НаН2РО4? На2НРО4); 3) гемоглобиновая? восстановленный гемоглобин-калийная соль гемоглобина (ННв-КНвО2);4) буферная система белков плазмы. В поддержании буферных свойств крови ведущая роль принадлежит гемоглобину и его солям (около 75%), в меньшей степени бикарбонатному, фосфатному буферам и белкам плазмы. Белки плазмы играют роль буферной системы, благодаря своим амфотерным свойствам/

Все буферные системы создают в крови щелочной резерв, который в организме относительно постоянен. Величина его измеряется количеством миллилитров углекислого газа, которое может быть связано 100 мл крови при напряжении СО2 в плазме, равном 40 мм рт. ст. В норме она равна 50-65 объемного процента СО2. Резервная щелочность крови выступает прежде всего как резерв буферных систем против сдвига рН в кислую сторону.

Коллоидные свойства крови обеспечиваются за счет белков и в меньшей мере?углеводами и липоидами. Общее количество белков в плазме крови составляет 7-8% ее объема. В плазме находится ряд белков, отличающихся по своим свойствам и функциональному значению: альбумины (около 4.5%), глобулины (2-3%)и фибриноген (0.2-0.4%).

Белки плазмы крови выполняют функции регуляторов водного обмена между кровью и тканями. От количества белков зависят вязкость и буферные свойства крови; они играют важную роль в поддержании онкотического давления плазмы.

СВЕРТЫВАНИЕ И ПЕРЕЛИВАНИЕ КРОВИ Жидкое состояние крови и замкнутость кровеносного русла являются необходимыми условиями жизнедеятельности организма. Эти условия создает система свертывания крови (система гемокоагуляции), сохраняющая циркулирующую кровь в жидком состоянии и предотвращающая ее потерю через поврежденные сосуды постредством образования кровяных тромбов; остановка кровотечения называется гемостазом.




Иммуно-биологические свойства крови1




Плазма крови человека представляет собой бесцветную жидкость, содержащую 90-92% воды и 8-10% твердых веществ, к которым относятся глюкоза, белки, жиры, различные соли, гормоны, витамины, продукты обмена веществ и др. Физико-химические свойства плазмы определяются наличием в ней органических и минеральных веществ, они относительно постоянны и характеризуются целым рядом стабильных констант.

Удельный вес плазмы равен 1.02-1.03, а удельный вес крови ? 1.05-1.06; у мужчин он несколько выше (больше эритроцитов), чем у женщин.

Осмотическое давление является важнейшим свойством плазмы. Оно присуще растворам, отделенным друг от друга полупроницаемыми мембранами, и создается движением молекул растворителя (воды) через мембрану в сторону большей концентрации распворимых веществ. Сила, которая приводит в движение растворитель, обеспечивая его проникновение через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим давлением. Основную роль в величине осмотического давления тграют минеральные соли. У человека осмотическое давление крови составляет около 770 кПа (7.5-8 атм.). Та часть осмотического давления, которая обусловлена белками плазмы, называется онкотическим.

Клетки крови имеют осмотическое давление одинаковое с плазмой. Раствор, имеющий осмотическое давление,равное давлению крови, является оптимальным для форменных элементов и называется изотоническим. Растворы меньшей концентрации называются гипотоническими; вода из этих растворов поступает в эритроциты, которые набухают и могут разрываться ? происходит их гемолиз. Если из плазмы крови теряется много воды и концентрация солей в ней повышается, то вода из эритроцитов начинает поступать в плазму через их полупроницаемую мембрану, что вызывает сморщивание эритроцитов; гипертонические растворы. Относительное постоянство осмотического давления обеспечивается осморецепторами и реализуется главным образом через органы выделения Кровь имеет слабощелочную реакцию: рН артериальной крови равен 7.4; рН венозной крови ? 7.35, что обусловлено большим содержанием в ней углекислого газа.




Электрокардиография как метод исследования динамики возбуждения в сердце




Возникновение и распространение воз-буждения в сердце могут быть изучены не только путем отведения электриче-ской разности потенциалов от отдельных мышечных клеток или от поверхности сердца, но и посредством регистрации электрических изменений, происходя-щих на поверхности тела в результате деятельности сердца. Дело в том, что при возникновении разности электрических потенциалов между возбужденными и невозбужденными участками сердца электрические силовые линии распреде-ляются по всему телу. Это позволяет регистрировать типичные кривые коле-баний потенциалов при приложении электродов к определенным точкам тела. Такая методика исследования электриче-ской активности сердца, введенная В. Эйнтгофеном, А. Ф. Самойловым, Ч. Льюисом, В. Ф. Зелениным и др., полу-чила название электрокардиографии, а регистрируемые с ее помощью кривые названы электрокардиограммами.

Электрокардиография приобрела широ-кое применение в медицине как диагно-стический метод, позволяющий устано-вить характер ряда нарушений сердечной деятельности.

Для исследования электрокардиограммы в настоящее время пользуются специ-альными приборами - электрокардиогра-фами с ламповыми или полупроводнико-выми усилителями постоянного или пе-ременного тока или напряжения и ос-циллографами или гальванометрами. Запись кривых происходит на движу-щейся бумаге. Регистрацию электрокар-диограмм обычно производят при поло-жении человека лежа и в непосредствен-ной близости от регистрирующего при-бора. Однако разработаны и такие при-боры, с помощью которых записывают электрокардиограммы у человека во время активной мышечной деятельности и на расстоянии от него. Такие приборы - телеэлектрокардиографы - основаны на принципе передачи посредством радио-связи электрокардиограммы на расстоя-ние. Для этого электроды, приложенные к телу, соединяют с радиопередатчиком небольших размеров и веса, который помещают в кармане костюма или в шлеме, надеваемом на голову исследуе-мого человека. Сигналы радиопередат-чика воспринимаются на пункте регист-рации радиоприемным устройством и записываются в виде кривых. Таким спо-собом регистрируют электрокардио-граммы у спортсменов во время сорев-нований, у рабочих во время тяжелой физической работы. Пользуясь мощным радиопередатчиком, исследуют электро-кардиограммы у космонавтов во время космического полета.



Вследствие несимметричности положе-ния сердца в грудной клетке и своеоб-разной формы тела человека, электриче-ские силовые линии распределяются по всей поверхности тела неравномерно. Поэтому в зависимости от точек отведе-ния потенциалов форма электрокардио-грамм и вольтаж ее зубцов будут различ-ны.

Предложено производить ряд отведений электрокардиограмм от конечностей и от поверхности грудной клетки. Наиболее приняты три так называемых стандарт-ных отведения, при которых электроды помещают следующим образом: I отве-дение: правая рука - левая рука, II отве-дение: правая рука - левая нога, III отве-дение: левая рука - левая нога.

Для отведения электрокардиограммы от грудной клетки рекомендуют приклады-вать один электрод к одной из 6 точек. Другим электродом служит приложен-ный к правой руке или же три соединен-ных вместе электрода, наложенных на обе руки и левую ногу. В последнем слу-чае форма электрокардиограммы опре-деляется электрическими изменениями, происходящими только на участке груд-ного электрода.



Электрокардиография позволяет про-никнуть в тончайший механизм наруше-ний проведения возбуждения в сердце и является незаменимым методом клини-ческого исследования.


Насосная функция сердца2


Возбудимость миокарда непостоянна. В начальном периоде возбуждения сердеч-ная мышца невосприимчива (рефрактер-на) к повторным раздражениям, что со-ставляет фазу абсолютной рефрактерно-сти, равную по времени систоле сердца (0.2-0.3 с). Вследствие достаточно дли-тельного периода абсолютной рефрак-терности сердечная мышца не может сокращаться по типу тетануса, что имеет исключительно важное значение для ко-ординации работы предсердий и желу-дочков.

С началом расслабления возбудимость сердца начинает восстанавливаться и наступает фаза относительной рефрак-терности. Поступление в этот момент дополнительного импульса способно вызвать внеочередное сокращение серд-ца ? экстрасистол у. При этом период, следующийза экстрасистолой, длится больше времени, чем обычно, и называ-ется компенсаторной паузой. После фазы относительной рефрактерности наступа-ет период повышенной возбудимости. По времени он совпадает с диастол ичес-ким расслаблением и характеризуется тем, что импульсы даже небольшой силы могут вызвать сокращение сердца. Про-водимость сердца обеспечивает распро-странение возбуждения от клеток води-телей ритма по всему миокарду. Прове-дение возбуждения по сердцу осуществ-ляется электрическим путем. Потенциал действия, возникающий в одной мышеч-ной клетке, является раздражителем для других. Проводимость в разных участках сердца неодинакова и зависит от струк-турных особенностей миокарда и прово-дящей системы, толщины миокарда, а также от температуры, уровня гликогена, кислорода и микроэлементов в сердеч-ной мышце.

Сократимость сердечной мышцы обу-славливает увеличение напряжения или укорочение ее мышечных волокон при возбуждении. Возбуждение и сокраще-ние являются функциями разных струк-турных элементов мышечного волокна. Возбуждение ? это функция поверхно-стной клеточной мембраны, а сокраще-ние ? функция миофибрилл. Связь ме-жду возбуждением и сокращением, со-пряжение ихдеятельности достигается при участии особого образования внут-римышечного волокна ? саркоплазма-тического ретикулума.

Сила сокращения сердца прямо пропор-циональна длине его мышечных воло-кон, т. е. степени их растяжения при из-менении величины потока венозной кро-ви. Иными словами, чем сильнее сердце растянуто во время диастолы, тем оно сильнее сокращается во время систолы. (Закона сердца Франка ? Стерлинга).

Поставщиками энергии для сокращения сердца служат АТФ и КрФ, восстановле-ние которых осуществляется окисли-тельным и гликолитическим фосфорили-рованием. При этом предпочтительными являются аэробные реакции.




Насосная функция сердца1




Источником энергии, необходимой для продвижения крови по сосудам, является работа сердца. Оно представляет собой полый мышечный орган, разделенный продольной перегородкой на правую и левую половины. Каждая из них состоит из предсердия и желудочков, отделенных фиброзными перегородками. Односто-ронний ток крови из предсердий в желу-дочки и оттуда в аорту и легочные арте-рии обеспечивается соответствующими клапанами, открытие и закрытие кото-рых зависит от градиента давлений по обе их стороны.

Толщина стенок различных отделов сердца неодинакова и определяется их функциональной ролью. У левого желу-дочка она составляет 10-15 мм, у правого ? 5-8 мм и у предсердий ? 2-3 мм. Масса сердца равна 250-300 г, а объем желудочков ? 250-300 мл. Сердце снаб-жается кровью через коронарные (венеч-ные) артерии, начинающиеся у места выхода аорты. Кровь через них поступа-ет только во время расслабления мио-карда, количество которой в покое со-ставляет 200-300 мл ? мин1, а при на-пряженной физической работе может достигать 1000 мл ? мин'1.

К основным свойствам сердечной мыш-цы относятся автоматия, возбудимость, проводимость и сократимость.

Автоматией сердца называется его спо-собность к ритмическому сокращению без внешних раздражений под влиянием импульсов, возникающих в самом орга-не. Возбуждение в сердце возникает в месте впадения полых вен в правое пред-сердие, где находится синоатриальный узел (узел Кис-Фляка), являющийся главным водителем ритма сердца. Далее возбуждение по предсердиям распро-страняется до атриовентрикулярного узла (узелАшоф-Тавара),расположенного в межпредсердной перегородке правого предсердия, затем по пучкуГисса, его ножкам и волокнам Пуркинье оно про-водится к мускулатуре желудочков.

Автоматия обусловлена изменением мембранных потенциалов в водителе ритма, что связано со сдвигом концен-трации ионов калия и натрия по обе сто-роны деполяризованных клеточных мем-бран. На характер проявления автоматии влияет содержание солей кальция в мио-краде, рН внутренней среды и ее темпе-ратура, некоторые гормоны (адреналин, норадреналин и ацетилхолин).

Возбудимость сердца проявляется в воз-никновении возбуждения при действии на него электрических, химических, тер-мических и других раздражителей. В основе процесса возбуждения лежит по-явление отрицательного электрического потенциала в первоначально возбужден-ном участке, при этом сила раздражителя должна быть не менее пороговой. Сердце реагирует на раздражитель по закону ?Все или ничего?. Однако этот закон проявляется не всегда. Степень сокраще-ния сердечной мышцы зависит не только от силы раздражителя, но и от величины ее предварительного растяжения, а также от температуры и состава питающей ее крови.




Регуляция системы крови




Регуляция системы крови включает в себя поддержание постоянства объема циркулирующей крови, ее морфологиче-ского состава и физико-химических свойств плазмы. В организме существует два основных механизма регуляции сис-темы крови?нервный и гуморальный.

Высшим подкорковым центром, осуще-ствляющим нервную регуляцию системы крови, является гипоталамус. Кора го-ловного мозга оказывает влияние на сис-тему крови также через гипоталамус. Эфферентные влияния гипоталамуса включают механизмы кроветворения, кровообращения и перераспределения крови, ее депонирования и разрушения. Рецепторы костного мозга, печени, селе-зенки, лимфатических узлов и кровенос-ных сосудов воспринимают происходя-щие здесь изменения, афферентные им-пульсы от этих рецепторов служат сиг-налом соответствующих изменений в подкорковых центрах регуляции. Гипо-таламус через симпатический отдел веетативной нервной системы стимулирует кроветворение, усиливая эритропоэз. Парасимпатические нервные влияния тормозят эритропоэз и осуществляют перераспределение лейкоцитов: умень-шение их количества в периферических сосудах и увеличение в сосудах внутрен-них органов. Гипоталамус принимает также участие в регуляции осмотическо-го давления, поддержании необходимого уровня сахара в крови и других физико-химических констант плазмы крови.

Нервная система оказывает как прямое, так и косвенное регулирующее влияние на систему крови. Прямой путь регуля-ции заключается в двусторонних связях нервной системы с органами кроветво-рения, кровераспределения и кровераз-рушения. Афферентные и эфферентные импульсы идут в обоих направлениях, регулируя все процессы системы крови. Косвенная связь между нервной систе-мой и системой крови осуществляется с помощью гуморальных посредников, которые, влияя на рецепторы кроветвор-ных органов, стимулируют или ослабля-ют гемопоэз.

Среди механизмов гуморальной регуля-ции крови особая роль принадлежит биологически активным гликопротеидам ? гемопоэтинам, синтезируемым глав-ным образом в почках, а также в печени и селезенке. Продукция эритроцитов регулируется эритропоэтинами, лейко-цитов?лейкопоэтинами и тромбоци-тов?тромбопоэтинами. Эти вещества усиливают кроветворение в костном мозге, селезенке, печени, ретикулоэндо-телиальной системе. Концентрация ге-мопоэтинов увеличивается при сниже-нии в крови форменных элементов, но в малых количествах они постоянно со-держатся в плазме крови здоровых лю-дей, являясь физиологическими стимуля-торами кроветворения.

Стимулирующее влияние на гемопоэз оказывают гормоны гипофиза (сомато-тропный и адренокортикотропный гор-моны), коркового слоя надпочечников (глюкокортикоиды), мужские половые гормоны (андрогены). Женские половые гормоны (эстрогены) снижают гемопоэз, поэтому содержание эритроцитов, гемо-глобина и тромбоцитов в крови женщин меньше, чем у мужчин. У мальчиков и девочек (до полового созревания) разли-чий в картине крови нет, отсутствуют они и у людей старческого возраста.




ДВИЖЕНИЕ КРОВИ ПО СОСУДАМ (ГЕМОДИНАМИКА)3


В легких имеется двойное кровоснабжение. Газообмен обеспечивается сосудами малого круга кровообращения, т. е. легочными артериями, капиллярами и венами. Питание легочной ткани осуществляется группой артерий большого круга ? бронхиальными артериями, отходящими от аорты.

Сопротивление току крови в сосудах малого круга кровообращения примерно в 10раз меньше, чем в сосудах большого круга. Это в значительной мере обусловлено широким диаметром легочных артериол. В связи с пониженным сопротивлением правый желудочек сердца работает с небольшой нагрузкой и развивает давление в несколько раз меньшее, чем левый. Систолическое давление в легочной артерии составляет 25-30 мм рт. ст., диастолическое ? 5-10 мм рт. ст.

Капиллярная сеть малого круга кровообращения имеет поверхность около 140м2. Одномоментно в легочных капиллярах находится от 60 до 90 мл крови Эритроциты проходят через легкие за 3-5 с, находясь в легочных капиллярах (где происходит газообмен) в течение 0.7 с, при физической работе ? 0.3с. Большое количество сосудов в легких приводит к тому, что кровоток здесь в 100 раз выше, чем в других тканях организма.

Кровоснабжение сердца осуществляется коронарными, или венечными, сосудами. В сосудах сердца кровоток происходит преимущественно во время диастолы. В период систолы желудочков сокращение миокарда настолько сдавливает расположенные в нем артерии, что кровоток в них резко снижается.

В покое через коронарные сосуды протекает в 1 минуту 200-250 мл крови, что составляет около 5% МОК. Во время физической работы коронарный кровоток может возрасти до 3-4 л -мин'1. Кровоснабжение миокрада в 10-15 раз интенсивнее, чем тканей других органов. Через левую венечную артерию осуществляется 85% коронарного крвотока, черз правую?15%. Венечные артерии являются концевыми и имеют мало анастомозов, поэтому их резкий спазм или закупорка приводят к тяжелым последствиям.


ДВИЖЕНИЕ КРОВИ ПО СОСУДАМ (ГЕМОДИНАМИКА)2


Величина артериального давления зависит от сократительной силы миокарда, величины МОК, длины, емкости и тонуса сосудов, вязкости крови. Уровень систолического давления зависит, в первую очередь, от силы сокращения миокарда. Отток крови из артерий связан с сопротивлением в периферических сосудах, их тонусом, что в существенной мере определяет уровень диастолического давления. Таким образом, давление в артериях будет тем выше, чем сильнее сокращения сердца и чем больше периферическое сопротивление (тонус сосудов).

Артериальное давление у человека может быть измерено прямым и косвенным способами. В первом случае в артерию вводится полая игла, соединенная с манометром. Это наиболее точный способ, однако он мало пригоден для практических целей. Второй, так называемый манжеточный способ, был предложен Рива-Роччив 1896 г. и основан на определении величины давления, необходимой для полного сжатия артерии манжетой и прекращения в ней тока крови. Этим методом можно определить лишь величину систолического давления. Для определения систолического и диастолического давления применяется звуковой или аускультативный способ. При этом способе также используется манжета и манометр, о величине давления судят по возникновению и исчезновению звуков, выслушиваемых на артерии ниже места наложения манжеты (звуки возникают лишь тогда, когда кровь течет по сжатой артерии). В последние годы для измерения артериального давления у человека на расстоянии используются радиотелеметрические приборы.

В состоянии покоя у взрослых здоровых людей систолическое давление в плечевой артерии составляет 110-120 ммрт. ст., диас-толическое ? 60-ЗОммрт. ст. Артериальное давление до 140/90 мм рт. ст. является нормотоническим, выше этих величин ? гипертоническим, а ниже 100/60 мм рт. ст. ? гипотоническим. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением или пульсовой амплитудой; ее величина в среднем равна 40-50 мм рт. ст.

В капиллярах происходит обмен веществ между кровью и тканями, поэтому количество капилляров в организме человека очень велико. Оно больше там, где интенсивнее метаболизм. Кровяное давление в разных капиллярах колеблется от 8 до 40 мм рт. ст.; скорость кровотока в них небольшая ? 0.3-0.5 мм ? с'1.

В начале венозной системы давление крови равно 20-30 мм рт. ст., в венах конечностей ? 5-10 мм рт. ст. и в полых венах оно колеблется около 0. Стенки вен тоньше, и их растяжимость в 100-200раз больше, чем у артерий. Поэтому емкость венозного сосудистого русла может возрастать в 5-6 раз даже при незначительном повышении давления в крупных венах. В этой связи вены называют емкостными сосудами в отличие от артерий, которые оказывают большое сопротивление току крови и называются резистивными сосудами (сосудами сопротивления). Линейная скорость кровотока даже в крупных венах меньше, чем в артериях. Например, в полых венах скорость движения крови почти в два раза ниже, чем в аорте. Участие дыхательных мышц в венозном кровообращении образно называется дыхательным насосом, скелетных мышц? мышечным насосом. При динамической работе мышц движению крови в венах способствуют оба этих фактора. При статических усилиях приток крови к сердцу снижается, что приводит к уменьшению сердечного выброса, падению артериального давления и ухудшению кровоснабжения головного мозга.




ДВИЖЕНИЕ КРОВИ ПО СОСУДАМ (ГЕМОДИНАМИКА)1




Движение крови по сосудам обусловлено градиентом давления в артериях и венах. Оно подчинено законам гидродинамики и определяется двумя силами: давлением, влияющим на движение крови, и сопротивлением, которое она испытывает при трении о стенки сосудов.

Силой, создающей давление в сосудистой системе, является работа сердца, его сократительная способность. Сопротивление кровотоку зависит прежде всего от диаметра сосудов, их длины и тонуса, а также от от объема циркулирующей крови и ее вязкости. При уменьшении диаметра сосуда в два раза сопротивление в нем возрастает в 16 раз. Сопротивление кровотоку в артериолахв 106 раз превышает сопротивление ему в аорте.

Различают объемную и линейную скорости движения крови.

Объемной скоростью кровотока называют количество крови, которое протекает за 1 минуту через всю кровеносную систему. Эта величина соответствует МОК и измеряется в миллилитрах в 1 мин. Как общая, так и местная объемные скорости кровотока непостоянны и существенно меняются при физических нагрузках.

Линейной скоростью кровотока называют скорость движения частиц крови вдоль сосудов. Эта величина, измеренная в сантиметрах в 1 с, прямо пропорциональна объемной скорости кровотока и обратно пропорциональна площади сечения кровеносного русла. Линейная скорость неодинакова: она больше в центре сосуда и меньше около его стенок, выше в аорте и крупных артериях и ниже в венах. Самая низкая скорость кровотока в капиллярах, общая площадь сечения которых в 600-800 раз больше площади сечения аорты. О средней линейной скорости кровотока можно судить по времени полного кругооборота крови. В состоянии покоя оно составляет 21 -23 с, при тяжелой работе снижается до 8-10 с.

При каждом сокращении сердца кровь выбрасывается в артерии под большим давлением. Вследствие сопротивления кровеносных сосудов ее передвижению в них создается давление, которое называют кровяным давлением. Величина его неодинакова в разных отделах сосудистого русла. Наибольшее давление в аорте и крупных артериях. В мелких артериях, артериолах, капиллярах и венах оно постепенно снижается; в полых венах давление крови меньше атмосферного.

На протяжении сердечного цикла давление в артериях неодинаково: оно выше в момент систолы и ниже при диастоле, Наибольшее давление называют систолическим (максимальным), наименьшее ? диастолическим (минимальным). Колебания кровяного давления при систоле и диастоле сердца происходят лишь в аорте и артериях; в артериолах и венах давление крови постоянно на всем протяжении сердечного цикла. Среднее артериальное давление представляет собой ту величину давления, которое могло бы обеспечить течение крови в артериях без колебаний давления при систоле и диастоле. Это давление выражает энергию непрерывного течения крови, показатели которого близки к уровню диастолического давления.




Регуляция работы сердца




Закон Старлинга - чем больше растянуто мышечное волокно, тем сильнее оно сокращается.

Закон сердечного ритма - чем больше приток крови, тем больше сила и частота сердечных сокращений.

Закон все или ничего ? сердце реагирует только на пороговое раздражение и отвечает по максимуму

Главную роль в регуляции деятельности сердца играют нервные и гуморальные влияния.

Нервная регуляция деятельности сердца осуществляется эфферентными ветвями блуждающего и симпатического нервов. Различные волокна этих нервов по-разному влияют на работу сердца. Раздражение одних волокон блуждающего нерва вызывает урежение сердцебиений, а раздражение других ? их ослабление. Некоторые волокна симпатического нерва учащают ритм сердечных сокращений, другие ? усиливают их.

Импульсы с нервных окончаний передаются на сердце посредством медиаторов. Для блуждающих нервов медиатором служит ацетилхолин, для симпатических ? норадреналин.

Центры блуждающих нервов постоянно находятся в состоянии некоторого возбуждения, степень, которого изменяется под влиянием центростремительных импульсов от разных рецепторов тела. Тонус центров симпатических нервов выражен слабее. Возбуждение в этих центрах усиливается при эмоциях и мышечной деятельности, что ведет к учащению и усилению сердечных сокращений.

В рефлекторной регуляции работы сердца участвуют центры продолговатого и спинного мозга, гипоталамуса, мозжечка и коры больших полушарий, а также рецепторы некоторых сенсорных систем (зрительной, слуховой, двигательной, вестибулярной). Большое значение в регуляции сердца и кровеносных сосудов имеют импульсы от сосудистых рецепторов, расположенных в рефлексогенных зонах. Такие же рецепторы имеются и в самом сердце. Часть этих рецепторов воспринимает изменения давления в сосудах (барорецепторы). Хеморецепторы возбуждаются в результате сдвигов химического состава плазмы крови при увеличении в ней рСО2 или снижения рО2.

На деятельность сердечно-сосудистой системы влияют импульсы от рецепторов легких, кишечника, раздражение тепловых и болевых рецепторов, эмоциональных и условнорефлекторных воздействий. В частности, при повышении температуры тела на 1 ?С частота сердцебиений возрастает на 10 ударов в 1 минуту.

Гуморальная регуляция деятельности сердца осуществляется путем воздействия на него химических веществ, находящихся в крови. Гуморальные влияния на сердце могут оказываться гормонами, продуктами распада углеводов и белков, изменениями рН, ионов калия и кальция. Адреналин, норадреналин и тироксин усиливают работу сердца, ацетилхолин ? ослабляет. Снижение рН, увеличение уровня мочевины и молочной кислоты повышают сердечную деятельность. При избытке ионов калия урежается ритм и уменьшается сила сокращений сердца, его возбудимость и проводимость. Высокая концентрация калия приводит к расслалению миокарда и остановке сердца в диастоле. Ионы кальция учащают ритм и усиливают сердечные сокращения, повышают возбудимость и проводимость миокарда; при избытке кальция сердце останавливается в систоле.






Регуляция количества циркулирующей крови 2


Так как селезеночная кровь содержит больше эритроцитов и на 15% больше гемоглобина, чем кровь, циркулирующая в сосудах, то выбрасыва-ние селезеночной крови способствует повышению транспорта кислорода.

Селезенка рефлекторно сокращается и выжимает из себя дополнительное количество крови при понижении содержания в крови кислорода. Поэто-му селезенка сокращается: 1) при кровопотерях, 2) при пониженном атмосферном давлении или по-ниженном парциальном давлении кислорода, 3) при отравлении окисью углерода 4) при хлоро-формном или эфирном наркозе, 5) при мышечной работе и в других аналогичных случаях.

При покое организма селезенка расширена, ее кро-венаполнение увеличено, вследствие чего количе-ство циркулирующей крови уменьшено.

Большую роль в качестве депо крови играет пе-чень. В стенках крупных ветвей печеночных вен имеются мышечные пучки, образующие сфинкте-ры, которые, сокращаясь суживают устье вен, что препятствует току крови от печени. Таким путем достигается задержка крови в печени и увеличение ее кровенаполнения. Кровь, находящаяся в печени, не выключается из циркуляции, как это происхо-дит в селезенке, но ее движение замедляется, если сокращены сфинктеры печеночных вен.

Регуляция кровенаполнения селезенки и печени, а следовательно, и их функция как депо крови осу-ществляется рефлекторным путем;

Изменения в распределении циркулирующей кро-ви. Во время работы той или иной системы орга-нов наступает перераспределение циркулирующей крови. Кровоснабжение работающих органов уве-личивается за счет уменьшения кровоснабжения других областей тела. В организме обнаружены противоположные реакции сосудов внутренних органов и сосудов кожи и скелетных мышц. При-мером таких противоположных реакций является то, что в период пищеварения наблюдается уси-ленный прилив крови к пищеварительным органам в связи с расширением сосудов во всей области, одновременно уменьшается кровоснабжение кожи и скелетной мускулатуры.

Во время умственного напряжения кровоснабже-ние мозга усиливается. Чтобы продемонстрировать это, исследуемого кладут на уравновешенную, как весы, горизонтальную площадку и предлагают ему решить в уме арифметическую задачу; при этом вследствие прилива крови к голове конец площад-ки, на котором находится голова, опускается. Ана-логичные опыты проведены в недавнее время с прибором, представляющим собой электрические весы, подкладываемые под голову лежащего на кушетке человека. При решении арифметической задачи вследствие расширения сосудов кровена-полнение, а следовательно, и вес головы увеличи-ваются. Напряженная мышечная работа ведет к сужению сосудов пищеварительных органов и к усиленному притоку крови к скелетным мышцам. Приток крови к работающим мышцам усиливается в результате местного сосудорасширяющего дей-ствия различных продуктов обмена, образующихся в работающих мышцах при их сокращении (мо-лочная и угольная кислоты, производные аденило-вой кислоты, гистамин, ацетилхолин), а также вследствие рефлекторного расширения сосудов. Так, при работе одной руки сосуды расширяются не только в этой руке, но и в другой, а также в нижних конечностях, в чем можно убедиться на основании плетизмографических опытов.

К числу реакций перераспределения крови отно-сится также расширение кожных артериол и ка-пилляров при повышении температуры среды. Эта реакция наступает вследствие раздражения терморецепторов кожи.

Физиологическое значение реакции заключается в увеличении отдача тепла кровью, протекающей через расширенные мелкие сосуды поверхности тела.


Регуляция количества циркулирующей крови 1


Для нормального кровоснабжения органов и тка-ней необходимо определенное соотношение между объемом циркулирующей крови и общей емкостью всей сосудистой системы. Это достигается посред-ством ряда нервных и гуморальных регуляторных механизмов. Для примера рассмотрим реакции организма на уменьшение массы циркулирующей крови при кровопотере.

При кровопотере уменьшается приток крови к сердцу и снижается уровень артериального давле-ния. В ответ на это снижение возникают реакции, направленные на восстановление нормального уровня артериального давления. Прежде всего происходит рефлекторное сужение сосудов, что приводит при не очень большой кровопотере к подъему снизившегося артериального давления. Кроме того, при кровопотере наблюдается рефлек-торное усиление секреции сосудосуживающих гормонов: адреналина ?надпочечниками и вазо-прессина ? гипофизом. Усиление секреции этих веществ также приводит к сужению сосудов, в первую очередь артериол. Выравниванию упавше-го давления крови способствуют, кроме того, реф-лекторное учащение и усиление сокращений серд-ца. Благодаря этим нервно-гуморальным реакциям при острой кровопотере может сохраняться неко-торое время достаточно высокий уровень артери-ального давления. Важная роль адреналина и вазо-прессина в поддержании артериального давления при кровопотере видна из того, что при удалении гипофиза и надпочечников смерть при потере кро-ви наступает ранее, чем

при их целости. Для поддержания кровяного дав-ления при острых кровопотерях имеет значение также переход в сосуды тканевой жидкости и пе-реход в общий кровоток того количества крови, которое сосредоточено в так называемых кровя-ных депо, что увеличивает количество циркули-рующей крови и тем самым повышает артери-альное давление. Существует некоторый предел потери крови, после которого никакие регулятор-ные приспособления (ни "сужение сосудов, ни выбрасывание крови из депо, ни усиленная работа сердца) не могут удержать давление крови на нор-мальной высоте: если организм теряет примерно 1/2 содержащейся в нем крови, то давление крови начинает быстро понижаться и может упасть до нуля, что приводит к смерти.

Кровяные депо. В состоянии покоя человека до 45-50% всей массы крови, имеющейся в организме, находится в кровяных депо: селезенке, печени, подкожном сосудистом сплетении и легких. В селезенке имеется 500 мл крови, которая может быть почти полностью выключена из циркуляции. Кровь, находящаяся в сосудах печени и сосуди-стом сплетении кожи ( в нем может находиться у человека до 1 л в крови), циркулирует значительно (в 10-20 раз) медленнее, чем в других сосудах. Поэтому кровь в этих органах задерживается, и они являются как бы резервуарами крови, иначе говоря кровяными депо.

Резервуарная функция селезенки, осуществляется благодаря специальной структуре ее сосудов. В ней кровь из капилляров поступает сначала в ве-нозные синусы, и лишь затем переходит в вены. Диаметр синусов различен в зависимости от их кровенаполнения и колеблется от 12 до 40 мК. В месте перехода синуса в вену имеется сфинктер, при сокращении которого кровь задерживается в синусе и диаметр его увеличивается. Плазма крови переходит сквозь стенку синуса в тканевую жид-кость, вследствие чего концентрация кровяных телец в селезеночной крови больше, чем в сосудах других органов. При расслаблении сфинктеров венозных синусов селезенки кровь из них свобод-но переходит в вены и поступает в общую цирку-ляцию.

Указания на то, что селезенка регулирует количе-ство циркулирующей крови, были сделаны еще в прошлом столетии И. М. Сеченовым, С. П. Ботки-ным и И. Р. Тархановым. Подробные эксперимен-тальные исследования влияния различных условий (удушение, кровопотеря, мышечная работа и т. п.) на объем селезенки проведены Д. Баркрофтом в опытах на кошках с помощью лучей Рентгена.




Гуморальные влияния на сосуды2


В условиях нормального кровоснабжения почек ренин образуется в сравнительно небольшом ко-личестве. В больших количествах он образуется при сдавливании почечных сосудов, а также при падении давления крови во всей сосудистой сис-теме. Если понизить давление крови у собаки пу-тем кровопускания, то почки выделяют в кровь увеличенное количество ренина, что содействует восстановлению нормального давления крови пу-тем сужения сосудов. В нормальных условиях при образовании в почках небольшого количества ре-нина гипертензин в крови не накопляется, так как по мере его образования он разрушается в крови ферментом - гипертензиназой. Открытие ренина и механизма его сосудосуживающего дей-ствия представляет большой клинический интерес: оно объяснило причину высокого артериального давления, сопутствующего некоторым заболева-ниям почек (гипертония, почечного про-исхождения). К сосудорасширяющим веществам относится ацетилхолин, который образуется в окончаниях всех парасимпатических нервов и симпатических вазодилататоров. Ацетилхолин (а также другие производные холина) расширяет мелкие артерии. Он быстро разрушается в крови. Поэтому его действие на сосуды в физиологиче-ских условиях чисто местное, т. е. ограничено тем участком, где он образуется в нервных окончани-ях. Другим сосудорасширяющим веществом явля-ется гистамин - вещество, образующееся в стенках желудка и кишечника, а также и во многих других органах, в частности в коже при ее раздражении и в скелетной мускулатуре во время ее работы. Гис-тамин расширяет капилляры. При введении 1-2 мг гистамина в вену кошки, несмотря на то что серд-це продолжает работать с прежней силой, артери-альное давление резко падает вследствие умень-шения притока крови к сердцу: вся кровь животно-го оказывается сосредоточенной в расслабленных капиллярах, главным образом брюшной полости (гистаминный шок). Гистамин принимает участие в реакции покраснения кожи, которая воз-никает под влиянием различных раздражений, например при потирании кожи, тепловом воздей-ствии, ультрафиолетовом облучении.

Кроме гистамина и ацетилхолина, еще ряд других сосудорасширяющих веществ освобождается из связанного состояния или образуется в скелетной мускулатуре при ее работе: аденозинтрифосфорная кислота и продукты ее распада (в частности, аде-ниловая кислота), молочная и угольная кислоты и др. К числу гуморальных сосудосуживающих фак-торов относится серотонин (5-гидроокситриптамин), образующийся в слизистой оболочке кишечника и в некоторых участках го-ловного мозга. Серотонин образуется также при свертывании крови, при распаде кровяных пласти-нок. Его образование в этом случае имеет физиологическое значение, поскольку он суживает сосуды и препятствует кровотече-нию из пораненного сосуда.




Гуморальные влияния на сосуды1


Некоторые гуморальные агенты суживают, а дру-гие расширяют просвет сосудов. К числу сосудо-суживающих веществ принадлежат гормоны моз-гового вещества надпочечников - адреналин и зад-ней доли гипофиза ? вазопрессин.

Адреналин суживает артерии и артериолы кожи, скелетных мышц, органов брюшной полости и легких. По некоторым данным, коронарные сосу-ды и сосуды мозга реагируют на него расширени-ем.

Вазопрессин действует преимущественно на арте-риолы и капилляры, вызывая их сужение. Как адреналин, так и вазопрессин оказывают влияние на сосуды в очень малых концентрациях. Так, су-жение сосудов у теплокровных животных проис-ходит при концентрации адреналина в крови, рав-ной 1 ? 10-7. Вследствие своего сосудосуживающе-го действия адрелалин и вазопрессин вызывают резкое повышение кровяного давления.

Особый сосудосуживающий фактор образуется в почках. Его образование значительно увеличивает-ся при понижении их кровоснабжения. По этой причине после частичного сдавливания почечных артерий у собаки возникает стойкое повышение кровяного давления, обусловленное сужением артериол. Чтобы вызвать это повышение кровяно-го давления, на почечные артерии накладывают зажимы, сдавливающие артериальный просвет, но не сжимающие его целиком. В результате такого воздействия на почки возникает сужение артериол как в нормально иннервированных органах всего тела, так и в тех, нервы которых перерезаны. Сле-довательно, оно зависит не от увеличения тонуса сосудосуживающего центра, а от действия на арте-риолы гуморального агента.

Вещество, образующееся в почках получило на-звание ренина. Оно представляет собой фермент, сам по себе не вызывающий сужения сосудов. Поступая в кровь, ренин действует на один из гло-булинов плазмы, превращает его в активное сосу-досуживающее вещество,

(гипертензин - полипептид значительно меньшего молекулярного веса, чем гипертензиноген).




Рефлекторная регуляция сосудистого тонуса3


Кортикальные сосудистые реакции у человека изучены по методу условных рефлексов. В этих опытах о сужении или расширении сосудов судят по изменению объема руки с помощью метода плетизмографии. Если сосуды суживаются, следо-вательно, и объем органа уменьшаются. При рас-ширении сосудов, напротив, кровенаполнение и объем органа увеличиваются.

Если многократно сочетать какое-либо раздраже-ние, например согревание участка кожи, вызы-вающее рефлекторное расширение перифериче-ских сосудов, или охлаждение кожи или болевое раздражение, вызывающее сужение перифериче-ских сосудов, с каким-нибудь индифферентным раздражителем (звуковым, световым и т. п.), то через некоторое число подобных сочетаний один индифферентный раздражитель вызывает такую же сосудистую реакцию, как и применяющееся одновременно с ним безусловное тепловое, холо-довое или болевое раздражение.

Сосудистый ответ на ранее индифферентный раз-дражитель осуществляется условнорефлекторным путем, т.е. через кору больших полушарий мозга. При этом у человека часто возникает и соответст-вующее ощущение (холода, тепла или боли), хотя не применялось никакого раздражения кожи.

Влияние коры больших полушарий головного моз-га видно и из того факта, что у спортсменов на старте перед началом упражнения или соревнова-ния наблюдается повышение кровяного давления, вызванное изменениями деятельности сердца и сосудистого тонуса.




Рефлекторная регуляция сосудистого тонуса2


Рефлексогенные зоны аорты и каротидного синуса имеют важное значение в регуляции постоянства кровяного давления. В нормальных физиологиче-ских условиях они препятствуют повышению ар-териального давления, почему их и называют ?обуздывателями кровяного давления?.

Рецепторы сосудистых рефлексогенных зон име-ют значение и для восстановления снизившегося давления крови. Понижение артериального давле-ния вследствие, например, уменьшения количества крови в организме (при кровопотерях) или ослаб-ления деятельности сердца, или, наконец, при от-токе крови в избыточно расширившиеся кровенос-ные сосуды какого-нибудь крупного органа ведет к тому, что прессорецепторы дуги-аорты и сонных артерий раздражаются менее интенсивно, чем при нормальном давлении крови. ?Обуздывающее? действие депрессорных и синусных нервов на кро-вяное давление слабеет, сосуды суживаются, рабо-та сердца усиливается и давление крови несколько повышается.

Сосудистые рефлексы можно вызвать, раздражая рецепторы не только дуги аорты или каротидного синуса, но и сосудов некоторых других областей тела. Так, при повышении давления в сосудах лег-кого, кишечника, селезенки происходят рефлек-торные изменения кровяного давления в других сосудистых областях.

Рефлекторная регуляция кровяного давления осу-ществляется не только вследствие возбуждения сосудистых прессорецепторов, но и вследствие возбуждения ^хеморецепторов, чувствительных к изменениям химического состава крови. Такие хеморецепторы сосредоточены в артериальном тельце, расположенном в восходящей части аор-ты, в ее наружном слое - каротидном тельце, рас-положенном в разветвлении общей сонной арте-рии. Хеморецепторы чувствительны к СО2 и не-достатку кислорода в крови; они раздражаются также окисью углерода, цианидами, никотином. От этих рецепторов возбуждение передается по цен-тростремительным нервным волокнам к сосудо-двигательному центру и вызывает повышение его тонуса. В результате сосуды суживаются и кровя-ное давление повышается, Одновременно с этим происходит возбуждение дыхательного центра.

Таким образом, раздражение хеморецепторов аор-ты и сонной артерии вызывает сосудистые прес-сорные рефлексы, т, е. такие, при которых вслед-ствие сужения артериального русла происходит повышение давления, а раздражение прессорецеп-торов вызывает депрессорные рефлексы, т. е. та-кие, при которых вследствие расширения артери-ального русла происходит понижение кровяного давления.

Хеморецепторы В. Н. Черниговским и другими авторами обнаружены также в сосудах селезенки, надпочечников, почек, костного мозга. Они чувст-вительны к различным химическим соединениям, циркулирующим в крови, например к ацетилхоли-ну, адреналину и др. В результате раздражения хеморецепторов обычно наступает повышение кровяного давления.

Благодаря сосудистым баро- и хеморецепторам достигается сложная регуляция давления крови и быстрое его рефлекторное выравнивание в тех случаях, когда оно почему-либо повышается или понижается за пределы нормальных величин.

Сопряженные сосудистые рефлексы, проявляю-щиеся преимущественно в повышении артериаль-ного давления, можно вызвать раздражением ре-цепторов поверхности тела. Так, при болевых раз-дражениях рефлекторно сужаются сосуды, осо-бенно органов брюшной полости, и артериальное давление повышается. Такой же эффект можно получить при сильных электрических раздражени-ях центрального отрезка любого перерезанного чувствительного нерва. Раздражение кожи холо-дом также вызывает рефлекторное сужение сосу-дов - главным образом кожных артериол.

Кортикальная регуляция сосудистого тонуса.

Влияние коры больших полушарий головного мозга на сосуды было впервые показано путем раздражения определенных участков коры.




Рефлекторная регуляция сосудистого тонуса1




Как уже указывалось выше, артерии и артериолы постоянно находятся в состоянии тонуса вследст-вие поступления к ним импульсов от сосудодвига-тельного центра по симпатическим нервам. Арте-риальный тонус обусловлен тонусом сосудодвига-тельного центра продолговатого мозга. Тонус же этого центра зависит от импульсов, приходящих с периферии от рецепторов, расположенных в некоторых сосудистых областях и на поверхности тела, а также от влияния гуморальных (хими-ческих) раздражителей, непосредственно действующих на нервный центр. Следовательно, тонус сосудодвигательного центра имеет как рефлекторное, так и гуморальное происхождение. Рефлекторные изменения тонуса артерий - сосудистые рефлексы - могут быть по классификации В. Н. Черниговского разделены на две группы: собственные и сопряженные рефлексы. Собственные сосудистые рефлексы вызываются импульсами от рецепторов сами сосудов. Морфологическими исследованиями обнаружено большое число таких рецепторов.

Особенно важное физиологическое значение име-ют рецепторы, сосредоточенные в дуге аорты и в области разветвления сонной на внутреннюю и наружную. Эти участки сосудистой системы, обильно снабженные рецепторными элементами, получили название главных сосудистых рефлексо-генных зон.

Рецепторы, расположенные в дуге аорты, являются окончаниями центростремительных волокон, про-ходящих в составе открытого И. Ф. Ционом и К. Людвигом нерва - депрессора. Электрическое раз-дражение центрального конца этого нерва влечет за собой падение кровяного давления вследствие рефлекторного увеличения тонуса ядра блуждаю-щего нерва и рефлекторного угнетения тонуса сосудосуживающего центра. В р?зультате сердеч-ная деятельность тормозится, а сосуды внутренних органов расширяются. Если же у подопытного животного, например у кролика, перерезаны блуж-дающие нервы, то раздражение депрессора вызы-вает только рефлекторное расширение сосудов, не вызывая замедления сердечного ритма.

В рефлексогенной зоне каротидного синуса распо-ложены рецепторы, от которых идут центростре-мительные нервные волокна, образующие нерв Геринга, или нерв каротидного синуса. Этот нерв вступает в мозг в составе языкоглоточного нерва.

Роль рефлексогенной зоны сонной артерии в реф-лекторной регуляции артериального давления до-казывается следующим опытом. Перевязывают все ветви одной сонной артерии выше места ее раз-ветвления на наружную и внутреннюю артерии, а в общую сонную артерию ввязывают канюлю.

При введении через канюлю в изолированный каротидный синус крови под давлением можно наблюдать падение артериального давления в со-судах тела. Понижение общего артериального дав-ления обусловлено тем, что растяжение стенки сонной артерии, происходящее под влиянием при-тока крови под давлением, вызывает возбуждение рецепторов каротидного синуса и рефлекторное понижение тонуса сосудосуживающего центра и повышение тонуса ядра блуждающих нервов. Та-ков же механизм возбуждения рецепторов дуги аорты. Так как рецепторы сосудистых рефлексо-генных зон возбуждаются при повышении кровя-ного давления крови в сосуде, то поэтому их назы-вают прессорецепторами или барорецепторами.

Если перерезать синокаротидные и аортальные нервы с обеих сторон, то наступает сосудистая гипертония, т. е. повышение кровяного давления, достигающее в сонной артерии у собаки 200 - 250 мм рт. ст. вместо нормальных 100 - 120 мм.

Рядом исследователей был произведен электрофи-зиологический анализ функции барорецепторов). При каждом пульсовом повышении давления кро-ви в аорте или сонной артерии в результате систо-лы желудочков в аортальных и синокаротидных рецепторах возникает короткий залп импульсов, который достигает центральной нервной системы. Если же кровяное давление стойко повышается, то импульсация становится непрерывной и вызывает рефлекторное понижение тонуса сосудосуживаю-щего центра, вследствие чего сосуды расширяются и артериальное давление снижается (депрессорный рефлекс).




Сосудодвигательные центры


Сужение или расширение сосудов наступает под влиянием импульсов из центральной нервной сис-темы. Было установлено, что нервный центр, обес-печивающий определенную степень сужения арте-риального русла, - сосудодвигательный центр находящийся в продолговатом мозгу. Локализация этого центра определена путем перерезки ствола мозга на разных уровнях. Если перерезка произве-дена у собаки или у кошки выше четверохолмия, то кровяное давление не изменяется. Если же пе-ререзать мозг между продолговатым и спинным, максимальное давление крови в сонной артерии понижается с нормальных 100 - 120 до 60 - 70 мм рт. ст.

Отсюда следует, что сосудосуживающий центр локализован в продолговатом мозгу, и что он на-ходится в состоянии длительного постоянного возбуждения (тонуса). Устранение его влияния вызывает расширение сосудов и падение артери-ального давления. Более детальный анализ показал, что сосудодвига-тельный центр продолговатого мозга расположен на дне 4 желудочка и состоит из двух отделов: прессорного и депрессорного. Раздражение перво-го вызывает сужение артерии и подъем кровяного давления, а раздражение второго - расширение артерий и падение давления.

Импульсы от сосудосуживающего центра продол-говатого мозга поступают к нервным центрам симпатической нервной системы, расположенны-ми в боковых рогах спинного мозга. 0ни образуют сосудосуживающие центры, связанные с сосудами отдельных участков тела. Спинномозговые центры способны через некоторое время после выключе-ния сосудосуживающего центра продолговатого мозга немного повысить давление крови, снизив-шееся вследствие расширения артерий и артериол.

Кроме сосудодвигательных центров продолговато-го и спинного мозга, на состояние сосудов оказы-вают влияние нервные центры промежуточного мозга и больших участков промежуточного мозга в области гипоталамуса, в котором расположены высшие центры вегетативной нервной системы, вызывает сужение артерий и артериол и повыше-ние кровяного давления.




Иннервация сосудов1




Сосуды снабжены нервами, регулирующими их просвет и вызывающими сужение или расширение их.

Сосудосуживающие нервы ? вазоконстрикторы ? относятся к симпатической нервной системе. Су-ществование этих нервов было впервые обнаруже-но в 1842 г. в опытах на лягушках, а затем Кл. Бер-наром (1852) в экспериментах на ухе кролика. Ес-ли раздражать симпатический нерв на шее кроли-ка, то соответствующее ухо бледнеет вследствие сужения его, артерий и артериол, а температура и объем уха уменьшаются. Главными сосудосужи-вающими нервами органов брюшной полости яв-ляются симпатические волокна. К конечностям симпатические сосудосуживающие волокна идут, во-первых, в составе спинномозговых смешанных нервов, раздражение которых, как правило, сужи-вает сосуды конечностей, во-вторых, по стенкам артерий (в их адвентиции).

Перерезка сосудосуживающих симпатических нервов вызывает расширение сосудов в той облас-ти, которая иннервируется этими нервами. Доказа-тельством этого служит опыт Кл. Бернара с пере-резкой симпатического нерва на одной стороне шеи, что вызывает расширение сосудов, прояв-ляющееся в покраснении и потеплении уха опери-рованной стороны. Равным образом после пере-резки п. 8р1апсЬ.шсиз кровоток через органы брюшной полости, лишенной сосудосуживающей симпатической иннервации, резко увеличивается. Описанные опыты показывают, что кровеносные сосуды находятся под непрерывным сосудосужи-вающим влиянием симпатических нервов, поддер-живающим постоянный уровень сокращения мы-шечных стенок артерии (артериальный тонус).

Если после перерезки симпатических нервов раз-дражать периферический конец их, то можно вос-становить нормальный уровень артериального тонуса. Для этого достаточно раздражать симпати-ческие нервные волокна с частотой 1-2 импульса в секунду (Б. Фолков, В. М. Хаютин). Изменение частоты импульсов, поступающих к артериям, может вызвать их сужение (при учащении импуль-сации) или расширение (при урежении импульса-ции).

Сосудорасширяющие эффекты - вазодилятацию - впервые обнаружили при раздражении нескольких нервных веточек, относящихся к парасимпатиче-ской нервной системе. В некоторых органах, на-пример в скелетной мускулатуре, расширение ар-терий и артериол происходит при раздражении симпатических нервов, в составе которых имеют-ся, кроме вазоконстрикторов, также и вазодилята-торы. В большинстве случаев раздражение симпа-тических нервов вызывает сужение сосудов, и лишь в особых условиях, например после введения яда - эрготоксина, парализующего симпатические вазоконстрикторы, возникает расширение сосудов.

Расширение сосудов (главным образом кожи) можно вызвать, кроме того, раздражением пери-ферических концов задних корешков спинного мозга, в составе которых проходят афферентные (чувствительные) волокна. Расширение сосудов наступает при этом в тех областях кожи, чувстви-тельные нервные волокна которых проходят в раз-дражаемом корешке.

Вопрос о механизме действия сосудорасширяю-щих нервов недостаточно выяснен. В последние годы доказано, что расширение сосудов обуслов-лено при раздражении сосудорасширяющих нер-вов образованием сосудорасширяющих веществ. Так, при раздражении симпатических вазодилата-торов скелетной мускулатуры в их окончаниях образуется ацетилхолин; расширяющий артерио-лы. При раздражении задних корешков спинного мозга сосудорасширяющие вещества по-видимому, образуются не в стенке сосуда, а вблизи его.




Регуляция движения крови в сосудах




Наличие сложной системы регуляторных меха-низмов обеспечивает определенное, динамически изменчивое соотношение между работой сердца, просветом и емкостью сосудистого русла и коли-чеством циркулирующей крови. Этим обеспечи-ваются оптимальные условия кровоснабжения органов и тканей в соответствии с их физиологи-ческим состоянием - покоем или работой.




Регуляция движения крови по сосудам11




Функциональное состояние сосудистой системы, как и сердца, регулируется нервными и гуморальными влияниями. Нервы, регулирующие тонус сосудов, называются сосудодвигательным и со-стоят из двух частей ? сосудосуживаю-щих и сосудорасширяющих Симпатиче-ские нервные волокна, выходящие в со-ставе передних корешков спинного моз-га, оказывают суживающее действие на сосуды кожи, органов брюшной полости, почек, легких и мозговых оболочек, но расширяют сосуды сердца. Сосудорас-ширяющие влияния оказываются пара-симпатическими волокнами, которые выходят из спинного мозга в составе задних корешков.

Определенные взаимоотношения сосудо-суживающих и сосудорасширяющих нервов поддерживаются сосудодвига-тельным центром, расположенным в продолговатом мозге Сосудодвигатель-ный центр состоит из прессорного (сосу-досуживающего)и депрессорного (сосу-дорасширяющего) отделов. Главная роль в регуляции тонуса сосудов принадлежит прессорному отделу. Кроме того, суще-ствуют высшие сосудодвигательные центры, расположенные в коре головно-го мозга и гипоталамусе, и низшие?в спинном мозге. Нервная регуляция тону-са сосудов осуществляется и рефлектор-ным путем. На основе безусловных реф-лексов (оборонительных, пищевых, по-ловых) вырабатываются сосудистые ус-ловные реакции на слова, вид объектов, эмоции и др.

Гуморальная регуляция тонуса сосудов осуществляется как сосудосуживающи-ми, так и сосудорасширяющими вещест-вами. К первой группе относят гормоны мозгового слоя надпочечников ? адре-налин и норадреналин, а также задней доли гипофиза ? вазопрессин. К числу гуморальных сосудосуживающих факто-ров относят серотонин, образующийся в слизистой оболочке

кишечника, в некоторых участках голов-ного мозга и при распаде тромбоцитов.

В настоящее время во многих тканях тела обнаружено значительное количест-во сосудорасширяющих веществ. Таким эффектом обладает медуллин, вырабаты-ваемый мозговым слоем почек, и про-стог-ландины, обнаруженные в секрете предстательной железы. В подчелюстной и поджелудочной железах, в легких и коже установлено наличие весьма актив-ного полипептида ? брадикинина, кото-рый вызывает расслабление гладкой мускулатуры артериол и понижает кро-вяное давление. К сосудорасширяющим веществам также относятся ацетилхолин, образующийся в окончаниях парасимпа-тических нервов, и гистамин, находя-щийся в стенках желудка, кишечника, а также в коже и скелетных мышцах (при их работе).

Все сосудорасширяющие вещества, как правило, действуют местно. Сосудосу-живающие вещества преимущественно оказывают общее действие на крупные кровеносные сосуды.


Механизм передвижения лимфы




В нормальных условиях в организме существует равновесие между скор6стью лимфообразования и скоростью оттока лимфы от тканей. Отток лимфы из лимфатических капилляров совершается по лимфатическим сосудам, которые, сливаясь, образуют два крупных лимфатических протока, впадающих в вены. Таким образом, жидкость, вышедшая из крови в капиллярах, снова возвращается в кровяное русло, принося ряд продуктов клеточного обмена.

В перемещении лимфы определенную роль играют ритмические сокращения стенок некоторых лимфатических сосудов. Сокращения эти происходят 8-10 и даже, по указаниям отдельных исследователей, 22 раза в минуту. Перемещение лимфы при сокращении сосудистой стенки в связи с существованием клапанов в лимфатических сосудах происходит только в одном направлении.

У некоторых низших позвоночных, например у лягушек, в лимфатической системе имеются специальные органы - лимфатические сердца, служащие как бы насосами, обеспечивающими передвижение лимфы.

В передвижении лимфы большое значение имеют отрицательное давление в грудной полости и увеличение объема грудной клетки при вдохе, которое вызывает расширение грудного лимфатического протока, что приводит к присасыванию лимфы из лимфатических сосудов.

Движению лимфы, так же как венозной крови, способствуют сгибания и разгибания ног и рук во время работы и ходьбы. При сокращениях сдавливаются лимфатические сосуды, что вызывает перемещение лимфы, происходящее только в одном направлении.

Количество лимфы, возвращающейся в течение суток через грудной проток в кровь, составляет у человека около 1200?1600 мл.

Скорость течения лимфы очень мала: так, в шейном лимфатическом сосуде лошади она равняется 240-300 мм/мин (в венах кровь проходит то же расстояние в секунду).

Морфологическими исследованиями обнаружены нервные волокна, подходящие к крупным лимфатическим сосудам, а физиологическими экспериментами показано влияние симпатических нервов на лимфоток. Лимфоток изменяется рефлекторно при болевых раздражениях, при повышении давления в каротидном синусе и при раздражении рецепторов многих внутренних органов.


Образование лимфы2


При уменьшении коллоидно-осмотического давления крови наступает усиленный переход жидкости из крови в ткани. Это бывает, например, при промывании сосудов органа раствором Рингера, в котором нет коллоидов; при этом орган быстро отекает. Усиление лимфообразования можно наблюдать при внутривенном вливании больших количеств физиологического раствора. Если же прибавить к раствору 7% полисахарида декстрана, или препарата белка - казеина, которые, будучи коллоидами не проходят через стенку сосуда, то не наблюдается усиления лимфообразования и отека тканей.

Фактором, содействующим лимфообразованию, может быть повышение осмотического давления тканевой жидкости и самой лимфы. Этот фактор приобретает большое значение, когда в тканевую жидкость и в лимфу переходит значительное количество продуктов диссимиляции. Большинство продуктов обмена имеет относительно малый молекулярный вес и потому повышает осмотическое давление тканевой жидкости. При распаде крупной молекулы на несколько мелких осмотическое давление возрастает, так как оно зависит от количества молекул и ионов. Особенно сильно повышается осмотическое давление тканевой жидкости и лимфы в усиленно работающем органе, в котором увеличены процессы диссимиляции. Повышение осмотического давления в тканях обусловливает поступление воды в них из крови и усиливает лимфообразование.

Повышенное лимфообразование происходит под влиянием введения в кровь некоторых, так называемых лимфогонных, веществ. Их действие не может быть объяснено относительно простыми физико-химическими явлениями. Лимфогонным действием обладают экстракты раков, пиявок, вещества, извлеченные из земляники, пептоны, гистамин и др. Эти вещества усиливают лимфообразование при их введении в таких ничтожных количествах, в которых они не изменяют осмотического давления плазмы крови. Кровяное давление при этом обычно не повышается, а часто даже снижается и тем не менее происходит усиленное образование лимфы.

Механизм усиленного лимфообразования при действии лимфогонных веществ состоит в том, что они увеличивают проницаемость стенки капилляра. Действие лимфогонных веществ аналогично действию факторов, вызывающих воспалительные реакции (бактерийные токсины, ожог и т. п.).

Последние тоже увеличивают проницаемость капилляров, что ведет к образованию воспалительного экссудата.

Признавая важную роль процессов фильтрации в образовании лимфы, нужно вместе с тем указать, что эндотелиальная стенка капилляров не является пассивной перепонкой, через которую фильтруется плазма крови. Это видно хотя бы из того, что в разных тканях через стенки капилляров в лимфу поступают из крови различные вещества. Стенки капилляров обладают избирательной проницаемостью. Последняя особенно ясно выражена в капиллярах мозга, которые не пропускают из крови свободно проходящих через капиллярные стенки в других органах.




Образование лимфы1




Связано с переходом воды и ряда растворенных в плазме крови веществ из кровеносных капилляров в ткани, а затем из тканей в лимфатические капилляры.

Первое объяснение лимфообразования было дано в 1850-х Людвигом. Считал, что процесс обусловлен фильтрацией жидкости через стенку капилляров. Движущей силой является разность гидростатического давления. Доказательством в пользу Людвига служит тот факт, что при понижении кровяного давления, например в результате кровопускания, лимфообразование замедляется или приостанавливается. Если же зажать вены, отходящие от какого-нибудь органа, то сильно повысившееся кровяное давление в капиллярах вызывает усиленное лимфообразование. Согласно современным представлениям, стенка кровеносных представляет собой полупроницаемую мембрану. В ней имеются ультрамикроскопические поры, через которые и происходит фильтрация. Величина пор в стенке капилляров разных органов, а следовательно, и проницаемость капилляров неодинаковы. Так, стенки капилляров печени обладают более высокой проницаемостью, чем стенки капилляров скелетных мышц. Именно этим объясняется тот факт, что примерно больше половины лимфы, протекающей через грудной проток, образуется в печени. Проницаемость кровеносных капилляров может изменяться в различных физиологических условиях, например под влиянием поступления в кровь так называемых капиллярных ядов (гистамина и др.).



Стерлинг показал, что в образовании кроме разности гидростатических давлений в кровеносных и в тканях, важная роль принадлежит разности осмотических давлений крови тканевой жидкости. Большее осмотическое давление крови сит от того, что белки плазмы не проходят через стенку капилляров. Обусловленное белками осмотическое давление плазмы способствует удержанию воды в крови капилляров. Таким образом, гидростатическое давление в капиллярах способствует, а онкотическое давление плазмы крови препятствует фильтрации жидкости через стенки кровеносных капилляров и образованию лимфы. Влияние онкотического давления плазмы на фильтрацию жидкости через капиллярную стенку особенно сильно должно сказываться на лимфообразовании в тех органах, в которых капилляры мало проницаемы, а тканевая жидкость и лимфа содержат мало белков (в мышцах, коже). В печени, где капилляры более проницаемы и лимфа содержит много белков, разность коллоидно-осмотических давлений крови и лимфы невелика, потому лимфообразование значительно интенсивнее и больше зависит от общего кровяного давления.

Так как осмотическое давление белков крови препятствует лимфообразованию, а ее более высокое гидростатическое давление стимулирует его, то для определения силы фильтрационного давления необходимо из величины кровяного давления в капиллярах вычесть разность коллоидно-осмотических давлений крови и лимфы.

По некоторым данным, фильтрация жидкости в кровеносном капилляре происходит только на артериальном его конце, т. е. в начальной части капилляра, так как здесь давление крови превосходит величину онкотического давления белков плазмы. Напротив, на венозном конце капилляра отмечается противоположный процесс - поступление жидкости из ткани в капилляры. Это объясняется тем, что давление крови на ее пути от артериального конца к венозному падает примерно на 10-15 мм рт. ст., а онкотическое давление возраста?т вследствие некоторого сгущения крови.




Состав и свойства лимфы




Лимфа, собираемая из лимфатических протоков во время или после приема нежирной пищи, представляет собой бесцветную, почти прозрачную жидкость, отличающуюся от плазмы крови примерно вдвое большим содержанием белков. Лимфа грудного протока, а также лимфатических сосудов кишечника через 6?8 часов после приема жирной пищи непрозрачна, имеет молочно-белый цвет в связи с тем, что в ней содержится эмульгированные жиры, всосавшиеся в кишечнике. Вследствие меньшего содержания в лимфе белков вязкость ее меньше, а удельный вес ниже, чем плазмы крови. Реакция лимфы щелочная.

Так как в лимфе содержится фибриноген, то она способна свертываться, образуя рыхлый, слегка желтоватый сгусток.

Лимфа, оттекающая от разных органов и тканей, имеет состав, в зависимости от особенностей их обмена веществ и деятельности. Так, лимфа, оттекающая от печени, содержит больше белков, чем лимфа конечностей. Лимфа в лимфатических сосудах желез внутренней секреции содержит гормоны.

В лимфе обычно нет эритроцитов, и имеется лишь очень небольшое количество зернистых лейкоцитов, которые выходят из кровеносных капилляров сквозь их эндотелиальную стенку, а затем из тканевых поступают в лимфатические капилляры. При повреждении капилляров, в частности при действии ионизирующей радиации, проницаемость их стенок увеличивается, и тогда в лимфе могут значительные количества эритроцитов и зернистых лейкоцитов. В лимфе грудного протока имеется большое количество лимфоцитов. Это обусловлено тем, что лимфоциты образуются в лимфатических узлах и из них с током лимфы уносятся в кровь.




Лимфа и лимфообращение


В организме наряду с системой кровеносных сосудов имеется еще система лимфатических сосудов сосудов. Она начинается с разветвленной сети замкнутых капилляров, стенки которых обладают высокой проницаемостью и способностью всасывать коллоидные растворы и взвеси. Лимфатические капилляры впадают в лимфатические сосуды, по которым находящаяся в них жидкость - лимфа - течет к крупным лимфатическим протокам.

В отличие от кровеносных сосудов, которым происходит как приток крови к тканям тела, так и ее отток от них, сосуды служат лишь для оттока лимфы, т. е. для возвращения кровь поступившей в ткани жидкости. Лимфатические сосуды являются как бы дренажной системой, удаляющей избыток находящейся в органах тканевой, или интерстициальной, жидкости.

Весьма важно, что оттекающая от тканей лимфа проходит по дороге в вены через биологические фильтры ? лимфатические узлы. Здесь задерживаются и не попадают в кровоток некоторые чужеродные проникшие в организм, например бактерии, пылевые частицы и др. Они поступают из тканей именно в лимфатические, а не в кровеносные капилляры вследствие большей стенок первых по сравнению со вторыми.




РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ




Регуляция внешнего дыхания представ-ляет собой физиологический процесс управления легочной вентиляцией для обеспечения оптимального газового со-става внутренней среды организма в по-стоянно меняющихся условиях его жиз-недеятельности. Основную роль в регу-ляции дыхания играют рефлекторные реакции, возникающие в результате воз-буждения специфических рецепторов, заложенных в легочной ткани, сосуди-стых рефлексогенных зонах и скелетных мышцах. Центральный аппарат регуля-ции дыхания представляют нервные об-разования спинного, продолговатого мозга и вышележащих сегментов ЦНС.

Все изменения внешнего дыхания в на-стоящее время объясняются только реф-лекторными механизмами.

Дыхательный ритм и управление дея-тельностью дыхательных мышц генери-руется работой дыхательного центра, представляющего собой совокупность взаимосвязанных нейронов ретикуляр-ной формации продолговатого мозга и вышележащих отделов ЦНС, обеспечи-вающих тонкое приспособление дыхания к различным условиям внешней среды. Современные представления о работе дыхательного центра сводятся к тому, что часть дыхательных нейронов, объе-диненных в так латеральную зону, явля-ется эфферентной частью дыхательного центра и обеспечивает преимущественно фазу вдоха (инспираторные нейроны). Другая группа нейронов, составляющая медиальную зону, является афферентной частью дыхательного центра и обеспечи-вает фазу выдоха (экспираторные нейро-ны).

В регуляции дыхания на основе меха-низма обратных связей принимают уча-стие несколько групп механорецепторов легких.

Рецепторы растяжения легких находятся в гладких мышцах трахеи и бронхов. Адекватным раздражителем этих рецеп-торов является растяжение стенок возду-хоносных путей.

Проприорецепторы дыхательных мышц (межреберные мышцы, мышцы живота) обеспечивают усиление вентиляции лег-ких при повышении сопротивления ды-ханию.

Поддержание постоянства газового со-става внутренней среды организма регу-лируется с помощью центральных и пе-риферических хеморецепторов.

Центральные хеморецепторы располо-жены в структурах продолговатого моз-га, и они чувствительны к изменению рН межклеточной жидкости мозга. Эти ре-цепторы стимулируются ионами водоро-да, концентрация которых зависит от рСО2 в крови. При снижении рН интер-стициальной жидкости мозга (концен-трация водородных ионов растет) дыха-ние становится более глубоким и час-тым. Напротив, при увеличении рН угне-тается активность дыхательного центра и снижается вентиляция легких.

Периферические (артериальные) хеморе-цепторы расположены в дуге аорты и месте деления общей сонной артерии (каротидный синус). Эти рецепторы вы-зывают рефлекторное увеличение легоч-ной вентиляции в ответ на снижение рО2 в крови (гипок-семия).

Существенное воздействие на регуляцию дыхания оказывают и условнорефлек-торные влияния. В частности, эмоцио-нальные нагрузки, предстартовые со-стояния, гипнотические внушения, влия-ния индифферентных раздражителей, сочетавшихся ранее с избытком СО2, самообучение управлению дыханием подтверждают сказанное. Легочная вен-тиляция зависит также от температуры внешней среды и других факторов.


ВНУТРЕННЕЕ ДЫХАНИЕ. ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ




Переход О2 из альвеолярного воздуха в кровь и С02 из крови в альвеолы проис-ходит только путем диффузии. Движу-щей силой диффузии являются разности (градиенты) парциальных давлений (на-пряжений) О2и С02 по обе стороны аль-веолярно-капиллярной мембраны .Кислород и углекислый газ диффунди-руют только в растворенном состоянии, что обеспечивается наличием в воздухо-носных путях водяных паров, слизи и сурфактантов. В ходе диффузии молеку-лы растворенного газа преодолевают большое сопротивление, обусловленное слоем сурфактанта, альвеолярным эпи-телием, мембранами альвеол и капилля-ров, эндотелием сосудов, а также плаз-мой крови и мембраной эритроцитов.

Диффузионная способность легких для кислорода очень велика. Это обусловле-но огромным числом альвеол и большой их газообменной поверхностью, а также малой толщиной альвеолярно-капиллярной мембраны.

Диффузия СО2 из венозной крови в аль-веолы даже при сравнительно неболь-шом градиенте рСО2 происходит доста-точно легко, так как растворимость СО2 в жидких средах в 20-25 раз больше, чем у кислорода. Поэтому после прохожде-ния крови через легочные капилляры рСО2 в ней оказывается равным альвео-лярному и составляет около 40 мм рт. ст.

Дыхательная функция крова прежде все-го обеспечивается доставкой к тканям необходимого им количества Ог Кисло-род в крови находится в двух агрегатных состояниях: растворенный в плазе (0.3 об. %) и связанный с гемоглобином (око-ло 20 об. %) ? о к с и г е м о -глобин.

Отдавший кислород гемоглобин считают восстановленным или дезоксигемогло-бином. Поскольку молекула гемоглобина содержит 4 частицы тема (железосодер-жащего вещества), она может связать четыре молекулы О2. Количество О2, связанного гемоглобином в 100 мл кро-ви, носит название кислородной емкости крови и составляет около 20 мл О2. Ки-слородная емкость всей крови человека, содержащей примерно 750 г гемоглоби-на, приблизительно равна 1 л.

Каждому значению р О2 в крови соот-ветствует определенное процентное на-сыщение гемоглобина кислородом.

Образующийся в тканях СО2 диффунди-рует в тканевые капилляры, откуда пере-носится венозной кровью в легкие, где переходит в

альвеолы и удаляется с выдыхаемым воздухом. Углекислый газ в крови (как и О2) находится в двух состояниях: рас-творенный в плазме (около 5% всего ко-личества) и химически связанный с дру-гими веществами (95%). СО2 в виде хи-мических соединений имеет три формы, угольная кислота (Н2СО3), соли уголь-ной кислоты (КаНСО3) и в связи с гемо-глобином (НвНСО3).

В крови тканевых капилляров одновре-менно с поступлением СО2 внутрь эрит-роцитов и образованием в них угольной кислоты происходит отдача О2 оксиге-моглобином. Восстановленный Нв ве-нозной крови способствует связыванию СО2, а оксигемоглобин, образующийся в легочных капиллярах, облегчает его от-дачу.

Обмен газов между кровью и тканями осуществляется также путем диффузии. На обмен О2 и СО2 в тканях влияют площадь обменной поверхности, количе-ство эритроцитов в крови, скорость кро-вотока, коэффициенты диффузии газов в тех средах, через которые осуществляет-ся их перенос.

В снабжении мышц О2 при тяжелой ра-боте имеет определенное значение внут-римышечный пигмент миоглобин, кото-рый связывает дополнительно 1.0-1.5.л Ог Связь О2 с миоглобином более проч-ная, чем с гемоглобином.






ФИЗИОЛОГИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ. ЛЕГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ. ЛЕГОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ.2


В процессе газообмена между организ-мом и атмосферным воздухом большое значение имеет вентиляция легких, обес-печивающая обновление состава альвео-лярного газа. Интенсивность вентиляции зависит от глубины и частоты дыхания. Количественным показателем вентиля-ции легких служит минутный объем ды-хания, определяемый как произведение дыхательного объема на число дыханий в минуту.

Легочная вентиляция обеспечивается работой дыхательных мышц. Эта работа связана с преодолением эластического сопротивления легких и сопротивления дыхательному потоку воздуха (неэласти-ческое сопротивление).

Выдыхаемый воздух состоит из смеси альвеолярного и воздуха

вредного пространства, по составу мало отличающегося от атмосферного. По-этому выдыхаемый воздух содержит больше О2 и меньше СО2 по сравнению с альвеолярным. Назначение легочной вентиляции состоит в поддержании от-носительного постоянства уровня парци-ального давления О2 и СО2 в альвеоляр-ном воздухе. При атмосферном давлении 760 мм рт. ст. рО2 в нем равно 159 мм рт. ст. и рСО2 ? 0.2 мм рт. ст., а в альвео-лярном воздухе ?102 мм рт. ст. и 40 мм рт. ст., соответственно. Характер легоч-ной вентиляции определяется градиен-том парциального давления этих газов в различных отделах дыхательных путей.




ФИЗИОЛОГИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ. ЛЕГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ. ЛЕГОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ.1




Дыханием называется совокупность фи-зиологических процессов, обеспечиваю-щих поступление кислорода в организм, использование его тканями для окисли-тельно-восстановительных реакций и выведения из организма углекислого газа. Дыхательная функция осуществля-ется с помощью внешнего (легочного) дыхания, переноса О2 к тканям и СО2 от них, а также газообмена между тканями и кровью.

У человека внешнее дыхание обеспечи-вается трахеей, бронхами, бронхиолами и альвеолами.

Газообмен между легкими и окружаю-щей средой осуществляется за счет вдоха и выдоха. При вдохе объем легких уве-личивается, давление в них становится ниже атмосферного, и воздух поступает в дыхательные пути. Этот процесс носит активный характер и обусловлен сокра-щением наружных межреберных мышц и опусканием (сокращением) диафрагмы. Во время выдоха объем грудной полости уменьшается, воздух в легких сжимается, давление в них становится выше атмо-сферного, и воздух выходит наружу. Вы-дох в спокойном состоянии осуществля-ется пассивно за счет тяжести грудной клетки и расслабления диафрагмы. Фор-сированный выдох происходит вследст-вие сокращений внутренних межребер-ных мышц, частично ?за счет мышц плечевого пояса и брюшного пресса.

Количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха, со-ставляет общую емкость легких, величи-на которой у взрослого человека равна 4-6 л. В общей емкости легких принято выделять четыре составляющих ее ком-понента: дыхательный объем, резервный объем вдоха и выдоха и остаточный объ-ем.

Дыхательный объем? это количество воздуха, проходящего через легкие при спокойном вдохе (выдохе) и равное 400-500 мл. Резервный объем вдоха (1.5-3 л) составляет воздух, который можно вдох-нуть дополнительно после обычного вдоха. Резервным объемом выдоха (1-1.5 л) называется объем воздуха, который еще можно выдохнуть после обычного выдоха. Остаточный объем (1-1.2 л) ? это количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха и выходит только при пневмотораксе. Сумма дыхательного воздуха, резервных объемов вдоха и выдоха составляет жиз-ненную емкость легких (ЖЕЛ), равную 3.5-5 л; у спортсменов она может дости-гать 6 л и более.

В состав дыхательного воздуха входит так называемое мертвое (вредное) про-странство (120-150 мл), образованное воздухоносными путями (полости рта, носа, глотки, гортани, трахеи и бронхов), не участвующими в газообмене возду-хом. Однако заполняющий это простран-ство воздух играет положительную роль в поддержании оптимальной влажности и температуры альвеолярного газа.




Особенности дыхания при мышечной работе6


Дыхание при повышенном атмосферном давлении



При кессонных или водолазных работах человеку приходится находиться в условиях высокого атмосферного давления. Во время пребывания на глубине, где давление воздуха может доходить до 10 атм , в крови, в тканевой жидкости и в тканях растворяется очень большое, количество газов.

При постепенной декомпрессии, например при медленном подъеме водолаза из глубины моря, газы по мере падения давления выделяются с выдыхаемым воздухом и организму опасность не угрожает. При слишком быстрой декомпрессии, например при быстром подъеме водолаза со дна, газы не успевают выделиться из организма. Так как их растворимость в крови при переходе от повышенного давления к нормальному понижается, то в крови появляются газовые пузырьки; последние могут привести к эмболии сосудов, т. е. закупорке их пузырьками газа. Углекислота и кислород как газы, которые химически связываются кровью, представляют меньшую опасность, чем азот, который, хорошо растворяясь в жирах и липоидах, накапливается в большом количестве в мозгу и нервных стволах, особенно богатых этими веществами. Состояние, возникающее при быстрой декомпрессии, которое иногда называют кессонной болезнью сопровождается болями в суставах и рядом мозговых явлений: головокружением, рвотой, одышкой, потерей сознания. Для ее лечения необходимо вновь быстро подвергнуть пострадавшего действию высокого давления, чтобы снова растворить пузырьки газа.


Особенности дыхания при мышечной работе5


Дыхание пониженном атмосферном

Проблема дыхания при пониженном атмосферном давлении имеет практическое значение при высотных полетах и подъемах на горные вершины. На высоте 4000?6000 м могут возникнуть симптомы так горной, или высотной, болезни, которая характеризуется при характерными для тяжелой гипоксии. Если же человек г, надетую на лицо и соединенную со специальным баллоном, газовой смесью с высоким содержанием кислорода, то высотная болезнь не наступает и на высоте 11 000?12 000 м, на которой без добавления кислорода он не мог бы находиться.

Кроме недостатка кислорода, организм на высотах страдает также от недостатка углекислоты в крови и тканях, т. е. от гипокапнии. Последняя возникает потому что недостаток кислорода в крови, раздражая хемо-рецепторы каротидного синуса, вызывает учащение дыхания, что к вымываниюуглекислоты из альвеолярного воздуха, а и из крови. Недостаток углекислоты понижает возбудимость центра, поэтому дыхание не усиливается настолько, насколько это требуется для удовлетворения потребности организма в кислороде. Прибавка к вдыхаемому воздуху некоторого количества С02 (до 3%) вызывает заметное улучшение состояния организма при высотной болезни.

Большой практический интерес в связи с высогогорными восхождениями, высотными полетами и парашютными прыжками представляет возможность повысить путем тренировки выносливость человека к пониженному атмосферному давлению, например повысить ?индивидуальный потолок? летчика. Тренировка летчиков или парашютистов к пребыванию на больших высотах достигается в специальных герметических барокамерах, в которых с помощью насосов, выкачивающих воздух, можно создать давление, соответствующее тому, которое имеется на различных высотах. В результате тренировки выносливость к пониженному атмосферному давлению повышается, и исследуемый сохраняет относительно нормальную работоспособность даже при давлении 316 мм рт. ст., что соответствует высоте 7000 м. Между тем у нетренированного человека, помещенного в камеру с давлением в 355 мм рт. ст. (такое давление имеется на высоте в 6000 м), уже через короткий срок обнаруживается быстрое и поверхностное дыхание, плохое самочувствие, а иногда потеря сознания.

При длительном пребывании на больших высотах, например при жизни в высокогорных местностях, наблюдается акклиматизация к пониженному парциальному давлению кислорода. Она обусловлена рядом факторов: 1) увеличением числа эритроцитов в крови, следовательно, повышением кислородной емкости крови 2) усилением легочной вентиляции; 3) понижением чувствительности тканей организма, в частности ЦНС, к недостаточному снабжению кислородом.




Особенности дыхания при мышечной работе4


Увеличению транспорта кислорода при работе способствует также выбрасывание эритроцитов из кровяных депо и обеднение крови водой вследствие потения, что ведет к некоторому сгущению крови и повышению концентрации гемоглобина, а следовательно, и к увеличению кислородной емкости крови. Значительно увеличивается при работе коэффициент утилизации кислорода. Из каждого литра крови, протекающей по большому кругу, клетки организма утилизируют в покое 60?80 мл кислорода, а во время работы - до 120 мл (кислородная емкость 1 л крови равна около 200 мл 02). Повышенное поступление кислорода в ткани при мышечной работе зависит от того, что понижение напряжения кислорода в работающих мышцах, увеличение напряжения углекислого газа и концентрации Н'-ионов в крови способствуют увеличению диссоциации оксигемоглобина. Особенно значителен прирост утилизации кислорода у тренированных людей. А. Краг объяснял это еще и тем, что у тренированных людей во время работы происходит раскрытие большего количества капилляров, чем у нетренированных.

Одной из причин увеличения легочной вентиляции и минутного объема крови при интенсивной мышечной работе является накопление молочной кислоты в тканях и переход ее в кровь. Содержание молочной кислоты в крови может достигать при этом 50-100 и даже 200 мг% вместо 5-22 мг% в условиях мышечного покоя. Молочная кислота вытесняет угольную кислоту из ее связей с ионами натрия и калия, что приводит к повышению напряжения углекислого газа в крови и к непосредственному и рефлекторному возбуждению дыхательного центра.

Накопление молочной кислоты при мышечной работе возникает потому, что интенсивно работающие клетки испытывают недостаток в кислороде и часть молочной кислоты не может окислиться до конечных продуктов распада углекислого газа и воды. Такое состояние А. Хилл назвал кислородной задолженностью. Оно возникает при очень интенсивной мышечной работе , например у спортсменов во время крайне тяжелых соревнований.

Окисление образовавшейся во время работы мышц молочной кислоты и ресинтез из нее глюкозы завершается уже после окончания работы ? во время восстановительного периода, в течение которого сохраняется интенсивное дыхание, достаточное для того, чтобы были ликвидированы излишние количества накопившейся в организме молочной кислоты. Накопление в организме молочной кислоты не единственная причина усиления дыхания и кровообращения при работе мышц. Как показали М. Е. Маршака, мышечная работа ведет к усилению дыхания в том случае, если у человека, работающего на эргометрическом велосипеде, конечности перетянуты жгутом, препятствующим поступлению молочной кислоты и других продуктов из работающих мышц в кровь. Усиление дыхания возникает при этом рефлекторным путем. Сигналом, вызывающим усиление дыхания и кровообращения, является раздражение проприорецепторов работающих мышц. Этот рефлекторный компонент принимает участие в любом усилении дыхания при мышечной работе.

При одной и той же, часто повторяющейся мышечной работе, помимо шторных изменений дыхания, возникающих при раздражении проприорецепторов мышц, наблюдается и условнорефлекторное и учащение дыхания. Эти приспособительные изменения дыхания при действии сигналов, предшествующих привычной работе, и вызывают сдвиги, облегчающие выполнение предстоящей работы, т. е. комплекс реакций, усиливающих снабжение тканей кислородом и препятствующих накоплению молочной кислоты.

Таким образом, усиление вентиляции при мышечной работе обусловлено, с одной стороны, химическими изменениями, происходящими в организме,? накоплением углекислоты и недоокисленных продуктов обмена, а с другой стороны, рефлекторными влияниями.




Особенности дыхания при мышечной работе3


При длительном пребывании на больших высотах, например при жизни в высокогорных местностях, наблюдается акклиматизация к пониженному парциальному давлению кислорода. Она обусловлена рядом факторов: 1) увеличением числа эритроцитов в крови, следовательно, повышением кислородной емкости крови 2) усилением легочной вентиляции; 3) понижением чувствительности тканей организма, в частности ЦНС, к недостаточному снабжению кислородом.



Дыхание при повышенном атмосферном давлении



При кессонных или водолазных работах человеку приходится находиться в условиях высокого атмосферного давления. Во время пребывания на глубине, где давление воздуха может доходить до 10 атм , в крови, в тканевой жидкости и в тканях растворяется очень большое, количество газов.

При постепенной декомпрессии, например при медленном подъеме водолаза из глубины моря, газы по мере падения давления выделяются с выдыхаемым воздухом и организму опасность не угрожает. При слишком быстрой декомпрессии, например при быстром подъеме водолаза со дна, газы не успевают выделиться из организма. Так как их растворимость в крови при переходе от повышенного давления к нормальному понижается, то в крови появляются газовые пузырьки; последние могут привести к эмболии сосудов, т. е. закупорке их пузырьками газа. Углекислота и кислород как газы, которые химически связываются кровью, представляют меньшую опасность, чем азот, который, хорошо растворяясь в жирах и липоидах, накапливается в большом количестве в мозгу и нервных стволах, особенно богатых этими веществами. Состояние, возникающее при быстрой декомпрессии, которое иногда называют кессонной болезнью сопровождается болями в суставах и рядом мозговых явлений: головокружением, рвотой, одышкой, потерей сознания. Для ее лечения необходимо вновь быстро подвергнуть пострадавшего действию высокого давления, чтобы снова растворить пузырьки газа.

Поскольку дыхание вместе с кровообращением обеспечивает организм кислородом в соответствии с его потребностями и освобождает организм от образующейся в нем углекислоты, понятно, что интенсивность тесно связана с интенсивностью окислительных процессов: глубина и дыхательных движений уменьшаются при покое и при работе, притом тем сильнее, чем напряженнее работа. Так, при напряженной мышечной работе объем легочной вентиляции возрастает до 50 и даже до 100 л в минуту (у тренированных людей).

Одновременно с усилением дыхания во время работы наступает усиление деятельности сердца, приводящее к увеличению минутного объема сердца. Вентиляция легких и минутный объем сердца нарастают в соответствии с величиной выполняемой работы и усилением окислительных процессов.

У человека потребление кислорода составляет в покое 250-350мл в минуту, а во время работы может достигать 4500-5000мл.Транспорт такого большого количества кислорода возможен потому, что при работе объем может увеличиваться втрое (с 70 до 200 мл), а частота сокращений в 2 и даже в 3 раза (с 70 до 150 и даже 200 сокращений в минуту).




Особенности дыхания при мышечной работе2


Окисление образовавшейся во время работы мышц молочной кислоты и ресинтез из нее глюкозы завершается уже после окончания работы ? во время восстановительного периода, в течение которого сохраняется интенсивное дыхание, достаточное для того, чтобы были ликвидированы излишние количества накопившейся в организме молочной кислоты. Накопление в организме молочной кислоты не единственная причина усиления дыхания и кровообращения при работе мышц. Как показали М. Е. Маршака, мышечная работа ведет к усилению дыхания в том случае, если у человека, работающего на эргометрическом велосипеде, конечности перетянуты жгутом, препятствующим поступлению молочной кислоты и других продуктов из работающих мышц в кровь. Усиление дыхания возникает при этом рефлекторным путем. Сигналом, вызывающим усиление дыхания и кровообращения, является раздражение проприорецепторов работающих мышц. Этот рефлекторный компонент принимает участие в любом усилении дыхания при мышечной работе.

При одной и той же, часто повторяющейся мышечной работе, помимо шторных изменений дыхания, возникающих при раздражении проприорецепторов мышц, наблюдается и условнорефлекторное и учащение дыхания. Эти приспособительные изменения дыхания при действии сигналов, предшествующих привычной работе, и вызывают сдвиги, облегчающие выполнение предстоящей работы, т. е. комплекс реакций, усиливающих снабжение тканей кислородом и препятствующих накоплению молочной кислоты.

Таким образом, усиление вентиляции при мышечной работе обусловлено, с одной стороны, химическими изменениями, происходящими в организме,? накоплением углекислоты и недоокисленных продуктов обмена, а с другой стороны, рефлекторными влияниями.

Дыхание пониженном атмосферном

Проблема дыхания при пониженном атмосферном давлении имеет практическое значение при высотных полетах и подъемах на горные вершины. На высоте 4000?6000 м могут возникнуть симптомы так горной, или высотной, болезни, которая характеризуется при характерными для тяжелой гипоксии. Если же человек г, надетую на лицо и соединенную со специальным баллоном, газовой смесью с высоким содержанием кислорода, то высотная болезнь не наступает и на высоте 11 000?12 000 м, на которой без добавления кислорода он не мог бы находиться.

Кроме недостатка кислорода, организм на высотах страдает также от недостатка углекислоты в крови и тканях, т. е. от гипокапнии. Последняя возникает потому что недостаток кислорода в крови, раздражая хемо-рецепторы каротидного синуса, вызывает учащение дыхания, что к вымываниюуглекислоты из альвеолярного воздуха, а и из крови. Недостаток углекислоты понижает возбудимость центра, поэтому дыхание не усиливается настолько, насколько это требуется для удовлетворения потребности организма в кислороде. Прибавка к вдыхаемому воздуху некоторого количества С02 (до 3%) вызывает заметное улучшение состояния организма при высотной болезни.

Большой практический интерес в связи с высогогорными восхождениями, высотными полетами и парашютными прыжками представляет возможность повысить путем тренировки выносливость человека к пониженному атмосферному давлению, например повысить ?индивидуальный потолок? летчика. Тренировка летчиков или парашютистов к пребыванию на больших высотах достигается в специальных герметических барокамерах, в которых с помощью насосов, выкачивающих воздух, можно создать давление, соответствующее тому, которое имеется на различных высотах. В результате тренировки выносливость к пониженному атмосферному давлению повышается, и исследуемый сохраняет относительно нормальную работоспособность даже при давлении 316 мм рт. ст., что соответствует высоте 7000 м. Между тем у нетренированного человека, помещенного в камеру с давлением в 355 мм рт. ст. (такое давление имеется на высоте в 6000 м), уже через короткий срок обнаруживается быстрое и поверхностное дыхание, плохое самочувствие, а иногда потеря сознания.




Особенности дыхания при мышечной работе1


Поскольку дыхание вместе с кровообращением обеспечивает организм кислородом в соответствии с его потребностями и освобождает организм от образующейся в нем углекислоты, понятно, что интенсивность тесно связана с интенсивностью окислительных процессов: глубина и дыхательных движений уменьшаются при покое и при работе, притом тем сильнее, чем напряженнее работа. Так, при напряженной мышечной работе объем легочной вентиляции возрастает до 50 и даже до 100 л в минуту (у тренированных людей).

Одновременно с усилением дыхания во время работы наступает усиление деятельности сердца, приводящее к увеличению минутного объема сердца. Вентиляция легких и минутный объем сердца нарастают в соответствии с величиной выполняемой работы и усилением окислительных процессов.

У человека потребление кислорода составляет в покое 250-350мл в минуту, а во время работы может достигать 4500-5000мл.Транспорт такого большого количества кислорода возможен потому, что при работе объем может увеличиваться втрое (с 70 до 200 мл), а частота сокращений в 2 и даже в 3 раза (с 70 до 150 и даже 200 сокращений в минуту).

Увеличению транспорта кислорода при работе способствует также выбрасывание эритроцитов из кровяных депо и обеднение крови водой вследствие потения, что ведет к некоторому сгущению крови и повышению концентрации гемоглобина, а следовательно, и к увеличению кислородной емкости крови. Значительно увеличивается при работе коэффициент утилизации кислорода. Из каждого литра крови, протекающей по большому кругу, клетки организма утилизируют в покое 60?80 мл кислорода, а во время работы - до 120 мл (кислородная емкость 1 л крови равна около 200 мл 02). Повышенное поступление кислорода в ткани при мышечной работе зависит от того, что понижение напряжения кислорода в работающих мышцах, увеличение напряжения углекислого газа и концентрации Н'-ионов в крови способствуют увеличению диссоциации оксигемоглобина. Особенно значителен прирост утилизации кислорода у тренированных людей. А. Краг объяснял это еще и тем, что у тренированных людей во время работы происходит раскрытие большего количества капилляров, чем у нетренированных.

Одной из причин увеличения легочной вентиляции и минутного объема крови при интенсивной мышечной работе является накопление молочной кислоты в тканях и переход ее в кровь. Содержание молочной кислоты в крови может достигать при этом 50-100 и даже 200 мг% вместо 5-22 мг% в условиях мышечного покоя. Молочная кислота вытесняет угольную кислоту из ее связей с ионами натрия и калия, что приводит к повышению напряжения углекислого газа в крови и к непосредственному и рефлекторному возбуждению дыхательного центра.

Накопление молочной кислоты при мышечной работе возникает потому, что интенсивно работающие клетки испытывают недостаток в кислороде и часть молочной кислоты не может окислиться до конечных продуктов распада углекислого газа и воды. Такое состояние А. Хилл назвал кислородной задолженностью. Оно возникает при очень интенсивной мышечной работе , например у спортсменов во время крайне тяжелых соревнований.




Значение пищеварения. 2


До И. П. Павлова функции орга-нов пищеварения, находящихся в глубине тела и недоступных не-посредственному наблюдению, изучались в основном в острых опытах, при которых производи-лось вскрытие живого животного и вследствие наносимой травмы нарушалось нормальное состоя-ние организма. После того как московский хирург В. А. Басов предложил в 1842 г. изучать же-лудочную секрецию у собак по-средством наложения фистулы желудка.

И. П. Павлов довел до высокого совершенства экспериментально хирургическую методику иссле-дования функций органов пище-варения в хронических опытах. Эта методика заключается в том, что производят оперативное вме-шательство в условиях специаль-ной операционной с соблюдением всех правил и предосторожностей, разработанных хирургией, и на-кладывают фистулу на тот или иной отдел пищеварительного тракта. Фистулой называется соз-данное искусственно путем опе-рации сообщение полости какого-либо полого органа (желудка, ки-шечника, желчного пузыря) или протока пищеварительной железы с внешней средой.

Благодаря фистульной методике приобретается возможность на-блюдения в любое время за функ-цией оперированного органа. При этом

фистульные операции произво-дятся так, что при них сохраня-ются нормальное кровообращение и иннервация исследуемого орга-на.

К опытам на оперированном жи-вотном приступают, когда опера-ционная рана заживает и восста-навливаются здоровье животного и нормальные функции органов пищеварения. С помощью фистул удается собирать



чистые пищеварительные соки без примеси пищи, точно измерять их количество и определять химиче-ский состав в разные моменты пищеварения, что позволяет сле-дить за ходом секреторного про-цесса. Применяя фистульную ме-тодику, можно также изучать дви-гатель-ную(моторную)деятельность ор-ганов пищеварения, а также функцию всасывания.

Большим достоинством фистуль-ной методики является то, что при ее применении можно возбуждать деятельность органов пищеваре-ния естественными раздражите-лями ? различными пищевыми веществами.

До недавнего времени методиче-ские возможности исследования секреторных и двигательных функций органов пищеварения у человека были весьма ограничены и сводились лишь к введению трубки ? зонда в желудок и две-надцатиперстную кишку и рент-геновскому исследованию конту-ра желудка и кишечника, напол-ненных непроницаемой для лучей Рентгена кашицей. Наложение фистул в исследовательских целях человеку не производится по по-нятным причинам.

С развитием радиоэлектроники появились новые возможности для изучения функций органов пищеварения. Так, прикладывая электроды к поверхности кожи живота и соединяя их с усилите-лем постоянного напряжения или тока и электроизмерительным прибором, можно регистрировать биотоки, возникающие .при со-кращении гладких мышц желудка. Эта методика получила название электрогастрографии (М. А. Со-бакин).

Эффективным способом исследо-вания является радиотелеметри-ческая методика. Сущность ее за-ключается в том, что человеку дают проглотить миниатюрный радиопередатчик ? радиопилю-лю ? диаметром 8 мм и длиной 15?20 мм. Радиопилюля состоит из генератора электромагнитных колебаний, источника питания (сухого элемента или аккумулято-ра) и датчика. Датчик радиопилю-ли представляет собой устройст-во, реагирующее на концентра-цию водородных ионов в содер-жимом желудка или кишечника, давление внутри них и температу-ру. Радиопилюли рассчитаны на исследование одного из перечис-ленных параметров, под влиянием которого изменяется частота из-лучаемых генератором радиопи-люли колебаний. Эти последние воспринимаются антенной, наде-той на исследуемого, и радиопри-емником. Радиопилюля свободно проходит по пищеварительному тракту и дает непрерывную ин-формацию о степени кислотности или щелочности, о давлении и о температуре в желудке и всех от-делах кишечника.


Значение пищеварения. 1


Пищеварение представляет собой сложный физиологический про-цесс, благодаря которому пища, поступившая в пищеварительный тракт, подвергается физическим и химическим изменениям и содер-жащиеся в ней питательные веще-ства всасываются в кровь или лимфу.Физические изменения пищи заключаются в ее механиче-ской обработке, размельчении, перемешивании и растворении. Химические же изменения состо-ят из ряда последовательных эта-пов гидролитического расщепле-ния белков, жиров и угле-водов. Эти химические изменения пищи происходят под влиянием гидролитических ферментов, ко-торые делятся на три группы: 1) расщепляющие белки ? протеа-зы; 2) расщепляющие жиры ? липазы; 3) расщепляющие угле-воды-карбогидразы. Ферменты образуются в секреторных клет-ках пищеварительных желез и по-ступают в полость пищеваритель-ного тракта в составе слюны, же-лудочного, поджелудочного и кишечного соков. На один и тот же вид питательных веществ в пищеварительном тракте дейст-вуют последовательно различные ферменты сначала одни, затем другие, вызывая расщепление ве-ществ до все менее сложных хи-мических соединений.

Без химической обработки пищи в пищеварительном тракте боль-шинство веществ пищи ? белки, жиры и углеводы, представляю-щие собой высокомолекулярные соединения, не могут всосаться и использоваться клетками орга-низма. Через стенку пищевари-тельного тракта в кровь или лим-фу поступают лишь образующие-ся из них более простые, хорошо растворимые в воде и лишенные видовой специфичности химиче-ские соединения. Такими вещест-вами являются продукты расщеп-ления белков (аминокислоты и низкомолекулярные полипепти-ды), жиров (ди-_и моноглицериды глицерин и_соли жирных кислот) и углеводов (моносахариды). Только вода,минер.соли и не-кот.орган.вещества поступают в кровь неизмененными.

Основными функциями пищева-рительного аппапата являются секре-

торная,_моторная и всасыватель-ная.Секреторная функция заклю-чается в выработке пищевари-тельных соков: слюны, желудоч-ного, поджелудочного и кишечно-го соков и желчи. Моторная или двигательная функция осуществ-ляется мускулатурой пищевари-тельного аппарата и обеспечивает жевание, глотание и передвиже-ние пищи вдоль пищеварительно-го тракта и выбрасывание непере-варенных остатков. Всасывание осуществляется слизистой обо-лочкой желудка, тонких и тол-стых кишок.

Наряду с секреторной функцией органы пищеварительного тракта осуществляют также экскретор-ную функцию, состоящую в вы-делении из организма некоторых продуктов обмена (например, желчных пигментов) и солей тя-желых металлов.Все функции ор-ганов пищеварения подчинены сложным нервным и гуморальным механизмам регуляции.

Методики изучения функций пи-щеварительного тракта.Основы современной физиологии пищева-рения разработаны преимущест-венно И. П. Павловым и его уче-никами, благодаря принципиаль-но новому методологическому подходу и новым методическим приемам, которые были ими предложены.




Пищеварение в желудке3


Большое значение для движений желудка имеют гуморальные влияния, а также химические раз-дражения слизистой оболочки. Гуморальными возбудителями сокращений гладкой мускулатуры желудка являются гастрин, гистамин, холин, а также ионы К'. Тормозящее влияние оказывают энтерогастрон, адреналин и норадреналин, а также ионы Са".

Гладкие мышцы желудка обладают автоматией, т. е. они способны возбуждаться и сокращаться в отсутствии внешних раздражителей.

В переходе пищи в кишечник имеют значение сле-дующие факторы: 1) консистенция желудочного содержимого, 2) его осмотическое давление, 3) степень наполнения двенадцатиперстной кишки. Содержимое желудка уходит в кишку, когда его консистенция становится жидкой или полужидкой. Роль осмотического давления видна из того, что гипертонические растворы задерживают эвакуа-цию и покидают желудок только после разбавле-ния их желудочным соком до концентрации изото-нического раствора. При растяжении двенадцати-перстной кишки эвакуация тоже задерживается и может временно даже совсем прекратиться. Эва-куация пищи из желудка регулируется нервной системой и гуморальным путем. в слизистой ки-шечника под влиянием жира и жирных кислот, тормозит движения желудка и эвакуацию пищи из него.

Рвота К числу двигательных актов, в которых принимает участие пищеварительный тракт, отно-сится рвота, возникающая рефлекторно при раз-дражении окончаний чувствительных нервов или под влиянием веществ (например, апоморфина), действующих через кровь непосредственно на нервный центр. Рвоту могут вызвать разнообраз-ные раздражения, например корня языка, глотки, слизистой оболочки желудка, кишок, брюшной полости, матки; кроме того, рвота может быть вы-звана обонятельными или вкусовыми раздраже-ниями, вызывающими чувство отвращения (ус-ловнорефлекторная рвота).

Рвота ? сложно координированный двигательный акт, начинающийся сокращениями мускулатуры тонких кишок .В результате этих сокращений часть содержимого кишечника выбрасывается в желудок.


Пищеварение в желудке2


Механизм торможения желудочной секреции

Желудочная секреция затормаживается под влия-нием ряда факторов. Так, жирная пища, поступая в двенадцатиперстную кишку, оказывает тормозя-щее влияние на секрецию желудочных желез. Уг-нетающее действие жира частично объясняется его рефлекторным влиянием, преимущественно же оно зависит от образования в двенадцатиперстной кишке тормозящего желудочную секрецию веще-ства ? энтерогастрона. Угнетение желудочной секреции наблюдается также после поступления значительных количеств соляной кислоты в двена-дцатиперстную киш-ку.Такой эффект получается в том случае, когда рН в кишечнике снижается ниже 2,5. В норме такого снижения рН в двенадцатипер-стной кишке обычно не бывает вследствие того, что желудочное содержимое переходит в кишеч-ник небольшими порциями и быстро нейтрализу-ется щелочным кишечным соком. Однако при рез-ко повышенной секреции (гиперсекреции) желу-дочных желез возможно значительное увеличение кислотности содержимого двенадцатиперстной кишки, что приводит к угнетению желудочной секреции и, следовательно, к уменьшению отделе-ния соляной кислоты. В этом факте нельзя не ви-деть компенсаторного приспособления организма, ограничивающего чрезмерную секрецию желудоч-ных желез. Тормозящее влияние нервной системы на секрецию желудочного сока наблюдается при эмоциональных состояниях. Это отчетливо демон-стрирует следующий опыт: если после мнимого кормления в разгар желудочного сокоотделения показать собаке кошку, что приводит собаку в ярость, то на 15?20 минут желудочная секреция совсем прекращается. Торможение происходит также при болевом раздражении.

Торможение выделения желудочного сока при эмоциональном возбуждении наблюдалось и у человека: при длительном поддразнивании пищей мальчика с фистулой желудка в результате отрица-тельных эмоций (недовольства и гнева) после-дующее кормление не вызывало желудочной сек-реции.

Тормозящее влияние нервной системы на работу желез желудка, кроме того, обнаружено у человека в экспериментах с действием различных пахучих веществ и в опытах с гипнозом. Внушение непри-ятного вкуса пищи вызывало уменьшение сокоот-деления. Такой же эффект наблюдался, если во время еды исследуемый ощущал резко неприятный запах. Эти данные свидетельствуют о важном для деятельности желудочных желез значении состоя-ния высшего отдела центральной нервной системы ? коры больших полушарий головного мозга, а также условий, в которых происходит прием пи-щи. Механизм торможения желудочной секреции при некоторых эмоциях объясняется возбуждени-ем симпатической нервной системы, с одной сто-роны, и рефлекторным усилением секреции адре-налина надпочечниками? с другой (симпатиче-ские _нервы и адреналин оказывают тормозящее влияние на_секрецию желудочных желез).

Торможение желудочной секреции может проис-ходить и под влиянием угнетающего секрецию вещества, образующегося в слизистой оболочке кишечника. Наличие такого вещества доказано опытами Айви, который нашел, что очищенный от многих примесей экстракт слизистой кишечника при его введении в кровь вызывает уменьшение желудочного сокоотделения. Предполагают, что это тормозящее секрецию желудка вещество, на-званное энтерогастроном, всасывается в кишечни-ке и, поступая с кровью к железам желудка, угне-тает их секреторную функцию. Образование энте-рогастрона происходит при поступлении в кишеч-ник жира и продуктов его распада ? жирных ки-слот и их солей. Энтерогастрон оказывает тормо-зящее влияние и на моторную деятельность же-лудка.

Тормозящее секрецию желез желудка вещество обнаружено также в моче и названо урогастроном. Пока еще не решен вопрос об идентичности энте-рогастрона и урогастрона.

Моторная функция желудка Сокращения глад-ких мышечных волокон стенки желудка обеспечи-вают моторную, иначе говоря, двигательную функцию желудка. Значение ее состоит в переме-шивании содержимого желудка и передвижении пищи: из желудка в кишку. В регулировании пере-хода пищи в кишечник важная роль принадлежит пилорическому сфинктеру, расположенному в конце пилорического отдела желудка и закрываю-щему выходное отверстие желудка, и препилори-ческому сфинктеру, имеющемуся между фундаль-ной и пилорической частью желудка.




Пищеварение в желудке1


Поступившая в желудок пища находится в нем в течение несколькю часов и лишь постепенно пере-ходит в кишечник. Желудок выполняет функцию ?пищевого депо?, в котором содержится большой объем принятой пи щи. Здесь же происходят хи-мические изменения некоторых питательных ве-ществ под влиянием сока, выделяемого железами желудка. Железы желудка расположены в слизи-стой оболочке его дна, тела и привратника. Их протоки усеивают в виде мелких отверстий соб-ранную в складки слизистую оболочку. В фун-дальной части желудка железы состоят главных, добавочных и обкладочных клеток. Добавочные клетки выделяют мукоидный секрет; главные клетки являются местом образования ферментов желудочного сока (в пользу этого свидетельствует факт быстро: переваривания главных клеток после смерти животного); обкладочные клетки выделяют соляную кислоту желудочного сока. Пилорические железы состоят только из главных и добавочных и не содержат обкладочных клеток (поэтому в соке, выделяемом пилорическими железами, не содер-жится соляной кислоты).

Состав желудочного сока и расщепление пищи в желудке

Чистый желудочный сок представляет собой бес-цветную прозрачную жидкость кислой реакции. Кислая реакция зависит от присутствия соляной кислоты, содержание которой в желудочном соке человека равно 0,4 ? 0,5%. рН чистого желудоч-ного сока человека равняется 0,9-1,5.При наличии пищи в желудке обычно концентрация НС1 в же-лудочном содержимом несколько меньше, рН ра-вен 1,5?2,5.

Желудочный сок содержит протеазы расщепляю-щие белки, и липазу, расщепляющую жиры. Про-теазами являются пепсины (один из них образует-ся в главных клетках фундальных жел?з, другой ? в клетках пи-лорических желез), желатиназа и химозин. Пепсины расщепляют белки лишь при кислой реакции (при рН ниже 4). Имеются два уровня рН, при которых пепсины максимально активны: 1,5?2,4 и 3,4?3,9. При рН свыше 5,0 действие пепсинов прекращается. Эти ферменты выделены в кристаллическом виде. Пепсины рас-щепляют белки до полипептидов различной степе-ни сложности.

Пепсины выделяются клетками желудочного сока в неактивной форме ? в виде так называемых пепсиногенов, которые превращаются в активные ферменты ? пепсины под влиянием соляной ки-слоты желудочного сока. Активация пепсиногена заключается в том, что от него отщепляется поли-пептид, содержащий аргинин и являющийся пара-лизатором пепсина. Желатиназа расщепляет жела-тину ? белок, содержащийся в соединительной ткани. Химозин, а также и пепсин вызывают ство-раживание молока, т. е. переход содержащегося в молоке растворимого в воде белка казеиногена в нерастворимый в присутствии ионов кальция бе-лок казеин.

В желудочном пищеварении важная роль принад-лежит соляной кислоте желудочного сока. Соляная кислота: 1) создает такую концентрацию водород-ных ионов в желудке, при которой пепсины мак-симально активны; 2) превращает пепсиногены в пепсины; 3) вызывает денатурацию и набухание белков и тем самым способствует их ферментатив-ному расщеплению; 4) способствует створажива-нию молока ? превращению казеиногена под влиянием пепсинов и химозина в казеин.

Жиры под влиянием липазы расщепляются на гли-церин и жирные кислоты. У взрослых желудочная липаза имеет небольшое значение в пищеварении, так как действует только на эмульгированные жи-рыВ _желудке продолжается начавшееся в полости рта расщепление полисахаридов под влянием фер-ментов слюны.Продрлжительность и интенсив-ность их действия зависят от того, как скоро пища будет смешана с желудочным соком, соляная ки-слота которого прекращает действие птиалина и мальтазы слюны. Солевая кислота медленно про-никает во внутренние слои принятой пищи, а вновь поступившая пища занимает срединное по-ложение, как бы вклинивается в принятую ранее. В этих внутренних слоях еще некоторое время может происходить расщепление полисахаридов под влиянием слюны. У человека значительная часть крахмала расщепляется птиалином слюны именно в желудке. По наблюдению И. П. Павлова, желу-дочный сок имеет одну и ту же концентрацию со-ляной кислоты, но так как сок фундальных желез смешивается с пищей и с щелочным соком пило-рических желез, то происходит частичная его ней-трализация. Поэтому чем быстрее выделяется же-лудочный сок, тем меньше он нейтрализуется и тем больше содержит соляной кислоты.

Сок, выделяемый разными участками слизистой оболочки желудка, имеет неодинаковую перевари-вающую силу и кислотность. Так, сок, выделяемый железами малой кривизны желудка, отличается большим содержанием пепсина и высокой кислот-ностью. Железы этого участка жеяудка первыми начинают секретировать сок и прекращают секре-цию раньше, чем железы других участков желудка.

Сок пилорических желез. Сок, выделяемый желе-зами пилорической части желудка, представляет собой вязкую, густую жидкость щелочной реак-ции, содержащую большое количество слизи.Сок пилорических желез выделяется в количестве не-скольких миллилитров в час и_при пустом желуд-ке. Поступающая в желудок пища механически раздражает слизистую оболочку привратника и значительно увеличивает количество выделяюще-гося сока пилорических желез. По-видимому, в течение всего периода пищеварения выделяется около 200 мл этого сока




Передвижение пищи по пищеводу


Вслед за поступлением пищевого комка в началь-ный отрезок пищевода происходит сокращение его мышц и проталкивание пищи в желудок. Движе-ния пищевода находятся в связи с движениями глотательного аппарата. Это подтверждается на-блюдениями на человеке. После операции пере-резки пищевода при вкладывании непосредственно в него пищи ее передвижение происходило только после того, как исследуемый производил глота-тельные движения.

Сокращения мускулатуры пищевода вызываются рефлекторно при каждом глотательном движении. Они имеют характер волны, возникающей в верх-ней части пищевода и распространяющейся вдоль всей его длины. При этом последовательно сокра-щаются кольцеобразно расположенные мышцы пищевода (в верхней трети поперечнополосатые, в нижних двух третях гладкие), передвигая пищевой комок сверху вниз.

В среднем продолжительность прохождения твер-дой пищи по пищеводу составляет 8?9 секунд. Жидкая пища проходит скорее ? в течение 1?2 секунд. В этом случае создается как бы непрерыв-ный столб жидкости, с силой выбрасываемой из полости рта в глотку и пищевод. По-видимому, сокращений пищевода при этом уже не происхо-дит.Вне глотательных движений вход в желудок закрыт. Когда пища проходит по пищеводу и рас-тягивает его, происходит рефлекторное раскрытие входа в желудок. Расслабление кардиальной мус-кулатуры наблюдается также при резких сокраще-ниях желудка, брюшных мышц и диафрагмы во время рвоты.




Пищеварение в полости рта2


Регуляция слюноотделения Секреция слюнных желез возбуждается рефлекторно. Раздражителем безусловных слюноотделительных рефлексов яв-ляются пищевые или отвергаемые вещества, дей-ствующие на рецепторы полости рта. Раздражение секреторных нервов слюнных желез приводит к образованию в нервных окончаниях медиаторов, возбуждающих секрецию железистых клеток (об-разуется ацетилхолин). Он в нормальных физиоло-гических условиях действует лишь в месте своего образования, так как быстро разрушается фермен-том холинэстеразой, содержащимся в тканях и в крови. Если же подавить активность холинэстера-зы эзерином и тем самым воспрепятствовать раз-рушению ацетилхолина, то он поступает в кровь и оказывает влияние не только на тот орган, где об-разуется, но и на другие органы.

Условные слюноотделительные рефлексы. Наряду с безусловными слюноотделительными рефлекса-ми, возникающими при раздражении рецепторов полости рта, существуют условные слюноотдели-тельные рефлексы в ответ на зрительные, слухо-вые, обонятельные и другие раздражения. Они возникают лишь при том условии, что эти раздра-жения совпадали прежде с приемом пищи. Поэто-му вид той пищи, которая когда-либо ранее съеда-лась животным, может вызвать условнорефлек-торное слюноотделение.

Вид же новых для животного, хотя бы и съедоб-ных, веществ слюноотделелия не вызывает. Если человеку или собаке вводить в пол ость рта не-сколько раз раствор кислоты или давать пищу, то в дальнейшем уже сами манипуляции, связанные с введением раствора или приемом пищи, вызывают слюноотделение. В этих случаях причинами, вы-зывающими слюноотделение, являются зритель-ные, звуковые, обонятельные и другие раздраже-ния, которые стали условными раздражителями секреции слюнных желез.

Торможение секреции слюнных желез. Рефлектор-ные влияния могут вызывать уменьшение или да-же прекращение выделения слюны. Рефлекторное торможение секреции подчелюстной железы обна-ружено при раздражении седалищного нерва и при вытягивания из вскрытой брюшной полости нару-жу петель кишок. Задержка секреции слюны в этих опытах объясняется тормозящим влиянием боле-вого раздражения на центр

слюноотделения.




Пищеварение в полости рта1


Переработка пищи начинается уже в полости рта, где происходит измельчение пищи, смачивание ее слюной и формирование пищевого комка. Пища находится в полости рта у человека в среднем око-ло 15?18 секунд, после чего она проглатывается, т.е. мышечными сокращениями языка проталкива-ется в глотку и пищевод.

Поступившая в рот пища является раздражителем вкусовых, тактильных, температурных рецепторов. Вкусовые рецепторы расположены в слизистой оболочке языка, тактильные, температурные, а также болевые рецепторы рассеяны по всей слизи-стой оболочке полости рта. Импульсы от этих ре-цепторов по центростремительным нервным во-локнам тройничного, лицевого и языкоглоточного нервов доходят до нервных центров. В результате рефлекторно возбуждается секреция слюнных, желудочных щ поджелудочной желез и осуществ-ляются двигательные акты жевания и глотания.

Жевание.

Жевание происходит благодаря сокращениям же-вательных мышц, которые перемещают нижнюю челюсть относительно верхней. При движении челюсти верхние и нижние зубы соприкасаются и разрывают, разрезают или перетирают пищу. Зна-чение жевания состоит в механической обработке пищи, в раздроблении и размельчении ее. Одно-временно пища пропитывается слюной и приобре-тает мягкую консистенцию, удобную для прогла-тывания.

Слюнные железы

В полость рта впадают протоки трех пар крупных слюнных желез: околоушных, подчелюстных и подъязычных и множества мелких желез, находя-щихся на поверхности языка и в слизистой обо-лочке неба и щек.

Слюнные железы содержат слизистые клетки, вы-деляющие вязкий, тянущийся нитями секрет и серозные клетки, выделяющие жидкую, водяни-стую, так называемую серозную или белковую слюну. Из серозных клеток состоят околоушная железа и железы, расположенные на боковых по-верхностях языка. Железы, образованные из сли-зистых клеток,? слизистые железы ? расположе-ны на корне языка, на твердом и мягком небе. В подчелюстной и подъязычной железах имеются и слизистые, и серозные клетки, они являются сме-шанными железами. Смешанные железы находятся также в слизистой оболочке щек, губ и кончика языка.

Кроме серозных и слизистых клеток, в слюнных железах имеются еще расположенные под секре-торными клетками миоэпителиалъные клетки. Сокращаясь, они выжимают слюну из мелких про-токов железы.

Состав и свойства слюны Слюна различных же-лез имеет разную консистенцию: подчелюстные и подъязычные железы выделяют более вязкую и густую слюну, чем околоушные железы. Эта раз-ница в консистенции слюны зависит от количества белкового вещества ? муцина, содержащегося в слюне. Муцин придает слюне своеобразный слизи-стый вид и скользкость благодаря чему пропитан-ная слюной пища легче проглатывается. Кроме муцина, в слюне содержатся небольшие количест-ва белка ? глобулина, аминокислот, креатинина, мочевой кислоты, мочевины, а также неорганиче-ские соли. Реакция слюны_ слабо щелочная. Коли-чество слюны, выделяемой человеком за сутки, значительно колеблется в зависимости от рода пищи; в среднем оно равно 1000?1200 мл. Фер-менты слюны. В слюне человека содержатся фер-менты, вызывающие гидролитическое расщепле-ние углеводов _до виноградного сахара. Фермент птиалин (амилаза, или диастаза, слюны) превраща-ет крахмал в декстрины, а последние ? в дисаха-рид мальтозу. Под влиянием второго фермента слюны ? малътазы ? мальтозаза расщепляется на две частицы виноградного_ сахара. Хотя фермен-ты слюны высокоактивны, однако в полости рта под их влиянием не происходит полного расщеп-ления крахмала вследствие непродолжительности пребывания пищи во рту. Оптимум действия птиа-лина и мальтазы находится в пределах нейтраль-ной реакции. Соляная кислота в концентрации 0,01% ослабляет, а в большей концентрации силь-но замедляет действие ферментов слюны и разру-шает их, поэтому желудочный сок прекращает их действие. Все же действие ферментов слюны на углеводы может продолжаться некоторое время и в желудке ввиду того, что пищевой комок не сразу пропитывается желудочным соком.




ПИЩЕВАРЕНИЕ В ТОНКОМ КИШЕЧНИКЕ2


ВСАСЫВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕВАРИВАНИЯ ПИЩИ

Всасыванием называется процесс поступле-ния в кровь и лимфу различных веществ из пищеварительной системы. Кишечный эпите-лий является важнейшим барьером между внешней средой, роль которой выполняет полость кишечника, и внутренней средой ор-ганизма (кровь, лимфа), куда поступают пи-тательные вещества.

Всасывание представляет собой сложный процесс и обеспечивается различными меха-низмами: фильтрацией, связанной с разно-стью гидростатического давления в средах, разделенных полупроницаемой мембраной; диффузией веществ по градиенту концентра-ции; осмосом, требующим затрат энергии, поскольку он происходит против градиента концентрации. Количество всасывающихся веществ не зависит от потребностей организ-ма (за исключением железа и меди), оно про-порционально потреблению пищи. Кроме того, слизистая оболочка органов пищеваре-ния обладает способностью избирательно всасывать одни вещества и ограничивать вса-сывание других.

Способностью к всасыванию обладает эпите-лий слизистых оболочек всего пищевари-тельного тракта. Например, слизистая полос-ти рта может всасывать в небольшом количе-стве эфирные масла, на чем основано приме-нение некоторых лекарств. В незначительной степени способна к всасыванию и слизистая оболочка желудка. Вода, алкоголь, моносаха-риды, минеральные соли могут проходить через слизистую желудка в обоих направле-ниях.

Наиболее интенсивно процесс всасывания осуществляется в тонком кишечнике, особен-но в тощей и подвздошной кишке, что опре-деляется их большой поверхностью, во много раз превышающей поверхность тела челове-ка. Поверхность кишечника увеличивается наличием ворсинок, внутри которых находят-ся гладкие мышечные волокна и хорошо раз-витая кровеносная и лимфатическая сеть. Ин-тенсивность всасывания в тонком кишечнике составляет около 2-3 л в 1 час.

Углеводы всасываются в кровь в основном в виде глюкозы, хотя могут всасываться и дру-гие гексозы (галактоза, фруктоза). Всасыва-ние происходит преимущественно в двена-дцатиперстной кишке и верхней части тощей кишки, но частично может осуществляться в желудке и толстом кишечнике,

Белки всасываются в кровь в виде аминокис-лот и в небольшом количестве в виде поли-пептидов через слизистые оболочки двена-дцатиперстной и тощей кишок. Некоторые аминокислоты могут всасываться в желудке и проксимальной части толстого кишечника.

Жиры всасываются большей частью в лимфу в виде жирных кислот и глицерина только в верхней части тонкого кишечника. Жирные кислоты нерастворимы в воде, поэтому их всасывание, а также всасывание холестерина и других липоидов происходит лишь при на-личии желчи.

Вода и некоторые электролиты проходят че-рез мембраны слизистой оболочки пищевари-тельного канала в обоих направлениях. Вода проходит путем диффузии, и в ее всасывании большую роль играют гормональные факто-ры. Наиболее интенсивное всасывание про-исходит в толстом кишечнике. Растворенные в воде соли натрия, калия и кальция всасыва-ются преимущественно в тонком кишечнике по механизму активного транспорта, против градиента концентрации.


ПИЩЕВАРЕНИЕ В ТОНКОМ КИШЕЧНИКЕ1




Пищевые массы (химус) из двенадцатиперст-ной кишки перемещаются в тонкий кишеч-ник, где продолжается их переваривание пи -щеварительными соками, выделившимися в двенадцатиперстную кишку. Вместе с тем, здесь начинает действовать и собственный кишечный сок, вырабатываемый либеркюно-выми и бруннеровы м и железами слизистой оболочки тонкой кишки. В кишечном соке содержится энтерокиназа, а также полный набор ферментов, расщепляющих белки, жи-ры и углеводы. Эти ферменты участвуют лишь в пристеночном пищеварении, так как в полость кишки они не выделяются. Полост-ное пищеварение в тонком кишечнике осуще-ствляется ферментами, поступившими с пи-щевым химусом. Полостное пищеварение наиболее эффективно для гидролиза крупно-молекулярных веществ. Пристеночное (мем-бранное) пищеварение, открытое акад. А. М., Уголевым, происходит на поверхности мик-роворсинок тонкой кишки. Оно завершает промежуточный и заключительный этапы пищеварения путем гидролиза промежуточ-ных продуктов расщепления. Микроворсинки представляют собой цилиндрические вырос-ты кишечного эпителия высотой 1 -2 мкм. Количество их огромно ? от 50 до 200 млн на 1 мм2 поверхности кишки, что увеличива-ет внутреннюю поверхность тонкого кишеч-ника в 300-500 раз. Обширная поверхность микроворсинок улучшает и процессы всасы-вания. Продукты промежуточного гидролиза попадают в зону так называемой щеточной каймы, образованной микроворсинками, где происходит заключительная стадия гидролиза и переход к всасыванию. Основными фер-ментами, участвующими в пристеночном пищеварении, являются амилаза, липаза и протеазы. Благодаря этому пищеварению происходит расщепление 80-90% пептидных и гликолизных связей и 55-60% - триглицери-дов.

Пристеночное пищеварение находится в тес-ном взаимодействии с полостным. Полостное пищеварение подготавливает исходные пи-щевые субстраты для пристеночного пищева-рения, а последнее уменьшает объем обраба-тываемого химуса в полостном пищеварении за счет перехода продуктов частичного гид-ролиза в щеточную кайму. Эти процессы спо-собствуют наиболее полному перевариванию всех компонентов пищи и подготавливают их к всасыванию.

Моторная деятельность тонкого кишечника обеспечивает перемешивание химуса с пище-варительными секретами и продвижение его по кишке благодаря сокращению круговой и продольной мускулатуры. При сокращении продольных волокон гладкой мускулатуры кишечника происходит укорочение участка кишки, при расслаблении ? его удлинение. Продолжительность периодов сокращения и расслабления участков кишки при маятнико-образных движениях составляет 4-6 с. Такая периодичность обусловлена автоматией глад-кой мускулатуры кишечника ? способно-стью мышц периодически сокращаться и рас-слабляться без внешних воздействий. Сокра-щения круговой мускулатуры кишечника вы-зывают перистальтические движения, кото-рые способствуют передвижению пищи впе-ред. По длине кишки одновременно движется несколько перистальтических волн.

Сокращение продольных и круговых мышц-регулируется блуждающим и симпатическим нервами. Блуждающий нерв стимулирует мо-торную функцию кишечника. По симпатиче-скому нерву передаются тормозные сигналы, которые снижают тонус мышц и угнетают механические движения кишечника. На мо-торную функцию кишечника оказывают влияние и гуморальные факторы: серотонин, холин и энтерокинин стимулируют движение кишечника.




Пищеварение в толстых кишках


Переваривание пищи заканчивается в основ-ном в тонком кишечнике. Железы толстого кишечника выделяют небольшое количество сока, богатого слизью и бедного ферментами. Низкая ферментативная активность сока тол-стого кишечника обусловлена малым количе-ством непереваренных веществ в химусе, по-ступающем из тонкого кишечника. Сокоотде-ление в этом отделе кишечника регулируется главным образом местными влияниями; ме-ханическое раздражение усиливает секрецию в 8-10 раз.

Большую роль в жизнедеятельности организ-ма и функций пищеварительного тракта игра-ет микрофлора толстого кишечника, где оби-тают миллиарды различных микроорганизмов (анаэробные и молочные бактерии, кишечная палочка и др.). нормальная микрофлора тол-стого кишечника принимает участие в осуще-ствлении нескольких функций: защищает организм от вредных микробов; участвует в синтезе ряда витаминов (витамины группы В, витамин К) и других биологически активных веществ; инактивирует и разлагает ферменты (трипсин, амилаза, желатиназа и др.), посту-пившие из тонкого кишечника, а также сбра-живает углеводы и вызывает гниение белков. Движения толстого кишечника очень мед-ленные, поэтому около половины времени, затрачиваемого на пищеварительный процесс (1-2 суток), идет на передвижение остатков пищи в этом отделе кишечника.

В толстом кишечнике интенсивно происходит всасывание воды, вследствие чего образуются каловые массы, состоящие из остатков непе-реваренной пищи, слизи, желчных пигментов и бактерий. Опорожнение прямой кишки (де-фекация) осуществляется рефлекторно.



Изменения кишечного содержимого в тол-стых кишках



Для переваривания пищи толстая кишка име-ет весьма небольшое значение, так как пища почти полностью переваривается и всасыва-ется уже в тонкой кишке, за исключением лишь некоторых веществ, например расти-тельной клетчатки.

Переваривание происходит в толстой кишке под действием ферментов пищеварительных соков, выделившихся в верхних участках пи-щеварительного тракта.

В толстых кишках находится богатая бакте-рийная флора, вызывающая сбраживание уг-леводов и гниение белков. При происходя-щем под влиянием бактерий в толстых киш-ках расщеплении клетчатки освобождается содержимое растительных клеток, которое подвергается воздействию ферментов кишеч-ного сока, расщепляется и частично всасыва-ется.

Под влиянием вызывающих гниении бакте-рий в толстых кишках происходит разруше-ние невсосавшихся аминокислотой и других продуктов переваривания белка. При этом образуется ряд ядовитых для. организма со-единений: индол и другие, которые, всасыва-ясь в кровь, способны вызывать интоксика-цию организма. Эти вещества обезврежива-ются в печени.

В толстых кишках происходит сгущение по-ступающего в них содержимого вследствие всасывания воды. Здесь образуется кал, кото-рый имеет плотную консистенцию. В процес-се формирования каловых масс большое зна-чение имеют плотные вещества кишечного сока, а именно комочки слизи, которые склеивают частицы непереваренных остатков пищи.

В состав кала входят: слизь, остатки отмер-шего эпителия слизистой оболочки, холесте-рин, продукты изменения пигментов желчи, сообщающие калу характерный цвет, нерас-творимые соли и бактерии; последние состав-ляют иногда 30-40% выделяемого за сутки кала. В состав каловых масс входят также оставшиеся непереваренными части пищи ? растительная клетчатка, кератины и некото-рые коллагены. При нарушении пищевари-тельных процессов и понижении усвоения пищевых веществ в кале обнаруживаются большие или меньшие количества белков, жиров и углеводов пищи.


РЕГУЛЯЦИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ3


Образование и выделение желчи находится под нервным и гуморальным контролем. По блуждаю-щему нерву к печени поступают сигналы, усили-вающие желчеобразование. Симпатические нервы тормозят отделение желчи. Мощным желчегонным действием обладает уже упомянутый секретин, а также гормоны эпифиза и гипофиза. Гормон щитовидной железы тироксин, напротив, угнетает желчеотде-ление.

Стимулятором образования и выделения желчи является тканевый гормон стенки двенадцатипер-стной кишки холецистокинин. Из пищевых ве-ществ, усиливающих желчегонную функцию, можно назвать жиры, экстрактивные вещества мяса, некоторые виды пищевых приправ. Регуля-тором секреции бруннеровых желез тонкого ки-шечника являются гормоны двенадцатиперстной кишки дуокринин и энтерокринин. Всасывающая функция микроворсинок усиливается гормоном тонких кишок вилликшшном.

В функциональной системе регуляции процесса пищеварения важная роль принадлежит энтераль-ной нервной системе - ауэрбаховскому нервному сплетению. В его состав входят активирующая нервная сеть, промежуточная и рецепторная сис-темы.

Активирующая нервная сеть сформирована из стандартных элементов - нейронов со спонтанной активностью. Она обеспечивает самостоятельную интегративную деятельность нервного сплетения кишечной трубки. Промежуточная система состо-ит из нейронов со спонтанной активностью, а так-же нейронов, находящихся под контролем вегета-тивной нервной системы. В рецепторную систему входят механо- и термочувствительные нервные клетки. Они регулируют температуру и моторную деятельность пищеварительного тракта.

Высшим подкорковым центром регуляции кишеч-ного пищеварения служит гипоталамус. Раздражи-телем хеморецепторов гипоталамуса является ?го-лодная? кровь. Гипоталамус может удовлетворить потребности, диктуемые ?голодной? кровью, за счет внутренних ресурсов организма. Такие ресур-сы имеются в жировых и углеводных депо. Исто-щение этих ресурсов сопровождается формирова-нием пищевой доминанты. В реальной жизни при-ем пищи происходит задолго до истощения пище-вых ресурсов в организме.


РЕГУЛЯЦИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ2


Скорость перехода желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку зависит от сокраще-ния продольных и кольцевых слоев мышц желуд-ка. Сила сокращения гладкой мускулатуры желуд-ка определяется количеством и качеством пищи, активностью ферментов желудочного сока.

Всасывание и перенос кровью биологически ак-тивных веществ, образующихся в стенке тонкого кишечника, вызывает изменение желудочной сек-реции через кровь. Это третья, кишечная фаза же-лудочной секреции. Кишечная фаза желудочной секреции начинается с поступления в кровь гормо-нов энтеро-гастрина, возбуждающего желудочную секрецию, и энтерогастрона - тормозящего факто-ра. По механизму влияния на желудочную секре-цию энтерогастрин может быть идентифицирован с гастрином, а энтерогастрон - с гастроном.

Первая фаза кишечного пищеварения начинается с раздражения пищей рецепторов ротовой полости и щетки. В первую фазу выделяется небольшое ко-личество богатого ферментами поджелудочного сока. Вторая фаза кишечного пищеварения связана с желудочной секрецией. Раздражение хеморецеп-торов желудка вызывает поток импульсов, посту-пающих в пищевой центр по блуждающему нерву. Отсюда центробежные пусковые сигналы посту-пают к тонкому кишечнику, поджелудочной желе-зе и печени. Переход пищи из желудка в кишечник сопровождается усилением функции поджелудоч-ной железы.

Возбудителями секреции поджелудочной железы являются соляная кислота желудочного сока, жир и продукты его расщепления, а также некоторые пищевые приправы. Соляная кислота действует на слизистую оболочку двенадцатиперстной кишки, стимулируя выделение тканевого гормона просек-ретина. Активная форма просекретина - секретин - всасывается в кровь и усиливает работу поджелу-дочной железы. Выделение поджелудочного сока стимулируется и ее собственным гормоном ? инсулином. Другой гормон - глюкагон тормозит секрецию поджелудочного сока. Тормозящее дей-ствие оказывают также соматостатин и калышто-нин. Активизирующее влияние на секрецию под-желудочной железы оказывают гастрин, бомбезин, серотонин, а также соли желчных кислот.




РЕГУЛЯЦИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ1


Регуляция пищеварения с исключительной глуби-ной и тщательностью была изучена И.О. Павло-вым. Им был разработан новый метод изучения желудочной секреции. И.П. Павлов оперативным путем изолировал часть желудка собаки с сохране-нием вегетативной иннервации. В эту изолирован-ную часть, обладающую полноценной функцией, пища не попадала. Через вживленную в изолиро-ванный желудочек фистулу можно было собирать желудочный сок на любом этапе пищеварения.

И.П. Павлову, первому из русских ученых, 7 ок-тября 1904 г. была присуждена Нобелевская пре-мия в знак признания его работ по физиологии пищеварения.

Потребность организма в пище проявляется в виде физиологической реакции голода. У человека го-лод приобретает выраженную субъективную окра-ску ? от относительного безразличия к пище до яркой эмоциональной реакции. Физиологической основой голода является возбуждение пищевого центра, представленного в гипоталамусе, лимбиче-ской системе. Высокочувствительные к концен-трации пищевых веществ (глюкозы, аминокислот, жирных кислот) в крови, нервные центры гипота-ламуса и лимбического мозга обеспечивают фор-мирование поведенческой реакции, направленной на удовлетворение потребности в пище. Гипотала-мус, будучи высшим подкорковым центром веге-тативной регуляции, обеспечивает управление функцией пищеварительной системы через симпа-тическую и парасимпатическую нервную систему.

Регуляция секреторной функции слюнных желез осуществляется через парасимпатические нервы, идущие в составе барабанной струны (подчелюст-ная и подъязычная железы), языкоглоточного нер-ва (околоушная железа) и через симпатические нервы, отходящие от верхнего шейного симпати-ческого узла. Парасимпатические влияния приво-дят к усилению кровотока и повышенной секреции слюны. Подобный эффект вызывают и тканевые гормоны слюнных желез ? калликреин и бради-кинин. Симпатическая иннервация стимулирует трофическую функцию, регулирует синтез фер-ментов слюны. При раздражении симпатических нервов выделяется небольшое количество слюны, но она чрезвычайно богата ферментами и муци-ном.

В секреции желудочных желез выделено три фазы: сложно-рефлекторная, желудочная и кишечная. Сложнорефлекторная фаза является результатом действия комплекса условных и безусловных раз-дражителей, предшествующих попаданию пищи в желудок-. Вторця^фаза ? желудочная ? обуслов-лена механическим раздражением стенок желудка пищевым комком и продуктами переваривания пищи.

Интенсивность функции пищеварительных желез желудка в первой фазе зависит от силы раздра-жающих агентов, связанных с приемом пищи. Она может быть резко понижена при действии посто-ронних раздражителей, а также при неприятном запахе, виде, вкусе пищи. Возбуждение секреции во вторую фазу желудочного пищеварения обу-словлено импульсами из механорецепторов, пере-даваемыми в пищеварительный центр по центро-стремительным ветвям блуждающего нерва. Ве-дущую регуляторную роль в этой фазе играют гормоны гастрин, бомбезин, мотилин, вырабаты-ваемые стенками пилорической части желудка.

Гастрин образуется из неактивного прогастрина под влиянием продуктов переваривания. Всасыва-ясь в кровь, он возбуждает секрецию желудочных желез гуморальным путем. Образование гастрина тормозится соляной кислотой.

Секрецию желудочных желез возбуждают некото-рые биологически активные вещества. Хорошо изучена стимулирующая роль гистамина. Он со-держится в мясе, овощах, а также вырабатывается слизистой оболочкой желудка. Большинство тка-невых гормонов двенадцатиперстной кишки ? холецистокинин, энтерогастрон ? оказывают тормозящее влияние на желудочную секрецию. Секреция желудочного сока снижается серотони-ном, нейротензином, соматостатином.




Функции печени в связи с всасывани-ем3


Поступление желчи в двенадцатиперстную кишку происходит через короткое время (5?10 минут) после приема пищи.Состав и свойства сока подже-лудочной железы Выделяемый поджелудоч-ной железой сок представляет бесцветную прозрачную жидкость щелочной реакции; рН поджелудочного сока человека равен 7,8?8,4. Щелочная реакция обусловлена наличием в соке бикарбонатов. Поджелудочный сок богат ферментами. В нем находятся:трипсин и химотрипсин, действующие на белки; кар-боксиполипептидаза и аминопептидаза, рас-щепляющие полипептиды; липаза, расщеп-ляющая жиры; амилаза, расщепляющая крах-мал до дисахаридов; мальтаза превращающая дисахарид мальтозу в моносахарид ? глюко-зу и т.д.

Поджелудочный сок, собранный из протока железы, не действует на белки. Он содержит ферменты трипсин и химотрипсин в недея-тельном состоянии, в виде так называемых трипсиногена и химотрипсиногена. Прибав-ление небольших количеств кишечного сока переводит трипсиноген в активный фермент ? трипсин. Активация трипсиногена и пере-ход его в активный, деятельный фермент объ-ясняются действием содержащегося в кишеч-ном соке особого фермента ? энтерокиназы, открытого Н. П. Ше-повальниковым в лабо-ратории И. П. Павлова в 1899 г. Под влияни-ем энтерокиназы, которую Павлов назвал ?ферментом фермента?, происходит отщеп-ление от трипсиногена пептида, состоящего из шести аминокислот, после чего трипсино-ген становится активным. По-видимому, этот пептид является парализатором трипсина. Активация химотрипсиногена производится трипсином, который после того, как он стано-вится активным, в свою очередь активирует химотрипсиноген.

Под влиянием трипсина и химотрипсина при щелочной реакции среды происходит расще-пление как самих белков, так и продуктов их распада ? высокомолекулярных полипепти-дов; при этом образуются низкомолекуляр-ные пептиды и аминокислоты. Триптическое переваривание белков продолжает и дополня-ет пептическое переваривание, происходящее в желудке. В двенадцатиперстной кишке дей-ствие пепсина под влиянием желчи и щелоч-ного дуоденального содержимого прекраща-ется. Трипсин максимально активен при сла-бо щелочной реакции.

Сложные полипептиды расщепляются также карбоксиполипептидазой, содержащейся в поджелудочном соке.

Поджелудочная липаза расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты. Ее действие значительно усиливается под влиянием жел-чи. Наряду с нервной регуляцией секреции поджелудочной железы имеется и гумораль-ная регуляция. Ее существование доказано также опытами, в которых производили пере-садку поджелудочной железы из брюшной полости под кожу и вшивали в кожную рану поджелудочный проток. Пересаженная желе-за лишена нервных связей с остальными ор-ганами и связана с организмом только крово-обращением. Несмотря на это, в определен-ные моменты пищеварения она продолжала отделять сок.

Гуморальный механизм поджелудочной сек-реции изучен и в опытах с перекрестным кро-вообращением. Для этого соединяли крове-носные сосуды двух собак так, что кровь из сосудов одного животного поступала в сосу-ды другого и обратно. При введении одной собаке соляной кислоты в двенадцатиперст-ную кишку наблюдали отделение поджелу-дочного сока у обеих собак.





#Состав и свойства слюны

Слюна различных желез имеет разную конси-стенцию: подчелюстные и подъязычные же-лезы выделяют более вязкую и густую слюну, чем околоушные железы. Эта разница в кон-систенции слюны зависит от количества бел-кового вещества ? муцина, содержащегося в слюне. Муцин придает слюне своеобразный слизистый вид и скользкость благодаря чему пропитанная слюной пища легче проглатыва-ется.

Кроме муцина, в слюне содержатся неболь-шие количества белка ? глобулина, амино-кислот, креатинина, мочевой кислоты, моче-вины, а также неорганические соли. Реакция слюны_ слабо щелочная.

Количество слюны, выделяемой человеком за сутки, значительно колеблется в зависимости от рода пищи; в среднем оно равно 1000?1200 мл.

Ферменты слюны. В слюне человека содер-жатся ферменты, вызывающие гидролитиче-ское расщепление углеводов _до виноградно-го сахара. Фермент птиалин (амилаза, или диастаза, слюны) превращает крахмал в дек-стрины, а последние ? в дисахарид мальтозу. Под влиянием второго фермента слюны ? малътазы ? мальтозаза расщепляется на две частицы виноградного_ сахара.

Хотя ферменты слюны высокоактивны, одна-ко в полости рта под их влиянием не проис-ходит полного расщепления крахмала вслед-ствие непродолжительности пребывания пи-щи во рту. Оптимум действия птиалина и мальтазы находится в пределах нейтральной реакции. Соляная кислота в концентрации 0,01% ослабляет, а в большей концентрации сильно замедляет действие ферментов слюны и разрушает их, поэтому желудочный сок прекращает их действие. Все же действие ферментов слюны на углеводы может про-должаться некоторое время и в желудке вви-ду того, что пищевой комок не сразу пропи-тывается желудочным соком.

Регуляция слюноотделения

Секреция слюнных желез возбуждается реф-лекторно. Раздражителем безусловных слю-ноотделительных рефлексов являются пище-вые или отвергаемые вещества, действующие на рецепторы полости рта.

Раздражение секреторных нервов слюнных желез приводит к образованию в нервных окончаниях медиаторов, возбуждающих сек-рецию железистых клеток (образуется аце-тилхолин). Он в нормальных физиологиче-ских условиях действует лишь в месте своего образования, так как быстро разрушается ферментом холинэстеразой, содержащимся в тканях и в крови. Если же подавить актив-ность холинэстеразы эзерином и тем самым воспрепятствовать разрушению ацетилхоли-на, то он поступает в кровь и оказывает влия-ние не только на тот орган, где образуется, но и на другие органы.

Условные слюноотделительные рефлексы. Наряду с безусловными слюноотделительны-ми рефлексами, возникающими при раздра-жении рецепторов полости

рта, существуют условные слюноотделитель-ные рефлексы в ответ на зрительные, слухо-вые, обонятельные и другие раздражения. Они возникают лишь при том условии, что эти раздражения совпадали прежде с приемом пищи. Поэтому вид той пищи, кото-рая когда-либо ранее съедалась животным, может вызвать условнорефлекторное слюно-отделение.

Вид же новых для животного, хотя бы и съе-добных, веществ слюноотделе-

лия не вызывает. Если человеку или собаке вводить в пол ость рта несколь

ко раз раствор кислоты или давать пищу, то в дальнейшем уже сами манипуляции, связан-ные с введением раствора или приемом пищи, вызывают слюноотделение. В этих случаях причинами, вызывающими слюноотделение, являются зрительные, звуковые, обонятель-ные и другие раздражения, которые стали условными раздражителями секреции слюн-ных желез. Торможение секреции слюнных желез. Рефлекторные влияния могут вызы-вать уменьшение или даже прекращение вы-деления слюны. Рефлекторное торможение секреции подчелюстной железы обнаружено при раздражении седалищного нерва и при вытягивания из вскрытой брюшной полости наружу петель кишок. Задержка секреции слюны в этих опытах объясняется тормозя-щим влиянием болевого раздражения на центр слюноотделения.


Функции печени в связи с всасывани-ем2


Образований желчи в клетках печени идет непрерывно, однако ее выделение из общего желчного протока в кишку происходит лишь после того, как пища поступает в желудок и кишечник. В отсутствие процесса пищеваре-ния желчь, образующаяся в клетках печени, поступает в желчный пузырь.

Желчь, выделяющаяся из печеночного прото-ка, отличается по своему составу и свойствам от желчи, находящейся в желчном пузыре: первая представляет собой подвижную про-зрачную жидкость светло-желтого цвета; вто-рая имеет более темный, почти черный цвет, гораздо гуще, со держит больше плотных ве-ществ вследствие примеси слизи, отделяемой слизистой оболочкой желчного пузыря, а также потому, что во время пребывания жел-чи в пузыре часть воды всасывается его стен-кой. В желчном пузыре происходит концен-трирование желчи в 7?10 раз за 22?24 часа.

Специфическими органическими веществами, входящими в состав желчи, являются желч-ные кислоты и желчные пигменты.

В желчи содержатся, кроме того, лецитин, холестерин, жиры и мыла, муцин, который выделяется слизистой оболочкой желчных путей желчного пузыря, и неорганические соли. Ферментов в желчи не содержится.

Реакция желчи слабо щелочная. В сутки у человека отделяется 500?

1000 мл желчи.

В желчи человека имеются две желчные ки-слоты ? гликохолевая и гликохолеиновая, которые образуются в печени. Убедительные доказательства этого дают опыты с экстирпа-цией (удалением) печени. Желчные кислоты в небольших количествах всегда можно обна-ружить в крови; после же удаления печени у животных желчные кислоты исчезают из кро-ви, а после перевязки желчного протока со-держание их в крови резко возрастает.К желчным пигментам относятся билирубин и биливердин. Последний является продуктом окисления билирубина. В желчи человека содержится преимущественно билирубин.

Билирубин образуется из гемоглобина, кото-рый освобождается при разрушении эритро-цитов. Из 1 г гемоглобина образуется 40 мг билирубина.

Некоторые вещества стимулируют образова-ние желчи клетками печени, воздействуя на них гуморальным путем. К числу таких гумо-рально-химических раздражителей желчной секреции принадлежит гастрин, дуоденаль-ный секретин, экстрактивные вещества мяса. Все эти вещества возбуждают желчеобразо-вание, воздействуя непосредственно на сек-реторные клетки. Среди гуморальных раз-дражителей, возбуждающих желчеобразова-ние, особое место занимает сама желчь. Вве-дение желчи в кровь вызывает усиление секреторной работы печеночных клеток, ко-торые выделяют значительно больше желчи, чем ее введено в кровь.




Функции печени в связи с всасывани-ем1


Всосавшиеся в кишечнике продукты расщеп-ления белков и углеводов поступают с кро-вью воротной вены к печени, где с ними про-исходит ряд сложных химических реак-ций.Функция печени имеет чрезвычайно важ-ное физиологическое значение, которое было установлено на животных, оперированных по способу Экка.

Операция Экка заключается в перевязке во-ротной вены и соединении ее с нижней полой _веной. После такой операции кровь от ки-шечника, минуя печень, поступает в общий круг кровообращения. Экковская операция приводит животное к смерти, если оно нахо-дится на мясном питании. Причиной смерти является отравление ядовитыми для организ-ма продуктами распада белка, поступающими из кишечника и нормально обезвреживаемы-ми в печени.

Обезвреживающая барьерная функция печени сводится к разнообразным синтезам, в ре-зультате которых из ядовитых для организма продуктов, притекающих с кровью воротной вены, образуются менее ядовитые соедине-ния. Так, например, в кровь всасываются из толстых кишок ин-

дол, скатол, фенол, образующиеся в результа-те жизнедеятельности бактерий. Эти ядови-тые вещества в печени окисляются и соеди-няются с серной и глюкуроновой кислотами, превращаясь в так называемые парные эфи-росерные кислоты.

Синтезы, происходящие в печени, имеющие значение для обезвреживания продуктов промежуточного обмена организма, получили название защитных синтезов. В осуществле-нии этих синтезов и проявляется барьерная функция печени. Значение последней показы-вает следующий опыт: введение экстракта из кишечного содержимого в периферические кровеносные сосуды собаки вызывает явле-ния тяжелого отравления; введение же этого экстракта в воротную вену не вызывает от-равления.

Желчь, ее образование и участие в пищеваре-нии

Желчь является продуктом секреторной рабо-ты печеночных клеток. В процессах пищева-рения она принимает весьма многообразное участие, которое проявляется в следующем: желчь активирует ферменты, выделяемые поджелудочной и кишечными железами (наиболее сильно выражена активация липа-зы, которая расщепляет примерно в 20 раз больше жира после прибавления желчи к рас-твору); желчь эмульгирует жиры, чем способ-ствует их расщеплению и всасыванию; желчь усиливает движения кишок и возбуждает при поступлении в кишечник секрецию поджелу-дочной железы.

Все изложенное свидетельствует о важной роли желчи в пищеварении, в особенности в переваривании жиров. Нарушение наступле-ния желчи в кишечник влечет за собой пони-жение усвоения жира.




ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ТЕПЛООБРАЗОВАНИЕ И ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА


Способность организма человека под-держивать постоянную температуру обусловлена сложными биологиче-скими и физико-химическими процес-сами регуляции теплообразования. В отличие от холоднокровных (пойки-лотермных) животных, температура тела теплокровных (гомойотермных) животных при-колебаниях температу-ры внешней среды изменяется незна-чительно.

Постоянство температуры тела чело-века носит относительный характер: открытые участки кожи при низкой температуре охлаждаются быстрее, чем закрытые. Температура закрытых участков тела и внутренних органов практически не меняется при колеба-ниях температуры окружающего воз-духа. Температура тела незначительно (в пределах 0,5?0,7?С) меняется в течение суток. Максимальные ее значения (37,0?37,1?С) наблюдаются в 16 ? 18 ч, минимальные (36,2?36,0?С) ? в 3 ? 4 ч утра. У стариков температура тела падает до 35,0 ? Зб,0?С.

Поддержание теплового баланса ор-ганизма осуществляется благодаря строгой соразмерности в образовании теплоты и в ее отдаче.

Уровень теплообразования зависит от интенсивности обмена веществ, иду-щего с выделением теплоты (экзотер-мические химические процессы). От-дача теплоты регулируется преиму-щественно физическими процессами (теплоизлучением, теп-лопроведением, испарением).

Мышцы являются главным регулято-ром теплопродукции: при интенсив-ной нагрузке они поставляют до 90% теплоты. В нормальных условиях жизнедеятельности на долю мышц приходится 65 ? 70% теплопродук-ции. Вторым по значимости источни-ком теплопродукции является печень.

Значительное увеличение теплообра-зования наблюдается


Обмен веществ, энергии и информации


в живом организме яв-ляется не только атрибутом жизни, но и непременным условием ее поддер-жания. В процессе обмена вещества-ми, энергией и информацией с внеш-ней средой происходит формирование структур живого тела, восстановление их снашивающихся элементов, а так-же освобождение энергии для под-держания жизнедеятельности орга-низма. Конечным этапом обмена яв-ляется выделение продуктов, энерге-тическая ценность которых оказалась исчерпанной в ходе межуточного (внутреннего) метаболизма. Анаболи-тические и катаболитические процес-сы обмена находятся в состоянии ди-намического равновесия. Накопление живых структур про

исходит в условиях положительного, а разрушение и снашивание вуслови-ях отрицательного белкового (азоти-стого) равновесия.

Обмен энергии обеспечивает поддер-жание жизнедеятельности,сохранение устойчивого неравновесного (негэн-тропийного) состояния

живого тела. Наиболее эффективный способ получения свободной энергии в организме связан с биологическим окислением в присутствии кис

лорода (аэробный обмен). Анаэроб-ный путь освобождения и запасания энергии отличается от аэробного меньшей экономичностью, но боль-шей срочностью. Кратковременная, энергоемкая мышечная работа со-вершается преимущественно за счет анаэробных процессов, длительн ма-лоинтенсивная работа ? за счет аэробных процессов. Регуляция обме-на веществ обеспечивается интегра-тивными не йрогуморальными меха-низмами, в которых ведущая роль принадлежит центральной нервной системе (стволовая часть мозга, гипо-таламус).

Основным аккумулятором свободной энергии в организме является АТФ. При распаде АТФ энергия использу-ется для мышечной работы, биосинте-тических процессов, поддержания ос-мотического градиента, работы ион-ных насосов. Освобождающаяся при биологическом окислении энергия может быть запасена в АТФ, если не нарушены механизмы сопряжения окисления энергетических субстратов и ресинтеза АТФЭтот процесс обу-словлен особыми свойствами биоло-гических мембран.




ОБМЕН БЕЛКОВ




Белки являются основным пластическим ма-териалом, из которого построены клетки и ткани организма. Они являются составной частью мышц, ферментов, гормонов, гемо-глобина, антител т других жизненно важных образований. В состав белков входят различ-ные аминокислоты, к вторые подразделяются на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в орга-низме, а незаменимые (валин, лейцин, изо-лейцин, лизин, метионин, триптофан, трео-нин, фенилаланин, аргинин и гистидин) по-ступают только с пищей.

Поступившие в организм белки расщепляют-ся в кишечнике до аминокислот и в таком виде всасываются в кровь и транспортируют-ся в печень. Поступившие в печень амино-кислоты подвергаются дезаминированию и переаминированию. Эти процессы обеспечи-вают синтез видоспецифичных аминокислот. Из печени такие аминокислоты поступают в ткани и используются для синтеза тканеспе-цифичных белков. При избыточном поступ-лении белков с пищей, после отщепления от них аминогрупп, они превращаются в орга-низме в углеводы и жиры. Белковых депо в организме человека нет.

Наряду с основной, пластической функцией, белки могут играть роль источников энергии. При окислении в организме 1 г белка выделя-ется 4.1 ккал энергии. Конечными продукта-ми расщепления белков в тканях являются мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатин, креатинин и некоторые другие вещества. Они выводятся из организма почками и частично потовыми железами.

О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, т. е. по соотно-шению количества азота, поступившего в организм, и его количества, выведенного из организма. Если это количество одинаково, то состояние называется азотистым равнове-сием. Состояние, при котором усвоение азота превышает его выведение,называется поло-жительным азотистым балансом. Оно харак-терно для растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц после перене-сенных заболеваний. При полном

или частичном белковом голодании, а также во время некоторых заболеваний азота усваи-вается меньше, чем выделяется. Такое со-стояние называется отрицательным азоти-стым балансом. При голодании белки одних органов могут использоваться для поддержа-ния жизнедеятельности других, более важ-ных. При этом расходуются в первую очередь белки печени и скелетных мышц; содержание белков в миокарде и тканях мозга остается почти без изменений.

Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при азотистом равновесии, или положительном азотистом балансе. Такие состояния достигаются, если организм полу-чает около 100г белка в сутки; при больших физических нагрузках потребность в белках возрастает до 120-150 г. Всемирная Органи-зация Здравоохранения рекомендует упот-реблять не менее 0.75 г белка на 1 кг массы тела в сутки.


ОБМЕН ЛИПИДОВ


Физиологическая роль липидов (нейтральные жиры, фосфатиды и стерины) в организме заключается в том, что они входят в состав клеточных структур (пластическое значение-липидов) и являются богатыми источниками энергии (энергетическое значение).

Нейтральные жиры расщепляются в кишеч-нике до глицерина и жирных кислот. Эти ве-щества, проходя через кишечник, вновь пре-вращаются в жир, который всасывается в лимфу и в небольшом количестве в кровь. Кровь транспортирует жиры в ткани, где они используются для пластического синтеза и в качестве энергетического материала.

Общее количество жира в организме человека колеблется в широких пределах и составляет 10-20% массы тела, при ожирении оно может достигать 40-50%. Жировые депо в организме непрерывно обновляются. При обильном уг-леводном питании и отсутствии жиров в пи-ще синтез жира в организме может происхо-дить из углеводов.

Нейтральные жиры, поступающие в ткани из кишечника и жировых депо, окисляются и используются как источник энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9.3 ккал энергии. В связи с тем, что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, последнего требуется для окисления жиров больше, чем при окислении углеводов. Как энергетический материал жиры используются главным образом в состоянии покоя и при выполнении длительной малоинтенсивной физической работы. В начале более напря-женной мышечной деятельности используют-ся преимущественно углеводы, которые в дальнейшем в связи с уменьшением из запа-сов замешаются жирами. При длительной работе до 80% всей энергии расходуется в результате окисления жиров.

Жировая ткань, покрывающая различные ор-ганы, предохраняет их от механических воз-действий. Скопление жира в брюшной полос-ти обеспечивает фиксацию внутренних орга-нов, а подкожная жировая клетчатка защища-ет организм от излишних теплопотерь. Сек-рет сальных желез предохраняет кожу от вы-сыхания и излишнего смачивания водой.

Пищевые продукты, богатые жирами, содер-жат некоторое количество фосфатидов и сте-ринов. Они также синтезируются в стенке кишечника и в печени из нейтральных жиров, фосфорной кислоты и холина. Фосфатиды входят в состав клеточных мембран, ядра и протоплазмы; они имеют большое значение для функциональной активности нервной ткани и мышц.

Важная физиологическая роль принадлежит стеринам, в частности холестерину. Эти ве-щества являются источником образования в организме желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез. При избытке холестерина в организме развивается патологический процесс ?атеросклероз. Не-которые стерины пищи, например, витамин Д, также обладают большой физиологической активностью.

Обмен липидов тесно связан с обменом бел-ков и углеводов. Поступающие в организм в избытке белки и углеводы превращаются в жир. Наоборот, при голодании жиры, расще-пляясь, служат источником углеводов.


ОБМЕН УГЛЕВОДОВ


Углеводы поступают в организм человека, в основном, в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения их них образуются глюкоза, фруктоза, лактоза и галактоза. Глю-коза всасывается в кровь и через воротную вену поступает в печень. Фруктоза и галакто-за превращаются в глюкозу в печеночных клетках. Избыток глюкозы в печени фосфо-рилируется и переходит в гликоген. Его запа-сы в печени и мышцах у взрослого человека составляют 300-400 г. При углеводном голо-дании происходит распад гликогена и глюко-за поступает в кровь.

Углеводы служат в организме основным ис-точником энергии. При окислении 1г углево-дов освобождается 4.1 ккал энергии. Для окисления углеводов требуется значительно меньше кислорода, чем при окислении жиров. Это особенно повышает роль углеводов при мышечной деятельности. При уменьшении концентрации глюкозы в крови резко снижа-ется физическая работоспособность. Большое значение углеводы имеют для нормальной деятельности нервной системы.

Глюкоза выполняет в организме и некоторые пластические функции. В частности, проме-жуточные продукты ее обмена (пентозы) вхо-дят в состав нуклеотидов и нуклеиновых ки-слот, некоторых ферментов и аминокислот, а также служат структурными элементами кле-ток. Важным производным глюкозы является аскорбиновая кислота (витамин С), которая не синтезируется в организме человека.

При голодании запасы гликогена в печени и концентрация глюкозы в крови уменьшаются. То же происходит при длительной и напря-женной физической работе без дополнитель-ного приема углеводов. Снижение содержа-ния глюкозы в крови до 0.06-0.07 % (нор-мальная концентрация 0.08-0,12%) приводит к развитию г и п о гликемии, что проявляется мышечной слабостью, падением температуры тела, а в дальнейшем ? судорогами и поте-рей сознания. При гипергликемии (содержа-ние сахара в крови достигает 0.15% и более) избыток глюкозы быстро выводится почками. Такое состояние может возникать при эмо-циональном возбуждении, после приема пи-щи, богатой легкоусвояемыми углеводами, а также при заболеваниях поджелудочной же-лезы. При истощении запасов гликогена уси-ливается синтез ферментов, обеспечивающих реакцию глюконеогенеза, т. е. синтеза глюко-зы из лактата или аминокислот.


Водно-солевой обмен




Вода является составной частью всех клеток и тканей и в организме находится в виде со-левых растворов. Тело взрослого человека на 50-65% состоит из воды, у детей ? на 80% и более. В разных органах и тканях содержание воды на единицу массы Неодинаково. Оно меньше всего в костях (20%) и жировой ткани (30%). В мышцах воды содержится 70%, во внутренних органах ? 75-85% их массы. Наиболее велико и постоянно содержание воды в крови (92%).

Лишение организма воды и минеральных со-лей вызывает тяжелые нарушения и смерть. Полное голодание, но при приеме воды пере-носится человеком в течение 40-45 суток, без воды ? лишь 5-7 дней. При минеральном голодании, несмотря на достаточное поступ-ление в организм других питательных ве-ществ и воды, у животных наблюдались по-теря аппетита, отказ от еды, исхудание и смерть.

При обычной температуре и влажности внешней среды суточный водный баланс взрослого человека составляет 2.2-2.8 л. Око-ло 1.5л жидкости поступает в виде выпитой воды, 600-900 мл ? в составе пищевых про-дуктов и 300-400 мл образуется в результате окислительных реакций. Организм теряет в сутки примерно 1.5 л с мочой, 400-600 мл с потом, 350-400 мл с выдыхаемым воздухом и 100-150 мл с испражнениями.

Обмен минеральных солей в организме имеет большое значение для его жизнедеятельно-сти. Они находятся во всех тканях, составляя примерно 0.9% общей массы тела человека. В состав клеток входят многие минеральные вещества (калий, кальций, натрий, фосфор, магний, железо, йод, сера, хлор и другие). Нормальное функционирование тканей обес-печивается не только наличием в них тех или иных солей, но и строго определенными их количественными соотношениями. При избы-точном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в под-кожной клетчатке, калий ? в скелетных мышцах, кальций и фосфор ? в костях.

Биологическое значение минеральных солей многообразно. Они составляют основную массу костной ткани, определяют уровень осмотического давления, участвуют в образо-вании буферных систем и влияют на обмен веществ. Велика роль минеральных веществ в процессах возбуждения нервной и мышечной тканей, в возникновении электрических по-тенциалов в клетках, а также в свертывании крови и переносе ею кислорода.

Все необходимые для организма минераль-ные элементы поступают с пищей и водой. Большинство минеральных солей легко вса-сываются в кровь; их выведение из организма происходит главным образом с мочой и по-том. При напряженной мышечной деятельно-сти потребность в некоторых минеральных веществах увеличивается.

И коротко о значении витаминов, которые не выполняют энергетическую или пластиче-скую функцию, а являясь, составными ком-понентами ферментных систем, играют роль катализаторов в обменных процессах. Они представляют собой вещества химической природы, необходимые для нормального об-мена веществ, роста, развития организма, поддержания высокой работоспособности и здоровья.

Витамины делят на водорастворимые (группа В,С,Р и др.) и жирорастворимые (А,Д, Е, К). Достаточное потсупление витаминов в орга-низм зависит от правильного рациона пита-ния и нормальной функции процессов пище-варения; некоторые витамины (К, В12) синте-зируются бактериями в кишечнике. Недоста-точное поступление витаминов в организм (гиповитаминоз) или полное их отсутствие (авитаминоз) приводят к нарушению многих функций.


Витамины6


Витамин Д может образовываться из 7-дегидрохолестерина в коже человека под влиянием ультрафиолетовых лучей. Это делает понятным старинные наблюдения, что дети чаще заболевают рахитом зимой, чем летом. Пребывание на солнце или искусственное ультрафиолетовое облучение является могучим средством предупреждения и лечения рахита. Богатыми источниками витамина Д являются рыбий жир и желток яйца. Витамин Е (токоферол, витамин размножения) Витамин Е необходим для процессов размножения. При от-сутствии пище невозможны нормальное развитие сперматозоидов в семенниках сперматогенез и нормальная беременность, вскармливание потом-ства и его жизнеспособность.При введении препа-ратов витамина Е восстанавливается нормальное состояние половой системы. У неполовозрелых животных под влиянием витамина Е ускоряется половое созревание, подобно тому, как это наблю-дается под влиянием гормонов передней доли ги-пофиза. Наиболее богатыми по содержанию вита-мина Е в организме животных являются передняя доля гипофиза и плацента. При авитаминозе Е наблюдается, кроме нарушения функций половой системы, также поражение поперечнополосатой мускулатуры ? миодистрофия. При этом заболе-вании происходит дегенерация мышц с распадом миофибрилл. Часто при этом наблюдаются явле-ния перерождения в спинном мозгу. У человека авитаминоз Е встречается очень редко, что объяс-няется наличием витамина Е немногих продуктах.

Витамин Е содержится в больших количествах в салате, в зародышах пшеницы, маиса, в раститель-ных маслах, в тканях животных. Витамин К (фи-лохинон, антигеморрагический фактор) При недостатке витамина К уменьшается содержание протромбина в крови, что влечет за собой пониже-ние свертываемости крови. Вследствие этого при авитаминозе К наблюдается кровоточивисть (ге-моррагия). Витамин К является необходимым для синтеза протромбина печенью. Парентеральное введение витамина К, т. е. введение его, минуя пищева- рительный тракт, при авитаминозе К повышает синтез протромбина, вос- станавливает нормальное содержание его в крови и тем самым повышает свертываемость крови и уменьшает кро-воточивость. Поэтому витамин К называют анти-геморрагическим витамином. Витамин К содер-жится в разнообразных пищевых продуктах и, кроме того, синтезируется бактериями в толстых кишках. Поэтому авитаминоз К может возникнуть у человека лишь при нарушении всасывания этого витамина в кишечнике. Это бывает, когда в ки-шечнике не имеется желчных кислот (например, при закупорке желчного протока), так как для вса-сывания витамина К необходимо их присутствие. Поэтому при заболеваниях желчевыводящих путей может развиться авитаминоз К, несмотря на доста-точное поступление этого витамина с пищей.

В больших количествах витамин К содержится в шпинате, салате, капусте, моркови. Из растений выделено кристаллическое соединение, обладаю-щее свойствами витамина К.



Витамины5


Витамин А (ретинол) Жирораствори-мое вещество, образующееся в_кишечнике и в печени человека и животных, питающихся расти-тельной пищей. Источником его образования слу-жит пигмент каротин, синтезируемый многими растениями. При образовании этого витамина мо-лекула каротина под влиянием фермента каротина-зы расщепляется на две молекулы витамина А. Установлена его химическая структура и он полу-чил название ретинола. Свойствами витамина А обладает также дезидроретинол. Отсутствие в пи-ще влечет за собой нарушения эпителиальной тка-ни: возникает сухость и ороговение эпителия конъюнктивы глаз, помутнение и расплавление роговой оболочки. В далеко зашедших случаях даже после лечения витамином А остается бельмо. Изменения эпителия, в частности ороговение его, появляются и в других органах: в коже, дыхатель-ных путях, мочевом пузыре, мочеточниках, ки-шечнике. Самым ранним симптомом недостатка в организме витамина А является нарушение суме-речного зрения - куриная слепота, т. е. неспособ-ность видеть при слабом свете. Это обусловлено тем, что при авитаминозе и гиповитаминозе А уменьшается содержание в палочках сетчатки зри-тельного пурпура, который представляет собой соединение производного витамина А с белком опсином. Витамин А содержится в рыбьем жире , сливочном и топленом масле, в молоке, печени, почках икре рыб, морковь, шпинат, абрикосы, кра-пива. Витамин Д (эргокальциферол, антирахи-тический витамин) При недостатке витамина Д в пище у детей развивается заболевание, называемое рахитом. Характерными его признаками являются изменения скелета: костей ног, грудной клетки и позвоночника. Изменения состоят в том, что хря-щевая и новообразующаяся костная ткань не под-вергается в достаточной мере обызвествлению. Более резко выражены изменения в области соеди-нения диафиза кости с ее эпифизами. Наблюдают-ся ненормальная мягкость костей и их деформа-ция. Типичным симптомом рахита является ис-кривление костей ног, встречающееся у больных детей. При рахите резко уменьшено содержание кальция в костях. Несколько снижено также со-держание фосфора в костной ткани. У взрослых при недостатке витамина Д происходит размягче-ние костей (остеомаляция) вследствие уменьшения содержания содей кальция в костях за счет пони-женного отложения и избыточного выведения. При Д-витаминозе наблюдается отрицательный баланс кальция, т. е. выводится его больше, чем поступает с пищей. Исследования химической структуры витамина В привели, к заключению, что имеется несколько химически близких соединений, обладающих противорахитным действием. Их называют витаминами Д1, Д2, Д3, Д4, Д5. Эти соединения получают путем облучения ультрафиолетовыми лучами 7-дегидрохолестерина, содержащегося в животных жирах, и эр-гостерина, имеющегося в раститель-ных жирах. Образующиеся в результате фотохимической реакции соединения обладают очень высокой антирахитической активностью.




Витамины4


Витамин С (аскорбиновая кислота) Недостаток или отсутствие в пище вита-мина С вызывает у человека заболевание цингой (скорбутом). Авитаминоз С ? цинга ? проявляет-ся кровоточивостью, разрыхлением десен, расша-тыванием и выпадением зубов; возникают крово-излияния в мышцах, в коже и суставах; костная ткань становится более пористой, хрупкой, что может повести к переломам костей; прогрессиру-ют общая вялость, истощение, расстройства нерв-ной системы._Длительное лишение витамина С приводит к смерти или от истощения, или от при-соединяющихся инфекционных заболеваний. Это объясняется тем, что для авитаминоза С характер-на пониженная сопротивляемость организма к инфекциям. Значительно чаще, чем авитаминоз, наблюдается гипоаиталшная С, т. е. относительно недостаточное снабжение витамином С. Его про-явления таковы: вялость, легкая утомляемость, мышечная слабость, головокружение, кровоточи-вость десен, пониженная устойчивость к инфекци-онным заболеваниям. Аскорбиновая кислота уча-ствует в клеточных окислительно-восстановительных процессах и активирует рас-щепляющие белок ферменты. Суточная норма взрослого человека составляет 50 ? 75 мг аскор-биновой кислоты. При тяжелой физической рабо-те, в особенности в горячих цехах, при многих тяжелых заболеваниях и при беременности суточ-ная потребность в витамине С увеличивается. В организме многих животных витамин С синтези-руется.Аскорбиновая кислота содержится в очень многих продуктах. Особенно богаты ею капуста, томаты, лимоны и апельсины, черная смородина, перец, укроп, проросшие семена злаков, морковь, свекла, фасоль, картофель. Очень богаты аскорби-новой кислотой ягоды шиповника и незрелые грецкие орехи. Витамин Р (витамин проницаемо-сти) Термином ?витамин Р? обозначается группа растительных пигментов ? флавоноидов, отсутст-вие которых в организме влечет за собой, повыше-ние проницаемости капилляров, или хрупкость их стенки. Возникают кровоизлияния в коже и других органах. Некоторые симптомы цинги являются результатом Р-авитаминоза. Три различных веще-ства, полученные из кожуры лимона (гесперидин), из листьев гречихи (рутин) и из зеленых листьев чайного дерева, оказались обладающими действи-ем витамина Р. Их введение в организм понижает проницаемость капилляров и оказывает лечебное действие.




Витамины3


Биотин (витамин Н)

У человека при недостатке биотина наблюдаются поражения кожных покровов, нарушен аппетит, появляются слабость, сонливость. Биотин входит в состав активной группы ферментов, принимающих участие в процессах карбоксилирования ди- и три-карбоновых кислот (присоединение двуокиси уг-лерода). Вызвать биотиновый авитаминоз, исклю-чая биотин из пищи у млекопитающих, не удается, потому что этот витамин синтезируется в кишеч-нике находящимися там бактериями. Установлено, что у человека за счет всасывания биотина, обра-зующегося в кишечнике, может больше выделять-ся биотина с мочой, чем его содержится в пище. Однако биотиновый, авитаминоз может возник-нуть, если с пищей поступает в пищеварительный тракт сырой яичный белок. Это объясняется тем, что в курином белке содержится белковое тело ? авидин, которое, соединяясь с биотиноТиг, образу-ет нерастворимый и не расщепляемый пищевари-тельными ферментами комплекс. Тем самым на-рушается всасывание биотина, что и влечет за со-бой наступление авитаминоза. Недостаток биотина может возникнуть у человека при приеме больших доз сульфаниламидов, подавляющих синтез био-тина микробной флорой, кишечника. Фолиевая кислота При недостатке фолиевой кислоты в ор-ганизме нарушается кроветворение, задерживается созревание кровяных клеток в костном мозгу и переход их в кровь. В результате развиваются ане-мия и лейкопения (понижение содержания лейко-цитов в крови). Такой авитаминоз был экспери-ментально получен у морских свинок, собак, обезьян. У человека фолиевая кислота поступает в организм как содержащаяся в пищевых продуктах, так и синтезируемая микробной флорой кишечни-ка. Поэтому недостаток фолиевой кислоты ? ред-кое явление. Однако при подавлении роста микро-бов кишечника под влиянием приема больших доз некоторых медикаментов и недостатке фолиевой кислоты в пище могут возникнуть явления соот-ветствующего гиповитаминоза. Витамин В12 (ци-анкобаламин) Витамин В12 ? сложное комплекс-ное соединение порфиринового ряда, содержащее кобальт. Он участвует в обмене ряда веществ, в частности нуклеиновых кислот, и имеет важное значение для нормального кроветворения. Авита-миноз В12 проявляется в возникновении злокаче-ственного малокровия, при котором нарушается эритропоэз, т. е. образование эритроцитов, и появ-ляются расстройства функции нервной системы. Введение витамина В12 оказывает мощное лечеб-ное действие, восстанавливая кроветворную функ-цию костного мозга. Для получения такого эффек-та достаточны тысячные доли миллиграмма вита-мина В12. Введение чистого препарата витамина В12 больным злокачественным малокровием дает лечебный эффект только в случае, когда оно про-изводится посредством инъекции под кожу или в кровь, так как у таких больных этот витамин не всасывается из кишечника. Для усвоения организ-мом витамина В12 необходимо, чтобы желудоч-ные железы выделяли мукопротеид, наличие кото-рого открыто уже несколько десятилетий и кото-рый назван ?внутренним? фактором Кестла. При злокачественном малокровии в желудке нарушено образование этого фактора и поступающий с пи-щей витамин В12 не усваивается. Таким образом, авитаминоз В12, проявляющийся в злокачествен-ном малокровии, имеет вторичное происхождение, будучи обусловлен не недостатком витамина в пище, а нарушением его поступления в организм из пищеварительного тракта. Наиболее богаты витамином В12 печень и почки. Витамин В15 (пангамовая кислота) Пангамовая кислота пред-ставляет собой азотистое производное сложного эфира глюконовой и уксусной кислот, содержащее 4 метильные группы. Это вещество обнаружено в семенах многих растений. Оно выделено также из крови и печени лошади. Пангамовая кислота по-вышает использование кислорода клетками и спо-собствует окислению алкоголя. Холин Образова-ние холина в организме или поступление его в готовом виде с пищей необходимо для нормально-го обмена жиров и синтеза фосфо-липидов. При отсутствии в пище холина или содержащих его фосфолипидов (например, лецитина) у животных развивается ожирение_печени. Оно может быть быстро излечено добавлением холина к пище; со-держание жирных кислот в печени при этом уменьшается. Это объясняется тем, что при нали-чии холина происходит синтез фосфолипидов в печени; последние же быстро переносятся из пече-ни в другие органы. Холин может синтезироваться в организме из аминокислоты метионина. При введении больших количеств метионина не на-блюдается ожирения печени даже при отсутствии холина в пище. Холин служит также для образова-ния ацетилхолина.




Витамины2


К группе витаминов В принадлежат: витамин В1 (тиамин), витамин В2 (рибофлавин), витамин В6(пиридоксин), витамин В12 (цианкобаламин), витамин РР (никотинамид), пантотеновая кислота, биотин, фолиевая кислота, холин и некоторые дру-гие вещества. К жирорастворимым витаминам относятся: витамины А1 и А2 (ретинол и дегидро-ретинол), витамин Д (эргокальциферол) , витамин Е (токоферол), витамин К (филлохинон). Многие витамины быстро разрушаются в организме чело-века и не накапливаются в больших количествах, поэтому человек нуждается в постоянном поступ-лении их с пищей. Это в особенности относится к витаминам А, В, В1 В2, РР и С. Витамин В1 (тиа-мин) При отсутствии развивается авитаминоз, известный под названием болезни Бери-бери. Ха-рактерными признаками этого авитаминозна яв-ляются поражение нервной системы, вследствие чего возникают нарушения движении, в частности расстройство ходьбы и параличи. Нарушения об-мена веществ при авитаминозе связаны с тем, что из витамина В1 (тиамина) в организме образуется активная группа ферментов карбоксилазы и дегид-разы. Карбоксилаза катализирует реакцию расще-пления пировиноградной кислоты с образованием уксусного альдегида; дегидраза участвует в рас-щеплении пировиноградной кислоты до уксусной. Недостаток или отсутствие тиамина препятствует образованию этих ферментов, что и вызывает на-рушение процессов обмена в разных органах, в том числе и в нервной системе. При авитаминозе В1 нарушаются обмен аминокислот, ресинтез уг-леводов, образование ацетилхолина в нервной системе. Наиболее богаты: дрожжи, рисовые отру-би, пшеница (проростки ее), овсяная мука, грецкие орехи, говяжья печень, яичный желток, бобы.

Витамин В2 (рибофлавин) При отсутствии в пище витамина В2 происходит задержка роста, поражение кожных покровов и глаз. Организм животных не синтезирует рибофлавина и потому необходимо поступление его с пищей. Запасы это-го витамина в организме невелики, так как при введении витамина в больших количествах с пи-щей возрастает и выведение его из организма. Не-обходимые количества рибофлавина для человека составляют около 2 мг в сутки. Рибофлавин со-держится в большом количестве_в_дрожжах, в томатах, в шпинате, в капусте, в зернах злаков, в некоторых органах животных (почках, печени, мозгу). Поскольку рибофлавин очень широко рас-пространен в тканях животных и растений, рибоф-лавиновый авитаминоз встречается у человека крайне редко. При этом авитаминозе у человека появляется воспалительное поражение слизистой губ и возникают на ней трещины, покрывающиеся корочкой. Наблюдаются также поражения кожных покровов и роговицы глаз, заканчивающиеся в тяжелых случаях ее помутнением. Антипеллагри-ческий фактор (никотинамид ? витамин РР) Ни-котиновая кислота и ее амид являются витамином, отсутствие которого приводит к тяжелому заболе-ванию человека ?пелларге. При заболевании пел-лагрой у людей наблюдаются ?три Д? ? три груп-пы симптомов, обозначения которых начинаются с буквы Д: дерматит ? поражение кожных покро-вов; диарея ? понос и деменция ? нарушение психики. Пеллагра излечивается небольшими до-зами никотиновой кислоты. Витамин В6 (пири-доксин) Витамин В6 представляет собой группу родственных соединений. Из них наибольшее зна-чение для организма имеет пиридоксин, превра-щающийся в организме в пиридоксальфосфат, являющийся активной группой ряда фермен-тов.При отсутствии пиридоксина в пище живот-ных наблюдали поражения кожи дерматит, изме-нения состава крови (анемию и уменьшение со-держания лимфоцитов) и судороги. Пиридоксин синтезируется бактериями кишечника. Поэтому при отсутствии пиридоксина в пище организм человека обычно не испытывает недостатка в этом витамине. Однако если развитие кишечных бакте-рий угнетено современными мощными антибиоти-ками, то могут возникнуть явления авитаминоза.

Суточная потребность человека в пиридоксине составляет около 2? 4 мг. Этим витамином бога-ты дрожжи, печень, почки, мышцы. Пантотеновая кислота Пантотеновая кислота имеет значение для роста всех клеток и очень широко распространена .Недостаток в пантотеновой кислоте у эксперимен-тальных животных приводит к задержке роста, падению веса тела, патологическим изменениям кожных покровов,поседению волос, анемии, пора-жению надпочечников , у собак возникают судоро-ги, приводящие к смерти. Суточная потребность человека в пантотеновой кислоте составляет 5?10 мг; она полностью удовлетворяется при нормаль-ном смешанном питании.




Витамины1


Витаминами называют различные по химической природе органические веществ, не относящиеся к белкам, жирам, углеводам или продуктам их рас-пада, необходимые для питания человека и живот-ных.Они оказывают сильное и в известной мере специфическое влияние на рост, обмен веществ и физиологическое состояние организма. Витамины выполняют в организме различные каталитические функции и требуются в ничтожно малых количе-ствах. В организме животных, для которых необ-ходимо поступление с пищей определенного вита-мина, последний или совсем не образуется, или же образуется в недостаточных для удовлетворения физиологических потребностей количествах. Ис-точником витаминов в основном являются расте-ния, в кот. образуются или сами витамины, или же вещества, преобразуемые в организме животных в витамины, т. е. так называемые провитамины. Че-ловек получает витамины с пищей растительного или животного происхождения. Наличие витами-нов в пищевых продуктах животного происхожде-ния обусловлено тем, что витамины, получаемые с пищей или синтезируемые из провитаминов, могут накапливаться в некоторых органах животных. Человек нуждается 16-18 витаминах . Большую их часть организм должен получать с пи-щей.Некоторые витамины синтезируются микроб-ной флорой кишечника_всасываются, поэтому даже при их отсутствии организм не испытывает недостатка в этих витаминах. Различные витамины и по своей химической структуре и по своему дей-ствию не имеют между собой ничего общего. Часть витаминов служит в организме, источником образования активных так называемых простети-ческих групп ферментов. В некоторых случаях при этом происходит фосфорилирование витаминов. Активная группа, в состав которой входит опреде-ленный витамин, вступает затем в соединение с белком приобретающим ферментные функ-ции.Обнаружение подобных фактов объяснило, во-первых механизм влияния витаминов на процессы обмена веществ и, во-вторых, объяснило, почему витамины необходимы в малых количествах. При отсутствии в пище того или иного витамина воз-никает патологическое состояние, называемое авитаминозом, а при недостаточном его содержа-нии ? гиповитаминозом. Различные авитаминозы и гиповитаминозы (например; цинги, рахит; пелла-гра, полиневрит и др.) резко различаются по кли-нической картине и представляют собой совер-шенно разные заболевания. Каждое из них может быть предупреждено или излечено введением в организм соответствующего Витами-на.Авитаминозы и гиповитаминозы могут возник-нуть даже при наличии витаминов в пище в тех случаях, когда нарушено их всасывание (при забо-леваниях пищеварительного тракта) или использо-вание в организме. Такие авитаминозы и гипови-таминозы называют вторичными. Все витамины делят на две большие группы: 1) растворимые в воде, 2) растворимые в жирах. К водорастворимым витаминам относятся: большая группа витаминов В, витамин С (аскорбиновая кислота) и витамин Р.




МЕХАНИЗМЫ ТЕПЛООТДАЧИ


Отдача тепла организмом осуществляется путем излучения и испарения. Излучением теряется примерно 50-55% шла в окружаю-щую среду путем лучеиспускания за счет ин-фрасной части спектра. Количество тепла, рассеиваемого организмом (окружающую среду с излучением, пропорционально пло-щади поверхности частей тела, которые со-прикасаются с воздухом, и разностью сред-них значений температур кожи и окружаю-щей среды. Отдача шла излучением прекра-щается, если выравнивается температура ко-жи и окружающей среды.

Теплопроведение может происходить путем кондукции и испареня. Кондукцией тепло теряется при непосредственном контакте уча-стков тела человека с другими физическими средами. 1ри этом количество теряемого теп-ла пропорционально разнице средних темпе-ратур контактирующих поверхностей и вре-мени теплового контакта. Конвекция? спо-соб теплоотдачи организма, осушествляемый путем переноса тепла движущимися частица-ми воздуха. Конвекцией тепло рассеивается при обтекании поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура воздуха. Движение воздушных потоков (ветер, вентиляция) увеличивает количество отдаваемого тепла. Путем тепло-проведения организм теряет 15-20% тепла, при этом конвекция представляет более об-шинный механизм теплоотдачи, чем кондук-ция.

Теплоотдача путем испарения ? это способ рассеивания организмом тепла (около 30%) в окружающую среду за счет его затраты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и слизистых дыхательных путей. При температуре внешней среды 20" испарение

влаги у человека составляет 600-800 г в су-тки. При переходе в 1 г воды организм теряет 0.58 ккал тепла. Если внешняя темпер пре-вышает среднее значение температуры кожи, то организм отдает во внешнюю среду тепло излучением и проведением, а нас поглощает тепло извне. Испарение жидкости с поверх-ности происходит при влажности воздуха менее 100%.


МЕХАНИЗМЫ ТЕПЛООБРАЗОВАНИЯ


Образование тепла в организме происходит главным образом в результате химических реакций обмена веществ. При окислении пи-щевых компонентов и других реакций ткане-вого метаболизма образуется тепло. Величина теплообразования находится в тесной связи уровнем метаболической активности орга-низма. Поэтому теплопродукцию называют также химической терморегуляцией.

Химическая терморегуляция имеет особо важное значение поддержания постоянства температуры тела в условиях охлаждения При понижении температуры окружающей среды происходит увеличение интенсивности обмена веществ и, следовательно, тепле разо-вания. У человека усиление теплообразования отмечается в 1 случае, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры или зоны комфорта. В обычной легко одежде эта зона находится в пределах 18-20?, а для обнаженного человека ?28?С.

Суммарное теплообразование в организме происходит в ходе химических реакций об-мена веществ (окисление, гликолиз), что ее составляет так называемое первичное тепло и при расходов энергии макроэргических со-единений (АТФ) на выполнение раб (вторич-ное тепло). В виде первичного тепла рас-сеивается 60-70% энергии. Остальные 30-40% после расщепления АТФ обеспечивают рабо-ту мышц, различные процессы су секреции и др. Но и при этом та или иная часть энергии переход затем в тепло. Таким образом, и вто-ричное тепло образуется вследствие экзотер-мических химических реакций, а при сокра-щении! щечных волокон?в результате их трения. В конечном итоге переходит в тепло или вся энергия, или подавляющая ее часть.

Наиболее интенсивное теплообразование в мышцах при их сокращении Относительно небольшая двигатели активность ведет к уве-личению теплообразования в 2 раза, а тяжеля

работа ? в 4-5 раз и более. Однако в этих условиях существенно возрастают потери тепла с поверхности тела.

При продолжительном охлаждении организ-ма возникают непроизвольные периодические сокращения скелетной мускулатуры. При этом почти вся метаболическая энергия в мышце освобождается в виде тепла. Актива-ция в условиях холода симпатической нерв-ной системы стимулирует липолиз в жировой ткани. В Кровоток выделяются и в после-дующем окисляются с образованием большо-го количества тепла свободные жирные ки-слоты. Наконец, значение теплопродукции связано с усилением функций надпочечников и щитовидной железы. Гормоны этих желез, усиливая обмен веществ, вызывает повышен-ное теплообразование. Следует также иметь в виду, что все физиологические механизмы, которые регулируют окислительные процес-сы, влияют в то же время и на уровень тепло-образования.






ТЕПЛОВОЙ ОБМЕН




Способность организма человека сохранять постоянную температуру обусловлена слож-ными биологическими и физико-химическими процессами терморегуляции. В отличие от холоднокровных (пойкилотерм-ных) животных, температура тела теплокров-ных (гамойотермных) животных при колеба-ниях температуры внешней среды поддержи-вается на определенном уровне, наиболее выгодно для жизнедеятельности организма. Поддержание теплового баланс осуществля-ется благодаря строгой соразмерности в обра-зовании тепла и в ее отдаче. Величина тепло-образования зависит от интенсивности хими-ческих реакций, характеризующих уровень обмена веществ. Теплоотдача регулируется преимущественно физическими процессами (теплоизлучение, теплопроведение, испаре-ние).

Температура тела человека и высших живот-ных поддерживается на относительно посто-янном уровне, несмотря на колебания температуры внешней среды. Это постоянство тем-пературы тела носит название изотермии. Изотермия в процессе онтогенеза развивается постепенно.

Постоянство температуры тела у человека может сохранят лишь при условии равенства теплообразования и теплопотери организма. Это достигается посредством физиологиче-ских терморегуляции, которую принято раз-делять на химическую и физическую. Спо-собность человека противостоять воздейст-вию тепла и холода, сохраняя стабильную температуру тела, имеет известные пределы. При чрезмерно низкой или очень высокой температуре среды защитные терморегуляци-онные механизмы оказывав недостаточными, и температура тела начинает резко падать или повышаться. В первом случае развивается состояние гипотермии, втором? гипертер-мии.






ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ4


Выделение кожного сала и молока

Сальные железы

К поту примешивается на поверхности кожи некоторое количество сала, отделяемого сальными железами кожи. Кожное сало смяг-чает кожу и смазывает волосы. В момент вы-деления кожное сало жидко, но быстро густе-ет. Оно состоит главным образом из ней-тральных жиров. Под влиянием кислот пота кожное сало разлагается, причем образуются жирные кислоты с характерным запахом.

Сальные железы кожи расположены большей частью вблизи волос; отверстия их протоков открываются в волосяной мешок. Сальные железы относятся к так называемым голок-ринным железам, деятельность которых свя-зана с разрушением железистых клеток. Сальные железы имеют вид ветвистых меш-ков, покрытых оболочкой; стенки этих меш-ков состоят из многослойного эпителия. По мере того как этот эпителий растет, его клет-ки перемещаются все ближе к просвету желе-зы, подвергаются жировому перерождению и гибнут. Сальные железы иннервируются сим-патическими нервами.

Молочные железы и отделение молока

Женское молоко содержит белки, жиры, уг-леводы, витамины А, В, С, В, минеральные вещества (Са, Мg, Р и др.) и 87% воды. В мо-локе имеются бактерицидные вещества и ан-титела, способствующие возникновению пас-сивного иммунитета у ребенка, питающегося этим молоком.

Белки молока ? казеин, лактоальбумин и лактоглобулин ? содержат все необходимые организму аминокислоты в нужных пропор-циях. Это обстоятельство, а также высокая усвояемость белков молока делают его весьма полноценным пищевым продуктом. Однако в молоке содержится мало железа и поэтому оно не может длительное время служить единственным источником питания.

Молоко вырабатывается молочными железа-ми, которые развиваются под влиянием жен-ского полового гормона ? эстрогена,?а также гормона роста гипофиза. Созревание железистого эпителия и подготовка его к сек-реции осуществляются благодаря влиянию другого женского полового гормона ? про-гестерона. Большое количество эстрогена и прогестерона, вырабатываемых плацентой и циркулирующих в крови во время беременно-сти, обеспечивает развитие молочных желез и их подготовку к секреции молока. Сама же секреция возникает под влиянием гормона пролак-тина (лактогенного, или маммотроп-ного, гормона), вырабатываемого передней долей гипофиза.

Эстрогены и прогестерон тормозят продук-цию пролактина, без которого молоко не про-дуцируется. Резкое падение содержания эст-рогенов и прогестерона в крови после родов, вызванное удалением из организма выраба-тывающей их плаценты, ведет к тому, что тормозящее влияние этих гормонов на гипо-физ устраняется и он начинает синтезировать значительные количества пролактина. Под влиянием последнего в молочной железе на-чинается секреция молока.

Выработка молока под влиянием пролакти-на_происхрдит непрерывно, однако его выде-ление возникает только в момент кормления ребенка. Для того чтобы молоко начало вы-деляться, необходим переход его из альвеол молочной железы в молочные протоки. Этот переход осуществляется благодаря сокраще-нию миоэпителиальных клеток, окружающих альвеолы железы, которое регулируется сложным нервно-гуморальным путем.

Сосательные движения ребенка раздражают чувствительные нервные окончания соска. Возникающие при этом нервные импульсы рефлекторно через гипоталамус возбуждают секрецию задней доли гипофиза. Выделяю-щийся в ней гормон окситоцин приносится с током крови к мио-эпителиальным клеткам железы, вызывая их сокращение, выход мо-лока из альвеол в молочные ходы и его выде-ление.

Таким образом, сосательные движения ре-бенка оказывают рефлекторное стимулирую-щее влияние на выделение молока, но благо-даря включению гуморального механизма само выделение начинается не сразу, а через несколько десятков секунд после начала со-сания.

Нервная система регулирует не только выде-ление молока, но и его выработку. Нормаль-ной секреции молока способствует хорошее самочувствие и настроение матери. Тяжелые психические переживания, страх, подавлен-ное настроение уменьшают секрецию молока и могут привести к полному угнетению сек-реции.


ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ4


Потоотделение

Потовые железы, осуществляя секрецию пота, имеют значение:

1) в выделении продуктов распада, образующихся в процессе обмена;

2) в терморегуляции, так как испаре-ние пота с поверхности кожи яв-

ляется фактором теплоотдачи; 3) в осморегу-ляции, т. е. в поддержании

постоянства осмотического давления путем выделения воды и солей.

Потовые железы заложены в соединительнот-канной подкожной клетчатке и распростране-ны на поверхности тела неравномерно. Наи-более велико количество их на ладонях, по-дошвах и подмышками, где на 1 см2 кожи имеется 400?500 потовых желез.

Количество, состав и свойства пота

Пот обычно содержит 0,7?2% плотных ве-ществ; из них 0,4?1% неорганических и 0,31% органических соединений. Пот содер-жит мочевину (концентрация ее равна 0,03?0,05%), мочевую кислоту, аммиак, гиппуро-вую кислоту, индикан. Кроме них, имеются безазотистые органические соединения. Так, у больных сахарным диабетом пот содержит глюкозу.

Реакция пота слабо щелочная; на по-верхности тела пот разлагается и из содержащихся в нем жиров образуются летучие жирные кислоты, вследствие чего он становится кислым. Количество пота в условиях температурного комфорта составляет в среднем 500 мл в сутки. С этим количеством пота выделяется около 2 г хлористого натрия и около 1 г азота. Пот вы-деляется непрерывно, но обычно он испаря-ется тотчас же по выделении на поверхность кожи.

Несмотря на различия состава пота и мочи, потовые железы до некоторой степени могут замещать почки в тех случаях, когда вследст-вие заболевания почек количество выделяе-мой мочи уменьшается. В этих случаях пото-вые железы выделяют вдвое?втрое больше пота, чем обычно; кроме того, изменяется самый состав пота ? он содержит больше мочевины.

Потоотделение при разных условиях

Усиленное потоотделение происходит в ус-ловиях высокой температуры внешней среды. При пребывании исследуемого в специальной камере, в которой температура воздуха была равна 50?60?, выделялось за 1,5 часа 2,5 л пота. Потоотделение усиливается и при дру-гих воздействиях, повышающих температуру тела, например при интенсивной мышечной работе, когда резко увеличивается теплопро-дукция вследствие усиления обмена веществ.

Потоотделение увеличивается после поступ-ления большого количества жидкости в орга-низм. Особенно сильно возрастает потоотде-ление после горячих напитков. Обеднение организма водой, например при поносах, уменьшает потоотделение. Эти факты служат доказательством участия потовых желез в регулировании водного баланса организма.

Потоотделение наблюдается часто при пси-хическом возбуждении, при многих эмоцио-нальных состояниях ? гневе, страхе, боли. Этим объясняется выражение ?от страха хо-лодный пот выступил? (?холодным? этот пот называется потому, что одновременно с ним происходит сужение сосудов, ведущее к ох-лаждению кожи вследствие уменьшенного кровоснабжения ее). Это указывает на влия-ние коры больших полушарий мозга на пото-отделение. Кроме спинномозговых центров потоотделения, существует главный центр потоотделения в продолговатом мозгу, кото-рый в свою очередь связан с высшими вегета-тивными центрами обмена веществ, располо-женными в гипоталамусе

Потоотделение происходит рефлекторно. При действии высокой тем

пературы окружающего воздуха рефлекс воз-никает вследствие раздраже-

ния воспринимающих тепло кожных нервных окончаний.




ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ3


Количество, состав и свойства мочи

Количество мочи. Общее количество мочи, выделяемой человеком в сутки, колеблется в широких пределах, составляя в среднем 1,5 л.

При значительном потоотделении, например в условиях высокой температуры окружаю-щей среды, количество мочи уменьшается вследствие потери воды с потом.

Состав мочи. Почки представляют собой главный путь для выведения из тела азоти-стых продуктов распада белка ? мочевины, мочевой кислоты, аммиака, пуриновых осно-ваний, креатина, индикана.

Большая часть того аммиака, который выде-ляется с мочой (содержание его в моче около 0,04%), образуется в самих почках.

Креатин, который образуется из фосфокреа-тина, распадающегося в мышцах во время сокращения, переходит в выделяющийся с мочой (в количестве 0,075%) креатинин.

Кроме упомянутых выше азотистых продук-тов, в моче также находятся некоторые про-изводные продуктов гниения белков: индола, скатола, фенола, образующихся в кишечнике под действием гнилостных бактерий. В пече-ни эти вещества обезвреживаются путем об-разования парных соединений с серной ки-слотой. В мочу они поступают в виде индок-сил-серной (индикан), скатоксил-серной, ок-сифенил-уксусной и оксифенил-пропио-новой кислот.

Нерасщепленные белки в нормальной моче отсутствуют

Среди органических соединений небелкового происхождения в моче встречаются: соли щавелевой кислоты, поступающие в организм с пищей, в особенности с растительной, и отчасти образующиеся в самом организме; молочная кислота, выделяющаяся после ин-тенсивной мышечной деятельности; ацетоно-вые тела, образующиеся при диабете , при превращении в организме жирев в сахар.

Кроме этих органических веществ, в моче содержатся пигменты, от которых зависит желтый цвет мочи. Эти пигменты образуются из билирубина желчи в кишечнике, где били-рубин превращается в уробилин и урохром, которые частично всасываются в кровь ки-шечной стенкой и выделяются почками.




ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ2


Функция почек

Почки выделяют из организма различные образующиеся в нем продукты обмена ве-ществ и многие чужеродные и ядовитые ве-щества, поступающие из внешней среды, и выполняют еще ряд других функций: они участвуют в регуляции водного баланса, ки-слотно-щелочного равновесия, баланса на-трия, калия, хлора, фосфора и других мине-ральных веществ в организме, синтезируют некоторые химические соединения, образуют ренин?физиологически активное вещество, влияющее на уровень артериального давле-ния. Основной функцией почек является об-разование мочи.

Нефрон и его кровоснабжение

Почка имеет сложное строение и состоит примерно из 1 миллиона структурных и функциональных единиц ? нефронов. Меж-ду нефронами находится соединительная ткань.Функциональной единицей нефрон яв-ляется потому, что _он способен осуществить всю совокупность процессов, результатом которых является образование мочи.Каждый нефрон начинается небольшой капсулой, имеющей форму двухстенной чаши (капсула Шумлянского-Боумена), внутри которой на-ходится клубочек капиляров (мальпигиев клубочек). Между стенками капсулы имеется полость, от которой начинается просвет ка-нальца. Внутренний листок капсулы образо-ван плоскими мелкими эпителиальными клетками. Эти клетки, между которыми име-ются щели, расположены на базальной мем-бране, состоящей из трех слоев молекул.В клетках эндотелия капилляров мальпигиевого клубочка имеются отверстия диаметром око-ло 0,1 мк. Таким образом, барьер между кро-вью, находящейся в капиллярах клубочка, и полостью капсулы образован тонкой базаль-ной мембраной. От полости капсулы отходит мочевой каналец, имеющий вначале извитую форму, ? извитой каналец первого порядка. Дойдя до границы между корковым и мозго-вым слоем, каналец суживается и выпрямля-ется. В мозговом слое почки он образует пет-лю Генле и возвращается в корковый слой почки. Таким образом, петля Генле состоит из нисходящей, или проксимальной, и восхо-дящей, или дистальной, части.В корковом слое почки или на границе мозгового и кор-кового слоев прямой каналец вновь приобре-тает извитую форму, образуя извитой каналец второго порядка. Последний впадает в вы-водной проток?собирательную трубку. Зна-чительное количество таких собирательных трубок, сливаясь, образует общие выводные протоки, которые проходят через мозговой слой почки к верхушкам сосочков, высту-пающим в полость почечной лоханки.




ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ


выделительные процессы представляют со-бой конечные звенья обмена веществ орга-низма; непосредственным результатом их является удаление из организма продуктов распада, не используемых далее организмом. Органами выделения у человека являются почки, потовые железы, легкие, кишечник.

Легкие являются органами выделения, поскольку через них вы-дятся из организ-ма углекислота, вода и некоторые летучие вещества, например пары эфира и хлорофор-ма при наркозе, пары алкоголя при опьяне-нии. Кишечник выделяет из организма неко-торые соли тяжелых металлов, а также про-дукты превращения желчных пигментов. На-ряду с выделением из организма конечных продуктов обмена, органы выделения имеют значение и для поддержания постоянства со-става и свойств внутренней среды организма. Так, они участвуют в осморегуляции, т. е. сохранении постоянства осмотического давления (изоосмия), и в сохранении посто-янства ионного состава (изоиония) внутрен-ней среды организма.

Выделительные органы ? почки, легкие, по-товые железы ? имеют важное значение и в поддержании постоянства концентрации во-дородных ионов в организме.

Поскольку испарение воды с поверхности кожи и альвеол легких понижает температуру тела, потовые железы и легкие имеют значе-ние и в терморегуляции.

Особое место среди органов выделения зани-мают сальные и молочные железы. Выделяе-мые ими вещества ? кожное сало и молоко ? не являются конечными продуктами обме-на веществ и имеют определенное физиоло-гическое значение: молоко как продукт пита-ния для новорожденных, а кожное сало для смазывания кожи.




ПРОЦЕСС МОЧЕОБРАЗОВАНИЯ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ




Согласно современным представлениям, об-разование конечной мочи является результа-том трех процессов: фильтрации, реабсорб-ции и секреции.

Процесс фильтрации воды и низкомолеку-лярных компонентов плазмы через стенки капилляров клубочка происходит только в том случае, если давление крови в капиллярах (около 70 мм рт. ст.) превышает сумму онко-тического давления белков плазмы (около 30 мм рт. ст.) и давления жидкости (около 20 мм рт. ст.) в капсуле клубочка. Таким образом, эффективное фильтрационное давление, оп-ределяющее скорость клубочковой фильтра-ции, составляет около 20 мм рт ст.

Фильтрат, поступивший в капсулу Шумлян-ского-Боумена, составляет первичную мочу, которая по своему содержанию отличается от состава плазмы только отсутствием белков. В сутки через почки человека протекает 1500-1800 л крови, и из каждых Юл крови, прохо-дящей через капилляры клубочков, образует-ся около 1 л фильтрата, что составляет в те-чение суток 150-180 л первичной мочи. Такая интенсивная фильтрация возможна только в условиях обильного кровоснабжения почек и при особом строении фильтрационной по-верхности капилляров клубочка, в которых поддерживается высокое давление крови.

Канальцевая реабсорбция или обратное вса-сывание происходит в извитых канальцах и петле Генле, куда поступает образовавшаяся первичная моча. Из 150-180 л первичной мо-чи реабсорбируется около 148-178 л воды. В почечных канальцах остается небольшое ко-личество жидкости ? вторичная (конечная) м о ч а, с уточный объем которой равен около 1.5л. Через собирательные трубки, почечные лоханки и мочеточники она поступает в мочевой пузырь. Такое значительное обратное всасывание объясняется тем, что общая сум-марная площадь канальцев почек человека составляет 40-50 м2, а длина всех извитых канальцев достигает 80-100 км. Длина ка-нальцев одного нефрона не превышает 40-50 мм. Реабсорбции подвергаются кроме воды многие необходимые для организма органи-ческие (глюкоза, аминокислоты, витамины) и неорганические (ионы К+, N3*, Са2+, фосфа-ты) вещества.

Канальцевая секреция осуществляется клет-ками канальцев, которые также способны выводить из организма некоторые вещества. Такие вещества слабо фильтруются или со-всем не проходят из плазмы крови в первич-ную мочу (некоторые коллоиды, органиче-ские кислоты). Механизм канальцевой секре-ции состоит в том, что клетки эпителия неф-рона захватывают названные вещества из крови и межклеточной жидкости и переносят их в просвет канальца. Другой вариант ка-нальцевой секреции заключается в выделении в просвет канальцев новых органических ве-ществ, синтезированных в клетках нефрона (мочевина, мочевая кислота, уробилин и др.). Скорость каждого из этих процессов регули-руется в зависимости т состояния организма и характера воздействия на него.

Регуляция мочеобразования осуществляется нейрогуморальным путем. Высшим подкор-ковым центром регуляции мочеобразования является гипоталамус. Импульсы от рецепторов почек по симпатическим нервам посту-пают в гипоталамус, где вырабатывается ан-тидиуретический гормон (АДГ) или вазо-прессин, усиливающий реабсорбцию воды из первичной мочи и являющийся основным компонентом гуморальной регуляции. Этот гормон поступает в гипофиз, там накаплива-ется и затем выделяется в кровь. Повышение секреции АДГ сопровождается увеличением проницаемости извитых канальцев и собира-тельных трубок для воды. Усиленная реаб-сорбция воды при недостаточном ее поступ-лении в организм приводит к снижению диу-роеза; моча при этом характеризуется высокой концентрацией находящихся в ней ве-ществ. При избытке воды в организме осмо-тическое давление плазмы падает. Через ос-мо- и ионорецепторы гипоталамуса и почек происходит рефлекторное снижение продук-ции АДГ и его поступления в кровь. В этом случае организм избавляется от избытка воды путем выделения большого количества мочи низкой концентрации. Существенное значе-ние в гуморальной регуляции мочеобразова-ния принадлежит гормону коры надпочечни-ков альдостерону (из группы минерало-кортикоидов), который увеличивает реаб-сорбцию ионов Nа* и секрецию ионов К+, уменьшая диурез.

Нервная регуляция мочеобразования выраже-на слабее, чем гуморальная, и осуществляется как условнорефлекторным, так и безус-ловнорефлекторным путем. В основном она происходит благодаря рефлекторным измене-ниям просвета почечных сосудов под влияни-ем различных воздействий на организм. Это ведет к сдвигам почечного кровотока и, сле-довательно, процесса мочеобразования. Ус-ловнореф-лекторное повышение диуреза на индифферентный раздражитель, подкреплен-ное повышенным потребление воды, свиде-тельствует об участии коры больших полу-шарий в регуляции мочеобразования. Следует иметь в виду, что почки обладают высокой способностью к

саморегуляции. Выключение высших корко-вых и подкорковых центров регуляции не приводит к прекращению мочеобразования.


КОЖА И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ2


Чувство боли воспринимается специальными свободными нервными окончаниями. Число болевых рецепторов в коже человека очень велико, примерно 100?200 на 1 см2 кожной поверхности. Общее число таких рецепторов достигает 2?4 млн. Место восприятия боли человек определяет довольно точно. Чувство боли нервные окончания воспринимают не только в коже, но и в слизистых и серозных оболочках, во внутренних органах. Нередко чувство боли ощущается не только в повреж-денном органе, но и в других частях тела, например в определенных участках кожи. Такие боли называют отраженными, ирра-диирующими. Например, при спазме венеч-ных (коронарных) артерий сердца (ише-мической болезни сердца) боли определяются не только в сердце (за грудиной), но и в об-ласти левой лопатки, в руке.

Болевые ощущения имеют большое значение, так как они возникают при повреждениях тканей органов, как сигналы об опасности, включающие защитно-оборонительные меха-низмы (повышение тонуса мышц, учащение сердцебиения, дыхания). Усиливается выде-ление гормонов, участвующих в мобилизации защитных сил организма (гормонов надпо-чечных желез ? адреналина, кортикостерои-дов).

Нервные импульсы, возникшие в рецепторах кожи, поступают не только в спинной мозг, в его чувствительные и двигательные центры, которые участвуют в образовании автомати-ческих, подсознательных, защитных, оборо-нительных рефлексов на уровне сегментов спинного мозга. Имеется в виду отдергива-ние, например, руки при ожоге или уколе. Здесь болевой или температурный импульсы передаются на чувствительные ядра задних рогов спинного мозга, из него ? в двигатель-ные ядра передних рогов. Соответствующие двигательные импульсы по аксонам двига-тельных нейронов передних рогов поступают к мышцам. Одновременно чувствительные импульсы от кожных рецепторов через чувст-вительные ядра задних рогов спинного мозга или черепных нервов по проводящим путям через таламус направляются к корковому концу анализатора общей чувствительности, к нейронам постцентральной извилины. В коре полушарий большого мозга, в постцен-тральной извилине, происходит высший ана-лиз, сознательное восприятие всех тех чувств (тактильных, температурных болевых), кото-рые воспринимаются соответствующими кожными рецепторами. Для осознанных дей-ствий в ответ на поступившие в постцен-тральную извилину нервные импульсы из этой извилины по ассоциативным волокнам передаются в эффекторные (двигательные, секреторные) центры коры большого мозга (в предцентральную извилину) или в другие, подкорковые центры.


КОЖА И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ1


Кожа выполняет многообразные функции: защитную, терморегуляционную, дыхатель-ную, обменные. Железы кожи вырабатывают пот, кожное сало. С потом у человека в обыч-ных условиях в течение суток выделяются около 500 мл воды и растворенные в ней со-ли, конечные продукты азотистого обмена. Кожа активно участвует в обмене витаминов Особенно важен синтез витамина О под влиянием ультрафиолетовых лучей. Площадь кожного покрова взрослого человека достига-ет 1,5?2 м2. Эта поверхность является об-ширным рецепторным полем тактильной, болевой, температурной, кожной чувстви-тельности. Различные воздействия восприни-мают расположенные в коже терморецепто-ры, механорецепторы, ноцицепторы. Первые воспринимают изменение температуры, вто-рые ? прикосновения к коже, третьи ? бо-левые раздражения. Тела чувствительных нейронов, по дендритам которых распростра-няются импульсы от таких рецепторов, зале-гают в спинномозговых узлах и чувствитель-ных узлах черепных нервов.

Кожная чувствительность. Расположенные на разной глубине в коже нервные окончания воспринимают прикосновения, температур-ное чувство, чувство боли. Каждое воздейст-вие воспринимается специальными рецепто-рами, отличающимися друг от друга своими формой и строением. Распределены рецепто-ры неравномерно, их много в коже кончиков пальцев рук, ладоней, подошв, губ, наружных половых органов. Намного меньше рецепто-ров в коже спины. Значение кожной чувстви-тельности в жизни человека очень велико.

Прикосновение и давление (тактильную чув-ствительность) воспринимают расположен-ные в коже примерно 500 000 рецепторов. Это механорецепторы, к которым принадле-жат и свободные нервные окончания, прони-кающие в эпидермис и воспринимающие дав-ление, и несвободные окончания (инкапсули-рованные ? имеющие капсулу). К несвобод-ным чувствительным нервным окончаниям относятся расположенные в собственно коже крупные пластинчатые тельца (Фатгера?Паччини), осязательные тельца (Мей-снера).

Чувства осязания и давления позволяют не только узнавать предметы, но и определять их форму, размеры, характер материала, из которого эти предметы сделаны.

Температурное чувство (чувство холода и теплоты) воспринимается разными рецепто-рами. Одни из них возбуждаются действием холода на нервные тельца (колбы Крау-зе), другие ? действием тепла на луковицеобраз-ные тельца (Гольджи?Маццони). Холодовые рецепторы, проникающие между клетками эпидермиса, расположены более поверхност-но, чем тепловые. Холодовых рецепторов намного больше (около 250 000), чем тепло-вых (около 39000). Кожа конечностей (рук, ног), особенно открытые места, менее чувст-вительна, чем кожа туловища (закрытые мес-та). Рецепторы, воспринимающие темпера-турные воздействия, приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды (воздуха, воды), как бы ?привыкают?. Так, например, вначале очень горячая вода посте-пенно воспринимается как менее горячая, даже просто теплая. ?Привыкает рука или нога и к холодной воде.




ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ3


Механизм влияния гормонов на клеточную активность зависит от их способности связы-ваться с рецепторами клеток-мишеней. Влия-ние пептидных гормонов и производных аминокислот осуществляется путем их связы-вания со специфическими рецепторами на поверхности клеточных мембран, что вызы-вает цепную реакцию биохимических преоб-разований в клетках. Стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы, обладающие способностью проникнуть через клеточную мембрану, образуют в цитоплазме комплекс со специфическими рецепторами, который проникает в клеточное ядро и морфогенети-ческие эффекты образования ферментов и |видоспецифичных белков, а также усиление энергообразования в митохондриях, транс-порта глюкозы и аминокислот и другие изме-нения в жизнедеятельности клеток.

В клетках-мишенях имеются механизмы для саморегуляции собогненных реакций на гор-мональные воздействия. При избытке моле-кул гормона уменьшается число свободных рецепторов клетки для их связывания, и тем самым снижается чувствительность клетки к действию гормона, а при недостатке гормо-нов ? увеличение числа С1юбодных рецеп-торов повышает клеточную восприимчивость.

Почти для всех гормонов выявлены отчетли-вые суточные колебания их содержания в крови. Большей частью происходит увеличе-ние их концентрации в дневное время и уменьшение в ночное время. Однако в этой периодике имеются специфические особен-ности ? тик, максимальное содержание гор-мона роста в крови наблюдается поздним ве-чером, в начальные стадии сна, а гормонов надпочечников глюкокортикоидов?в утрен-ние часы


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ2


Специфичность вызываемых ими функцио-нальных эффектов. Быстрое разрушение гор-монов (например, период полураспада крови адреналина и норадреналина ? около 0.5-2.5 мин, большей части гормонов гипофиза ?10-15 мин).

Эндокринные железы должны постоянно вы-рабатывать гормоны, чтобы, несмотря на бы-строе разрушение, поддерживать необходи-мую их концентрацию в крови. Сохранение нормального уровня каждого гормона и их соотношений в организме регулируется особь! ми нервными и гуморальными меха-низмами отрицательной обрат ной связи: при избытке в крови какого-либо гормона или образуема под его воздействием веществ сек-реция этого гормона соответствует щей желе-зой снижается, а при недостатке ? увеличи-вается. Нарушения деятельности эндокрин-ных желез могут проявляться в их чрезмер-ной активности ? гиперфункции или ослаб-лении активности? гипофункции, что при-водит к снижению работоспособности, раз-личным патологиям в организме и даже смер-ти. 1

Гормонами называют особые химические вещества, выделяемые специализированными эндокринными клетками и обладающими дистантным действием, с помощью которых осуществляется гуморальная регуляция функций различных органов и тканей орга-низма. По химической структуре выделяют 3 группы гормонов: Стероидные гормоны ? половые гормоны и кортикостероидные гор-моны надпочечников;

Производные аминокислот ? гормоны моз-гового вещества надпочечников (адреналин, норадреналин), щитовидной железы. Пептид-ные гормоны?гормоны гипофиза, поджелу-дочной железы, околощитовидных желез, а также гипоталамические нейрапептиды. Функции гормонов заключаются в изменении обмен! веществ в тканях (метабо-лическое действие), активации генетического аппарата, регулирующего рост и формообра-зование различных органов тела, запуске раз-личных функций (например, выделение из печени глюкозы в кровь при работе), модуля-ции текущей активности различных органов (например, изменения частоты сердцебиений при эмоциональных состояниях организма).




ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ1


Гуморальная регуляция осуществляется дву-мя способами: 1) системой желез внутренней секреции или эндокринными железами (греч. эмдон ? внутрь, крино ? выделять), продук-ты которых (гормоны) поступают непосред-ственно в кровь и действуют дистантно на удаленные от них органы и ткани, а также системой эндокринных тканей других орга-нов; 2) системой местной саморегуляции, т. е. действием на соседние клетки (в пределах одного органа или ткани) биологически ак-тивных веществ (тканевых ?гормонов??гистамина, серотомина, кининов, простаглан-динов) и продуктов клеточного метаболизма (например, появление при физических на-грузках молочной кислоты в мышцах ведет к расширению в них кровеносных сосудов и увеличению доставки кислорода).

К эндокринным железам относят следующие железы: эпифиз (верхний придаток мозга или шишковидная железа), гипофиз (нижний придаток мозга), вилочковая железа (тимус или зобная железа), щитовидная (тиреоидная) железа, околощитовидные (паратирсоидные) железы, поджелудочная железа (панкреас), надпочечники, половые железы (гонады). Гормоны выделяются также клетками неко-торых органов (почки, сердце, плацента, пи-щеварительный факт).

Методами изучения желез внутренней секре-ции являются традиционные методы удале-ния или разрушения (у человека при заболе-ваниях или у животных в эксперименте), вве-дение определенного гормона в организм, а также наблюдения в клинике за больными с патологией эндокринной системы. В совре-менных условиях концентрацию гормонов в железах, крови или моче изучают биологиче-скими ихимическими методами, используют ультразвуковое исследований применяют радиоиммунологический метод.

Общими свойствами желез внутренней сек-реции является отсутствие внешних протоков в отличие от желез внешней секреции, имеющих такие протоки (например, сальных, молочная слюнных и др.); продуцируемые эндокринными железами гормоны всасыва-ются непосредственно в кровь, проходящую через железу.

Сравнительно небольшие размеры и вес. Дей-ствие гормонов на клетки и ткани в весьма малых концентрациях (например, всего 1 г адреналина может активизировать 1 млн. ля-гушачьих сердец).

Избирательность действия гормонов на опре-деленные ткани клетки-мишени, имеющие специальные рецепторы на поверхности кле-точной мембраны или в плазме, с которыми связываются гормоны.




Гипофиз3


Задняя доля гипофиза секретирует гормон вазопрессин , который образуются в клетках гипоталамуса, затем по нервным волокнам поступают в нейрогипофиз, где накапливают-ся и затем выделяются в кровь.

Вазопрессин (лат.?давление) вызывает двоякий физиологический эффект в организ-ме. Во-первых, он вызывает сужение крове-носных сосудов и повышение артериального давления. Во-вторых, этот гормон увеличива-ет обратное всасываание воды в почечных канальцах, что вызывает повышение концен-трации и уменьшение объема мочи, т. е. он действует в качестве уретического гормона (АДГ). Его секреция в кровь стимулируется из менениями водно-солевого обмена, физи-ческими нагрузками, эмоциональными стрес-сами. При употреблении алкоголя угнетается секреция вазопрессина (АДГ), увеличивается выведение мочи и возникает обезвоживание организма. В случае резкого падения выра-ботки этого гормона возникает несахарный диабет, проявляющийся в патологической потере воды организмом.

Окситоцин стимулирует сокращения матки при родах, выделение молока молочными железами. Его секрецию усиливают импуль-сы от механорецепторов матки при ее растя-жении, а также выделение женского полового гормона эстрогена.

Промежуточная доля гипофиза почти не раз-вита у человека, имеется лишь небольшая группа клеток, секретирующих меланотроп-ный гормон, вызывающий образование мела-нина?пигмента кожи и волос. В основном эту функцию у человека обеспечивает корко-тропин передней доли гипофиза.


Гипофиз2


Гиганты и карлики имеют пропорциональное телосложение, однако у них наблюдаются изменения некоторых функций организма, вчастности снижение внутрисекреторных функций половых желез. Избыток соматотро-пина во взрослом состоянии (после оконча-ния роста I ела) приводит к разрастанию еще не окостеневших окончательно частей скеле-та?удлинению пальцев рук и ног, кистей и стоп, уродливому росту носа, подбородка, а также к увеличению внутренних органов. Такое заболевание называется акромегалия.

Пролактин регулирует рост молочныхжелез, синтез и секрецию молока (выведение молока обеспечивает другой гормон?окситоцин), стимулирует инстинкт материнства, а также влияет на водно-I солевой обмен в организме, эритропоэз, вызывает послеродовое ожирение и др. эффекты. Его выделение рефлекторно активизируется актом сосания. В связи с тем, что пролакгин поддерживает существоввание желтого тела и выработку им гормона прогес-терона, он почил также название лютеотроп-ного гормона. Кортикотропин (адренокорти-котропныйгормон ? АКТГ) является круп-ным белком, при образовании которого выде-ляются в качестве побочных продуктов ме-ланотропин (влияющий на образо-иние пиг-мента меланина) и важный пептид ? эндор-фин, обеспечивающий обезболивающие эф-фекты в организме. Основное влияние эрти-котропин оказывает на функции коркового слоя надпочечников, особенно на образова-ние глкжокортикоидов. Кроме того, он вызы-вает расщепление жиров в жировой ткани, увеличивает секрецию инсулина и сомато-тропина. Стимулируют выделение кортико-тропина различные стрессовые раздражители ? сильная боль, холод, значительные физи-ческие нагрузки, психоэмоциональное на-пряжение. Способствуя усилению белкового, жирового и углеводного обменов в стрессо-вых ситуациях, он обеспечивает повышение сопротивляемости действию неблагоприят-ных факторов среды, т. е. является адаптив-ным гормоном.

Тиреотропин (тиреотропный гормон ? ТТГ)увеличивает массу щитовидной железы, число активных клеток, способствует захвату йода, что в целом усиливает секрецию ее гормонов. В результате нарастает интенсив-ность всех видов обмена веществ, повышает-ся температуры тела. Образование ТТГ уве-личивается при понижени и внешней темпе-ратуры среды и тормозится травмами, боле-выми ощущениями. Секреция ТТГ может вызываться условно-рефлекторным путем?по сигналам, предшествующим охлаждению, т. е. контролируется корой больших полуша-рий. Это имеет большое значение для процес-сов закаливания, тренировки к пониженным температурам.

Гонадотропные гормоны (ГТГ) ? фоллитро-пини мотропин (их иначе еще называют фол-ликулостимулируюший и лютеинизирующий гормоны) ? синтезируются и секретируются с ними и теми же клетками гипофиза, они одинаковы у мужчин и женщин и по своему действию являются синергистами,. Эти моле-кулы химически защищены от разрушения в печени. ГТГ стимулирует образование и сек-рецию половых гормонов, а также функции яичников и семенников. Содержание ГТГ в крови зависит от концентрации в крови муж-ских и женских половых гормонов, от реф-лекторных влияний при половом акте, от раз-личных факторов внешне среды, от уровня нервно-психических расстройств.




Гипофиз1


Деятельность желез внутренней секреции находится под контролем многочисленных прямых и обратных связей в организме. Ос-новным регулятором их функций является гипоталамус, непосредственно связанный с главной эндокринной железой ? гипофизом, влияния которого распространяются на дру-гие периферические железы.

ФУНКЦИИ ГИПОФИЗА

Гипофиз состоит из трех долей: 1) передняя доля (аденогипофизе), 2) промежуточная доля и 3) задняя доля или нейрогипофиз. В адено-гипофизе главную секреторную функцию выделяют 5 групп клеток, которые вырабаты-вают 5 специфических гормонов. Среди них выделяют тропные гормоны (лат. направле-ние), регулирующие функции перифериче-ских желез эффекторные гормоны, непосред-ственно действующие на клетки-мишени. К тропным гормонам относят следующие: кор-тикотропин илиадренокортикотропныйгор-мон(АКТГ),регулирующий функции корково-го слоя надпочечников; тиреотропный гормон (ТТГ), активизирующий щитовидную железу; гонадотропныи гормон (ГТГ), влияющий на функции половых желез.

Эффекторными гормонами являются сомато-тропн: гормон (СТГ) или соматотропин, оп-ределяющий рост тела, и пролактин, контро-лирующий деятельность молочных желез.

Выделение гормонов передней доли гипофиза регулируется веществами, образуемыми ней-росекреторными клетками гипоталал гипота-ламическими нейропептидами: стимулирую-щими секреглиберинами и тормозящими ее ? статинами. регулирующие вещества дос-тавляются потоком крови из гипоталаммуса в переднюю долю гипофиза, где и оказывают влияние на секрецию гормонов клетками ги-пофиза.

Соматоропин представляет собой видоспеци-фичный белок, определяющий рост тела (главным образом увеличивающий рост в длину). Работы по генной инженерии с вне-дрением соматотропина в генетический аппа-рат мышей позволили получить супермышей вдвое большего роста. Однако, современные исследования показали, что соматотропин организмов одного вида может увеличивать рост тела у видов, стоящих на более низких ступенях эволюционного развития, но не эф-фективен для более высокоразвитых орга-низмов. В настоящее время найдено вещест-во-посредник, передающий влияния СТГ на клетки-мишени, - соматомедин, который вы-рабатывается клетками печени и костной тка-ни. Соматотрог обеспечивает синтез белка в клетках, накопление РНК, усиливает транс-порт из крови аминокислот в клетки, способ-ствует усвоению азота, создавая положитель-ный азотистый баланс в организме, помогает утилизации жиров. Выделение соматотропно-го гормона увеличивается во время сна, при физических нагрузках, травмах, некоторых инфекциях В гипофизе взрослого человека его содержание составляет около 4-15 мг, у женщин среднее его количество несколько выше. Особенно увеличивается концентрация СТГ в крови у подростков в период полового созревания. При голодании его концентрация возрастает в 10-15 раз.

Чрезмерное выделение соматотропина в ран-нем возрасте приводит к резкому увеличению длины тела (до 240-250 см) ? а его недоста-ток?к задержке роста ?карликовости.




ФУНКЦИИ ВИЛОЧКОВОЙ ЖЕЛЕЗЫ И ЭПИФИЗА


Вилочковая железа (тимус или зобная железа) имеет основное значение для обеспечения в организме иммунитета (образование и специализация Т-лимфоцитов), а также выполняет эндок-ринные функции. Секрет этой железы - гормон тимозин - способствует иммуно-логической специализации Т-лимфоцитов. Кроме того, он обеспечи-вает процессы проведения возбуждения в синапсах, стимулирует гормональные реакции, облегчая связывание гормонов, активирует метаболические реакции в организме.

Функции эпифиза (верхнего мозгового придатка или шишковидной железы) связаны со степенью освещенности ор-ганизма и, соответственно, имеют чет-кую суточную периодичность. Это свое-образные ?биологические часы? орга-низма. Гормон эпифиза - мелатонин вы-рабатывается и секретируется в кровь и церебро-спинальную жидкость под влиянием импульсов от сетчатки глаза. На свету выработка его снижается, а в темноте - повышается. Мелатонин угне-тает функции гипофиза, снижая, с одной стороны, выработку облегающих его функции гипоталамических либеринов, а с другой, непосредственно угнетая ак-тивность аденогипофиза, в первую оче-редь подавляя образование гонадотропи-нов. Под действием мелатонина задер-живается преждевременное развитие половых желез, формируется циклич-ность половых функций, определяется длительность овариально-менструального цикла женского орга-низма.


ФУНКЦИИ ЩИТОВИДНОЙ (ТИРЕОИДНОЙ) ЖЕЛЕЗЫ1


В щитовидной железе имеются две группы клеток, образующих два основных вида гор-монов. Одна группа клеток вырабатывает трийодтиронин и тироксин, а другая ? каль-цитонин. Первые клетки захватывают из кро-ви соединения йода, преобразуют их в ато-марный йод и в комплексе с остатками ами-нокислоты тирозина синтезируют гормоны трийодтиронин и тетрайодиронин или тирок-син (Т4), которые поступают в кровь и лим-фу. Эти гормоны, активизируя генетический аппарат клеточную ядра и митохондрии кле-ток, стимулируют все виды обмена веществ и энергетический обмен организма. Они усили-вают поглощение кислорода, увеличивают основной обмен в организме и повышают температуру тела, влияют на белковый, жи-ровой и углеводный обмен, обеспечивают рост и развитие организма, усиливают: ак-тивность симпатических воздействий на час-тоту сердечных сокращений, артериальное давление и потоотделение, повышают возбу-димость ЦНС.

В крови тироксин существует в связанной с белками неактивной форме. Лишь около 0.1 % его количества находится в свободной ак-тивной форме, которая и вызывает функцио-нальные эффекты. Более выраженным физио-логическим действием обладает трийодтинин, но его содержание в крови значительно ниже.

Гормон кальцитонин (или тирокальцитонин) вместе с гормонами околощитовидных желез участвует в регуляции содержания кальция в организме. Он вызывает снижение концен-трации кальция в крови и поглощение его костной тканью, что способствует образова-нию и росту костей. В регуляции секреции кальцитонина участвуют гормоны желудоч-но-кишечного тракта, в частности гастрин.

При недостаточном поступлении в организм йода возникает резкое снижение активности щитовидной железы ? гипотиреоз. В де ком возрасте это приводит к развитию кретинизма ? задержке полового, физического и умст-венного развития, нарушения пропорций те-ла. Дефицит гормонов щитовидной железы во взрослом состоянии вызывает слизистый отек тканей?микседему. Возникает в результате нарушения белкового обмена, повышающего онкотическое давление тканевой жидкости, и соответственно, вызывающего задержку воды в тканях. При этом, несмотря на разрастание железы (зоб), секреция гормонов снижена. Для компенсации недостатка йода в пище и воде, имеющегося в некоторых регионах зек и вызывающего так называемый эндемиче-ский зоб, в рацион населения включают йодированную соль и морепродукты. Гипотиреоз может также возникать при генетических аномалиях, в результате иммунного разрушения щитовидной железы и при нарушениях секреции тиреотропного гормона гипофиза.

В случае гипертиреоза (избыточного образо-вания гормонов щитовидной железы) возни-кают токсические явления, вызывающие Ба-зедову болезнь. Происходит разрастание щи-товидной желез (зоб), повышается основной обмен, наблюдаются потеря веса, пучеглазие, повышение раздражительности. ФУНКЦИИ ОКОЛОЩИТОВИДНЫХ ЖЕЛЕЗ У человека имеются четыре околощитовидные железы прилегающие к задней поверхности щито-видной железы. Их продукт?паратирин или паратгормон участвует в регуляции содержа-ния кальция в организме. Он повышает кон-центрацию кальция в крови, усиливая его всасывание в кишечнике и выход из костей. Выработка паратгормона усиливается при недостаточном содсржании кальция в крови и в результате симпатических влияний, а по-давление секреции ? при избытке кальция. Нарушение нормальной секреции приводит в случае гиперфункции околощитовидных же-лез к потере костной тканью кальция и фос-фора (деминерализация костей) и деформа-ции костей, а также к появлению камней в почках, падению возбудимости нервной и мышечной тканей, ухудшению процессов внимания и памяти. В случае недостаточной функции и околощитовидных желез возни-кают резкое повышение возбуди мости нерв-ных центров, патологические судороги и смерть в результате тетанического сокраще-ния дыхательных мышц.


ЭНДОКРИННЫЕ ФУНКЦИИ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ


Поджелудочная железа функциони-рует как железа внешней секреции, выделяя пищеварительный сок через специальные протоки в 12-ти перстную кишку, и как железа внутрен-ней секреции, секретируя непосредственно в кровь гормоны инсулин глюкагон. Около 1 % массы этой железы составляют особые скоп-ления клеток ? островки Лангерганса, среди которых имеются в преобладающем количест-ве бета-клетки, вырабатывающие гормон ин-сулин, и в меньшем числе альфа-клетки, вы-деляющие гормон гликагон.

Глюкагон вызывает расщепление глико-гена в печени и выход в кровь глюкозы, а так-же стимулирует расщепление жиров в печени I жировой ткани.

Инсулин-это полипептид, обладающий широким действием на различные процессы в организме - он регулирует все виды обмен ве-ществ и энергообмен. Действуя путем повы-шения проницаемости клеточных мембран мышечных и жировых клеток, он способствует переходу глюкозы внутрь мышечных волокон, повышая мышечные запасы синтезируемого в них гликогена, а в клетках жировой ткани спо-собствует превращению глюкозы в жир. Про-ницаемость клеточных мембран под влияни-ем инсулина повышается также и аминокис-лот, в результате чего стимулируется синтез информационной РНК и внутриклеточный синтез белка. В печени инсулин вызывает синтез гликогена, аминокислот и белков в печеночных клетках. Все указанные процес-сы обуславливают анаболический эффект инсулина.

Продукция гормонов поджелудочной же-лезы регулируется содержанием глюкозы в крови, собственными особыми клетками островках Лангерганса, ионами Са2+ и влия-ниями вегетативной нервной системы. В слу-чае снижения концентрации глюкозы в кров (гипогликемии) до 2.5 мМоль- л'1 или 40-50 мг% в первую очередь резко нарушается деятельность мозга, лишенного источнике энергии, наступают судороги, потеря сознания и даже смерть челе века. Гипогликемия мо-жет возникать при избытке инсулина в ор-ганизме, при повышенном расходе глюкозы во время мышечной работы.

Дефицит инсулина вызывает тяжелое за-болевание ? сахарный диабет (мочеизнуре-ние), характеризующийся гипергликемией. В организме при этом нарушается утилизация в клетках глюкозы, но повышается концен-трация глюкозы в крови и в моче, что сопро-вождается значительными потерями воды с мочой (до 12-15 л ), соответственно, сильной жаждой и большим потребление воды. Воз-никает мышечная слабость, падение веса. По-терю углеводных источников энергии орга-низм компенсирует распадом жиров белков. В результате их неполной переработки в крови накапливаются ядовитые вещества, кетоновые тела и возникает сдвиг рН в кислую сторону (ацидоз). Это приводит к диабетической ко? потерей сознания и угрозой смерти.


ФУНКЦИИ НАДПОЧЕЧНИКОВ2


Избыточное содержание кортизола в орга-низме приводит к гипергликемии, распаду белков, отекам, повышению артериального давления. При недостаточности кортизола развивается аддисонова болезнь, которая со-провождается бронзовой окраской кожи, ос-лаблением деятельности сердечной и скелет-ной мышц, повышенной утомляемостью, снижением устойчивости к инфекционным заболеваниям.

Минералкортикоиды у человека представле-ны основным гормоном - альдостероном, ко-торый имеет существен! значение в регуля-ции минерального обмена в организме. Аль-достерон способствует поддержанию на по-стоянном уровне концентрации натрия и ка-лия в плазме крови, лимфе и межтканевой жидкости, увеличивая при необходимости обратное всасывание натрия в почки выход калия в мочу. Сохранение натрия в организме приводит к задержке воды и повышению ар-териального давления. От правильного соот-ношения натрия и калия в жидких средах за-висят процесс возбуждения в нервных и мы-шечных тканях, деятельность сенсорных сис-тем и управление поведением организма. На-рушение секреции альдостерона может при-вести к гибели организма. Образов альдосте-рона регулируется не только содержанием натрия в крови, но и действием гормона ре-нина, выделяемого эндокринной тканью по-чек при ухудшении их кровоснабжения.

Половые гормоны надпочечников ? это пре-имущественно андрогены или мужские поло-вые гормоны и эстрогена (женские половые гормоны), которые наиболее активны на ран-них этапах онтогенеза (до полового созрева-ния) и в пожилом возрасте (после снижения активности половых желез). Они ускоряют созревание мальчиков, формируют половое поведение женщин. Андрогены вызывают анаболические эффекты, повышая синтез белков в коже, мышечной и костной ткани, способствуют развитию вторичных половых признаков по мужскому типу (харак. оволо-сение у мальчиков и избыточное оволосе-ние?вирилизация -девушек).

Мозговой слой надпочечников содержит слой симпатических клеток (хромаффинные клет-ки), которые секретируют адреналининорад-реналин. Они синтезируются из аминокисло-ты тирозина в результате цепочки поэтапных преобразований из предшественников. В моз-говом слое синтезируется в 6 раз больше гор-мона адреналина, чем норадреналина. Однако в плазме крови норадремалина оказывается в 4 больше за счет дополнительного его посту-пления из окончаний симпапатических нер-вов. Эти гормоны различаются по способно-сти связывать разные адренорецепторы кле-ток-мишеней. Адреналин и норадреналин играют важную роль в адаптации организма к чрезвычайным напряжениям ? стрессам, т. е. они являются адаптивными гормонами. Ад-реналин вызывает целый ряд эффектов, обес-печивающих деятельное состояние организ-ма:

учащение и усиление сердечных сокращений, облегчение дыхания путем расслабления бронхиальных мышц, что обеспечивает уве-личение доставки кислородатканям; рабочее перераспределение крови ? путем сужения сосудов кожи и органов брюшной полости и расширения сосудов мозга, сердечной и ске-летных мышц; мобилизация энергоресурсов организма за счет увеличения выхода в кровь глюкозы из печеночных депо и жирных ки-слот из жировой ткани;

усиление в тканях окислительных реакций и повышение теп

лопродукции; стимуляция анаэробного рас-щепления глюкозы в мышцах, т. е. повыше-ние анаэробных возможностей организма;

повышение возбудимости сенсорных систем и ЦНС.

Норадреналин вызывает сходные эффекты, но сильнее действует на кровеносные сосуды, вызывая повышение артериального давления, и менее активен в отношении метаболических реакций. Активация выброса адреналина и норадреналина в кровь обеспечивается сим-патической нервной системой, вместе с кото-рой эти гормоны функционально составляют единую симпато-адреналовую систему, обес-печивающую приспособительные реакции организма в любым изменениям внешней среды.


ФУНКЦИИ НАДПОЧЕЧНИКОВ1


Надпочечники располагаются над почками и состоят из различающихся по своим функци-ям частей? коры надпочечников (близкой по происхождению к половым железам) и моз-гового вещества (формирующегося из симпа-тических клеток).

В коре вырабатывается группа гормонов, на-зываемых кортикоидам и или кортикостерои-дами. Кортикоиды являются жизненно необ-ходимыми для организма гормонами, их от-сутствие приводит к смерти. Кора надпочеч-ников состоит из следующих трех слоев:

Клубочковая (наружная)зона, секретирующая гормоны

минералкортикоиды (в основном ? альдо-стерон),

Пучковая (средняя)зона,секретирующая глю-кокортикоиды (преимущественно кортизол или гидрокортизол);

Сетчатая (внутренняя) зона, секретирующая небольшое

количество половых гормонов (андрогенов и эстрогенов).

Минералкортикоиды у человека представле-ны основным гормоном - альдостероном, ко-торый имеет существенное значение в регу-ляции минерального обмена в организме. Он способствует поддержанию на постоянном уровне натрия и калия в крови, лимфе и меж-тканевой жидкости, увеличивая при необхо-димости обратное всасывание натрия в поч-ках и выход калия в мочу. Сохранение натрия в плазме крови приводит к задержке воды в организме и повышению артериального дав-ления. От правильного соотношения натрия и калия в жидких средах зависят процессы возникновения и проведения возбуждения в нервной и мышечной тканях, т. е. все Про-цессы восприятия, переработки информации и управления поведением организма. Нару-шение секреции альдостерона может привес-ти к гибели организма.

Образование альдостерона регулируется не только содержанием К в крови, но и с помо-щью ренина, выделяемого эндокринной тка-нью почек при ухудшении в них кровотока.

Глюкокортикоиды главным образом обеспе-чивают синтез глюкозы (глюконеогенез), образование запасов гликогена в печени и мышцах, увеличение концентрации глюкозы в крови (мобилизация из печени). При этом они выполняют особую роль в белковом об-мене. Они угнетают синтез белков в печени и мышцах (создают отрицательный азотистый баланс), увеличивают выход свободных ами-нокислот, их переаминирование и стимули-руют образование из них ферментов, необхо-димых для новообразования глюкозы, вызы-вая при этом мобилизацию жиров из жировой ткани, глюкокорти-коиды создают необходи-мые жировые и углеводные энергоресурсы для активной деятельности организма. По-вышению работоспособности способствует также повышение этими гормонами воспри-имчивости тканей к адреналину и норадрена-лину, повышение иммунитета и снижение аллергических реакций, улучшение процессов переработки информации в сенсорных систе-мах и ЦНС. Все указанные эффекты глюко-кортикоидов (кортизола) обеспечивают по-вышение устойчивости организма к действию неблагоприятных факторов среды, стрессо-вым ситуациям, в связи с чем их называют адаптивными гормонами.




ФУНКЦИИ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ


К половым железам (гонадам) относят семен-ники в мужском организме и яичники в жен-ском организме. Эти железы выполняют двоякую функцию: формируют половые клетки и выделяют в кровь половые гормоны. Как в мужском, так и в женском организме выра6атываются и мужские половые гормоны (андрогены) и женские - ( клрогены), которые отличаются по их количеству. Их выработка и активность регулируются гонадотропными гормонами гипофиза. По химической струк-туре они являются стероидами (производны-ми холестерина), продуцируются из общего предшественника. Эстрогены образуются путем преобразования из тестостерона. Муж-ской половой гормон тестостерон вырабаты-вается специальными клетками в области из-витых канальцев семенников. Другая часть обеспечивает созревание сперматозоидов и вместе с тем продуцирует эстрогены. Гормон тестостерон начинает действовать еще в ста-дии внутриутробного развития, формируя организм по мужскому типу. Обеспечивает развитие первичных и вторичных половых признаков женского организма, регулирует процессы сперматогенеза, протекание новых актов, формирует характерное половое пове-дение, особенности строения и состава тела, психические особенности. Тестостерон обла-дает сильным анаболическим действием?он стимулирует синтез белков, способствуя ги-пертрофии мышечной ткани. Выработка жен-ских половых гормонов (эстрогенов) осуще-ствляется в яичниках клетками фолликулов. Основным гормоном этих клеток является эстрадиол. В яичниках также вырабатывают-ся мужские половые гормоны?андрогены. Эстрогены регулируют процессы формирова-ния женского организма, развитие первичных и вторичных половых признаков женского организма, рост матки и молочных желез, становление цикличности половых функций. Эстрогены обладают анаболическим действи-ем в организме, но в меньшей степени, чем андрогены. Кроме гормонов эстрогенов, в женском организме вырабатывается гормон прогестерон. Сходной функцией обладают клетки желтого тела, которое после овуляци становится особой железой внутренней сек-реции. Секреция эстетов и прогестерона на-ходится под контролем полового центра ги-поталамуса и гонадотропного гормона гипо-физа, которые формируют периодичность овариалъно-менструалъного цикла (ОМЦ). Овариально-менструальный цикл состоит из следующих 5 фаз: ? менструальная (пример-но 1-3 день) ? отторжение неоплодотворенной яйцеклетки с частью маточного эпителия и кровотечением (менструацией); постменструальная (4-12 день) - созревание очередного фолликула с яйцеклеткой и уси-ленное выделение эстрогенов;

овуляторная (13-14 день) ? разрыв фоллику-ла и выход яйцелетки в маточные трубы; по-стовуляторная (15-25 день) ? образование из лопнувшего фолликула желтого тела и про-дуцирование гормона прогестерона, необхо-димого для внедрения оплодотворенной яй-цеклетки в стенку матки и нормального про-текания беременности; предменструальная (26-28 день) ? разрушение желтого тела

(при отсутствии оплодотворения), снижение секреции генов и прогестерона, ухудшение самочувствия и работоспособности.


УТОМЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРИ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ2


Физиологические и биохимические сдвиги, происходящие в организме во время работы, приводят к ухудшению функционального состояния работающего органа. Но они в то же время стимулируют восстановительные процессы,' причем скорость восстановления тем выше, чем быстрее наступает утомление. По современным представлениям, истощение энергетического материала клеток, прежде всего АТФ, оставляет структурный след в генетическом аппарате клетки. Дефицит АТФ стимулирует увеличение белковой массы ми-тохондрий и по принципу обратной связи ведет к увеличению выработки АТФ по ходу работы и в восстановительном периоде. В результате адаптация к этому виду нагрузки повышается. Истощение, превышающее до-пустимые пределы, ведет к срыву адаптации с развитием картины переутомления. Совре-менные концепции утомления складываются из представлений о многоструктурности и неоднозначности функциональных изменений в отдельных системах во время работы. В зависимости от вида работы, ее напряженности, продолжительности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным физиологическим системам. Изменения в гуморальной системе регуляции могут стать ведущими факторами утомления при напряженной мышечной работе. Утомление и восстановление при мышечной работе, связанной с эмоциональным стрессом. При длительной истощающей работе наряду с предельными затратами энергии продолжение работы мо-жет лимитировать и утомление системы гипоталамус ? гипофиз ? надпочечники. Нарушения в центральном звене регуляции физиологических функций могут играть существенную роль в развитии утомления при кратковременной мышечной работе скоростного характера. В результате мощного потока проприоцептивных и хеморецеп-тивных импульсов в ЦНС развивается запре-дельное торможение (первичное утомление). Чрезмерная частота нервных импульсов к исполнительным приборам истощает и гене-рирующие их нервные клетки. Уже через не-сколько секунд работы падает лабильность нервных центров, в результате чего снижает-ся и скорость выполнения упражнений. Сни-жение скорости ресинтеза АТФ вследствие накопления продуктов межуточного обмена может рассматриваться как главный фактор, ограничивающий продолжительность интенсивной работы. В скелетных ? мышцах под-держивается относительно постоянная кон-центрация АТФ. Расходование ее инициирует компенсаторные процессы: повышается ак-тивность окислительных ферментов. Углево-ды, свободные жирные кислоты и аминокис-лоты окисляются в митохондриях. При этом освобождается энергия, которая ищет на ре-синтез АТФ или запасается в макроэргиче-ских связях. При работе в анаэробных усло-виях ресинтез АТФ вдет с накоплением мо-лочной кислоты. Переключение на анаэроб-ные источники энергии при работе определя-ется не только ее интенсивностью, но и уров-нем тренированности спортсмена. Чем ниже этот уровень, тем быстрее совершается пере-ход на менее экономичный способ получения энергии, тем быстрее развивается некомпен-сируемое утомление. Избыток молочной ки-слоты в мышцах может приводить к разобще-нию процессов образования энергии в окис-лительном цикле и накоплению ее в фосфаге-нах. Поэтому спортсмен с невысоким уров-нем тренированности отказывается от работы значительно раньше, чем у него наступает истощение энергетических ресурсов. Молоч-ная кислота служит источником водородных ионов.


УТОМЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРИ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ1


Утомление ? это временное функциональное состояние, наступающее вследствие выпол-нения продолжительной или интенсивной работы, проявляющееся в снижении работо-способности. Биологическая роль утомления состоит в своевременной защите организма от истощения при длительной или напряженной мышечной работе. Физиологические сдвиги при резко выраженном утомлении носят черты стрессовой реакции, сопровож-дающейся нарушением постоянства внутрен-ней среды организма. В то же время повтор-ное утомление, не доводимое до чрезмерного, является средством повышения функцио-нальных возможностей организма.

В зависимости от преимущественного содер-жания работы (умственной или физической) можно говорить об умственном или физиче-ском утомлении. Различают также острое и хроническое, общее и локальное, скрытое (компенсируемое) и явное (некомпенсируе-мое) утомление. Острое утомление наступает при относительно кратковременной работе, если ее интенсивность не соответствует уровне физической подготовленности субъ-екта. Оно проявляется в резком падении сер-дечной производительности (сердечная не-достаточность), расстройстве регуляторных влияний со стороны ЦНС и эндокринной сис-темы, в увеличении потоотделения, рушении водно-солевого баланса. Хроническое утом-ление является результатом недовосстанов-ления после работы. При хроническом утом-лении утрачивает способность к усвоению новых двигательных навыков, падает работо-способность, снижается естественная ус-тойчивость организма к заболеваниям. Утом-ление, возникающее при физической работе, в которую вовлечены обширные мышечные группы, называется общим. Для общего утомления характерно нарушение регулятор-ной функции ЦНС, координации двигатель-ной и вегетативной функций, снижение эф-фективности волевого контроля за качеством выполнения движений. Общее утомление сопровождается расстройствами вегетатив-ных функций: неадекватным нагрузке увели-чением ЧСС, падением пульсового давления, уменьшением легочной вентиляции. Субъек-тивно это ощущается как резкий упадок сил, одышка, сердцебиение, невозможность продолжать работу. Когда чрезмерная нагрузка падает на отдельные мышечные группы, раз-вивается так называемое локальное утомле-ние. В отличие от общего утомления, при локальном утомлении страдает не столько центральный аппарат управления, сколько местные структурные элементы регуляции движений: терминали двигательных нервов, нервно-мышечный синапс. Нарушения в нервно-мышечной передаче возбуждения развиваются задолго до того, как сами исполнительные приборы перестают нормально функционировать. В пресинаптической мембране уменьшается количество ацетилхолина, вследствие чего падает потенциал действия постсинаптической мембраны. Происходит частичное блокирование эфферентного нерв-ного сигнала, передаваемого на мышцу, Со-кратительная функция мышцы ухудшается. В скрытой, компенсируемой фазе развития утомления сохраняется высокая работоспо-собность, поддерживаемая волевыми усилия-ми. Но экономичность работы при этом пада-ет. Продолжение ее вызывает некомпенси-руемое, явное утомление. Главным призна-ком некомпенсируемого утомления является снижение работоспособности при угнетении функций внутренних органов и двигательно-го аппарата. Угнетается функция надпочечников, снижается активность дыхатель-ных ферментов, интенсивные процессы ана-эробного энергообмена ведут к накоплению недоокисленных продуктов и падению ре-зервной щелочности крови. При резком паде-нии работоспособности, когда физически не-возможно продолжать работу, спортсмен ока-зывается от нее (сходит с дистанции, прекра-щает тренировку).

Рациональное построение тренировочного процесса невозможно без глубокого понима-ния механизмов развития утомления. Появле-ние центрально-нервной теории связано с именем И.М. Сеченова. Утомление в целост-ном организме наступает прежде всего в ЦНС. При этом более ранимыми оказываются высокодифференцированные клетки коры полушарий большого мозга. Торможение ? универсальный механизм, предохраняющий нервную систему, а через нее и все органы и ткани от истощения, в результате которого организм может утратить жизнеспособность. И.П. Павлов показал, что утомление и вос-становление ? это две стороны одного про-цесса. Соотношение их ? основа деятельного состояния или перехода к пониженной актив-ности живой структуры.






Экология как биологическая наука

рплоралрооларлапрлрпроопраорпо


2. Kahendotsimine (binary search).




"Lõigu poolitamine" matemaatikas. On rakendatav kahel eeltingimusel:



1. vaadeldav struktuur on järjestatud

2. elemendid on indekseeritavad



O(log n)



/**

* Leida etteantud listist etteantud element kahendotsimise abil.

* @param a list.

* @param e otsitav element.

* @returns otsitava elemendi indeks või -1, kui elementi ei leidu.

*/



static public int otsi (List a, Comparable e) {

int j = -1;

int l = 0; // vasakpoolne otspunkt

int r = a.size() - 1; // parempoolne otspunkt

while (l <= r) {

j = (l + r) / 2;

if (e.compareTo ((Comparable)a.get (j)) == 0)

return j;

if (e.compareTo ((Comparable)a.get (j)) > 0)

l = j+1; // vasak otspunkt nihkub paremale

else

r = j-1; // parem otspunkt nihkub vasakule

};

return -1;

} // otsi lopp


Algoritmi omadused. Algoritmide asümptootiline analüüs


a) Algoritmi iseloomustamiseks kasutatakse järgmisi mõisteid:

* Korrektsus (algoritm lahendab "õiget" ülesannet, tulemus vastab spetsifikatsioonile).

* Määratletus (sammud on lõplikud ja üheselt määratud).

* Kirjelduse lõplikkus (algoritm on kirjeldatav lõpliku arvu sammudega).

* Peatuvus. Töö lõpetamine mistahes sisendi korral - kõikjal määratud algoritm. Osaline e. "poollahenduv" algoritm kas annab tulemuse või ei lõpeta tööd.

* Determinism (samade algandmete korral vastus sama, lahenduskäik on korratav) vs. mittedeterminism (näit. "tõeline" juhuarvude generaator).

* Universaalsus (lahendab probleemide klassi: sisend -> väljund ).

* Keerukus (efektiivsus, kas lõpetamise aeg ja/või mälumaht on praktilised).



b) Asümptootilised hinnangud, "suure O", "väikese o", "suure oomega", "väikese oomega" ja teeta-tähistused:



"f kasvab mitte kiiremini kui g" ( f big-Oh g ) - leiduvad konstant c>0 ja koht N nii, et iga n>N korral

|f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe on ülalt tõkestatud.



"f kasvab aeglasemalt kui g" ( f little-oh g ) - mistahes konstandi c>0 jaoks leidub koht N nii, et iga n>N korral

|f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe pole alt tõkestatud.



"f kasvab niisama kiiresti kui g" ( f big-Theta g ) - leiduvad konstandid b, c>0 ja koht N nii, et iga n>N korral

b|g(n)| < |f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe on nii ülalt kui ka alt tõkestatud.



"f kasvab mitte aeglasemalt kui g" ( f big-Omega g ) - "g kasvab mitte kiiremini kui f"

f ja g suhe on alt tõkestatud.



"f kasvab kiiremini kui g" ( f little-omega g ) - "g kasvab aeglasemalt kui f"

f ja g suhe pole ülalt tõkestatud.






Järjestamine: pistemeetod (insertion sort) ja kiirmeetod (quicksort).




Pistemeetod:

Jada jagatakse "järjestatud osaks" (algselt tühi) ja "järjestamata osaks" (algselt kogu jada).

Järjestatud osa pikkust suurendatakse järjekordse elemendi paigutamisega õigele kohale järjestatud osas.



/**

* Sorteerida pistemeetodil List, mille elemendid realiseerivad

* liidest Comparable.

* @param a sorteeritav list.

*/



static public void pisteSort (List a) {

if (a.size() < 2) return;

for (int i=1; i<a.size(); i++) {

Comparable b = (Comparable) a.remove (i);

int j;

for (j=0; j<i; j++) {

if (b.compareTo ((Comparable)a.get (j)) < 0) break;

}

a.add (j, b); // pistame b kohale j

}

} // pisteSort() lopp



/**

* Sorteerime massiivi, mille elemendid realiseerivad

* liidest Comparable.

* @param a sorteeritav massiiv.

*/

static public void pisteSort (Comparable[] a) {

if (a.length < 2) return;

for (int i=1; i<a.length; i++) {

Comparable b = a[i];

int j;

for (j=i-1; j>=0; j--) {

if (a[j].compareTo (b) <= 0) break;

a[j+1] = a[j]; // vabastame pistekoha

}

a[j+1] = b; // pistame b kohale

}

} // pisteSort() lopp



Kiirmeetod:



(Osa)jada jagatakse kaheks lühemaks osajadaks nii, et ükski element esimeses osas ei oleks suurem ühestki elemendist teises osas. Siis võib kummagi osa sorteerida eraldi (nad on sõltumatud). "Jaga ja valitse"





/**

* Sorteerida massiiv kiirmeetodil.

* @param massiiv sorteeritav massiiv.

* @param l vasakpoolne otspunkt.

* @param r parempoolne otspunkt.

*/

static public void sort (Comparable[] massiiv, int l, int r) {

if (massiiv.length < 2) return;

int i = l; int j = r;

Comparable x = massiiv [(i+j) / 2];

do {

while (massiiv [i].compareTo (x) < 0) i++;

while (x.compareTo (massiiv [j]) < 0) j--;

if (i <= j) {

Comparable tmp = massiiv [i];

massiiv [i] = massiiv [j]; massiiv [j] = tmp;

// selle koha peal on väljatrükk silumiseks: "veelahe" ja vahetatavad

i++; j--;

}

} while (i < j);

if (l < j) sort (massiiv, l, j); // rekursioon

if (i < r) sort (massiiv, i, r); // rekursioon

} // sort() lopp


Paisksalvestus, paisktabel (hash table).


Hashing (paisksalvestus) - Elemendi asukoht massiivis leitakse rakendades võtmele hash funktsiooni.

Mitme võtme sattumist samale kohale nimetatakse kokkupõrkeks. Kokkupõrke lahendamiseks on mitu meetodit

? avatud adresseerimine (lingitud listiga)

? rehash

Hash otsingu keerukus - Halvimal juhul lineaarne otsing (O(n)) - Kõik elemendid on ühes lingitud listis.

Parimal juhul konstantne otsing (O(1)) - Iga võti annab erineva hash väärtuse






Kahendotsimine (binary search).




"Lõigu poolitamine" matemaatikas. On rakendatav kahel eeltingimusel:



1. vaadeldav struktuur on järjestatud

2. elemendid on indekseeritavad



O(log n)



/**

* Leida etteantud listist etteantud element kahendotsimise abil.

* @param a list.

* @param e otsitav element.

* @returns otsitava elemendi indeks või -1, kui elementi ei leidu.

*/



static public int otsi (List a, Comparable e) {

int j = -1;

int l = 0; // vasakpoolne otspunkt

int r = a.size() - 1; // parempoolne otspunkt

while (l <= r) {

j = (l + r) / 2;

if (e.compareTo ((Comparable)a.get (j)) == 0)

return j;

if (e.compareTo ((Comparable)a.get (j)) > 0)

l = j+1; // vasak otspunkt nihkub paremale

else

r = j-1; // parem otspunkt nihkub vasakule

};

return -1;

} // otsi lopp




Algoritmi omadused. Algoritmide asümptootiline analüüs


a) Algoritmi iseloomustamiseks kasutatakse järgmisi mõisteid:

* Korrektsus (algoritm lahendab "õiget" ülesannet, tulemus vastab spetsifikatsioonile).

* Määratletus (sammud on lõplikud ja üheselt määratud).

* Kirjelduse lõplikkus (algoritm on kirjeldatav lõpliku arvu sammudega).

* Peatuvus. Töö lõpetamine mistahes sisendi korral - kõikjal määratud algoritm. Osaline e. "poollahenduv" algoritm kas annab tulemuse või ei lõpeta tööd.

* Determinism (samade algandmete korral vastus sama, lahenduskäik on korratav) vs. mittedeterminism (näit. "tõeline" juhuarvude generaator).

* Universaalsus (lahendab probleemide klassi: sisend -> väljund ).

* Keerukus (efektiivsus, kas lõpetamise aeg ja/või mälumaht on praktilised).



b) Asümptootilised hinnangud, "suure O", "väikese o", "suure oomega", "väikese oomega" ja teeta-tähistused:

"f kasvab mitte kiiremini kui g" ( f big-Oh g ) - leiduvad konstant c>0 ja koht N nii, et iga n>N korral

|f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe on ülalt tõkestatud.



"f kasvab aeglasemalt kui g" ( f little-oh g ) - mistahes konstandi c>0 jaoks leidub koht N nii, et iga n>N korral

|f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe pole alt tõkestatud.



"f kasvab niisama kiiresti kui g" ( f big-Theta g ) - leiduvad konstandid b, c>0 ja koht N nii, et iga n>N korral

b|g(n)| < |f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe on nii ülalt kui ka alt tõkestatud.



"f kasvab mitte aeglasemalt kui g" ( f big-Omega g ) - "g kasvab mitte kiiremini kui f"

f ja g suhe on alt tõkestatud.



"f kasvab kiiremini kui g" ( f little-omega g ) - "g kasvab aeglasemalt kui f"

f ja g suhe pole ülalt tõkestatud.






Dünaamiline kavandamine (dynamic programming). Pikima ühise osasõne leidmine.


Dynamic programming

From Wikipedia, the free encyclopedia





Jump to: navigation, search



In computer science, dynamic programming is a method of solving problems exhibiting the properties of overlapping subproblems and optimal substructure (described below) that takes much less time than naïve methods.



Optimal substructure means that optimal solutions of subproblems can be used to find the optimal solutions of the overall problem. For example, the shortest path to a goal from a vertex in an acyclic graph can be found by first computing the shortest path to the goal from all adjacent vertices, and then using this to pick the best overall path, as shown in Figure 1. In general, we can solve a problem with optimal substructure using a three-step process:



1. Break the problem into smaller subproblems.

2. Solve these problems optimally using this three-step process recursively.

3. Use these optimal solutions to construct an optimal solution for the original problem.



The subproblems are, themselves, solved by dividing them into sub-subproblems, and so on, until we reach some simple case that is easy to solve.





Figure 2. The subproblem graph for the Fibonacci sequence. That it is not a tree but a DAG indicates overlapping subproblems.



To say that a problem has overlapping subproblems is to say that the same subproblems are used to solve many different larger problems. For example, in the Fibonacci sequence, F3 = F1 + F2 and F4 = F2 + F3 ? computing each number involves computing F2. Because both F3 and F4 are needed to compute F5, a naïve approach to computing F5 may end up computing F2 twice or more. This applies whenever overlapping subproblems are present: a naïve approach may waste time recomputing optimal solutions to subproblems it has already solved.



In order to avoid this, we instead save the solutions to problems we have already solved. Then, if we need to solve the same problem later, we can retrieve and reuse our already-computed solution. This approach is called memoization (not memorization, although this term also fits). If we are sure we won't need a particular solution anymore, we can throw it away to save space. In some cases, we can even compute the solutions to subproblems we know that we'll need in advance.



In summary, dynamic programming makes use of:



* Overlapping subproblems

* Optimal substructure

* Memoization



Dynamic programming usually takes one of two approaches:



* Top-down approach: The problem is broken into subproblems, and these subproblems are solved and the solutions remembered, in case they need to be solved again. This is recursion and memoization combined together.

* Bottom-up approach: All subproblems that might be needed are solved in advance and then used to build up solutions to larger problems. This approach is slightly better in stack space and number of function calls, but it is sometimes not intuitive to figure out all the subproblems needed for solving the given problem.



Some programming languages with special extensions [1] can automatically memoize the result of a function call with a particular set of arguments, in order to speed up call-by-name evaluation (this mechanism is referred to as call-by-need). Some languages (e.g., Maple) have automatic memoization builtin. This is only possible for a function which has no side-effects, which is always true in pure functional languages but seldom true in imperative languages.

Pikima ühise osasõne otsimine



Osasõne on saadud antud sõnest (võib-olla) migite sümbolite väljajätmise teel. Iga sõne osasõnedeks on tühisõne ja see sõne ise, kokku on variante halvimal juhul 2n, kus n on sõne pikkus (halvim juht realiseerub näiteks siis, kui kõik sümbolid on erinevad).



Olgu antud sõne s pikkusega m ja sõne t pikkusega n. Leida niisugune sõne u pikkusega k, et u oleks nii s kui ka t osasõneks ja k oleks maksimaalne kõigi võimaluste hulgast. Selle ülesande lahend ei pruugi olla ühene - ühepikkuseid pikimaid ühiseid osasõnesid võib olla mitu (aga pikkus k on üheselt määratud).



Paneme tähele järgmisi tõsiasju:



1. Kui s ja t lõpud langevad kokku, siis on see ühine lõpp ka lahendi u lõpp ja me saame ülesande taandada selle lõpu võrra lühemate sõnede juhtumile. Kui see nii ei oleks, siis saaksime sõnet u pikendada, aga u on eelduse kohaselt pikim.

2. Kui s ja t viimased sümbolid ei lange kokku, siis valime s ja t hulgast selle, kumba viimane sümbol ei lange kokku u viimase sümboliga, ning eemaldame selle sümboli (tegelikult võiks lõpust eemaldada sümboleid kuni jõutakse u viimase sümboli esinemiseni) ja taandame ülesande lühema sõne juhtumile (u jääb samaks).



Seega saaks lahendit leida järgmise (ebaefektiivse) rekursiivse algoritmiga:





See on väga ebaefektiivne korduvalt samade alamülesannete lahendamise tõttu. Otstarbekas oleks alamülesannete vastused meeles pidada ja neid kasutada ülesande lahendamiseks (vrd. Fibonacci arvude arvutamine). Niisugune lähenemine kattuvate alamülesannetega algoritmile kannab nimetust dünaamiline kavandamine.



Antud ülesande jaoks koostame m x n abimaatriksi, mille element indeksitega i,j on s|i ja t|j pikima ühise osasõne pikkus.Rajatingimustena lisame maatriksile nullinda rea ja nullinda veeru, mille elementide väärtused on nullid. Arvutame selle tabeli ette välja: keerukus O(mn).


Ahned (greedy) algoritmid. Pakkimine Huffmani puu abil.




Huffmani puu antud teksti jaoks on niisugune koodipuu, mille abil kodeeritud teksti pikkus on minimaalne (kõikvõimalike koodipuude hulgas).



Huffmani puu moodustamine:



1. Kodeeritava teksti eeltöötlus: teeme kindlaks tekstis esinevate sümbolite hulga ning iga sümboli esinemissageduse. Seda etappi ei pruugi teha, kui kasutame mingit standardset ja ettearvutatud sagedustega tähestikku (aga siis ei tule skeem optimaalne).

2. Moodustame tulevase koodipuu lehed, säilitades neis sümbolit ning selle esinemissagedust. Iga lehte käsitleme alampuu juurena.

3. Valime kaks alampuud, mille juurest võetud esinemissagedused on vähimad kõigi alampuude hulgas (kui kaht puud enam valida ei saa, siis on algoritm oma töö lõpetanud). Moodustame nende kohale uue vahetipu, millesse salvestame alluvate esinemissageduste summa ning paneme valitud alampuud selle vahetipu vasakus ja paremaks alluvaks.

4. Jätkame sammuga 3 niikaua, kuni enam kaht puud valida ei saa.








Kodeerimine, kodeerimisskeemid, prefikskood. Shannon-Fano pakkimismeetod.




Kodeerimine



* Ruumi kokkuhoiuks (pakkimine, näit. Shannon-Fano, Huffmani ja Ziv-Lempeli koodid)

* Edastusvigade automaatseks parandamiseks (näit. Hammingi koodid)

* Krüptoloogia (salajase ja avaliku võtme krüptograafia, digiallkiri, sõnumilühendid jne.)



Kodeerimisskeem on kujutus, mis seab lähtetekstile vastavusse kodeeritud teksti.



Tähestikupõhine kodeerimisskeem vaatleb lähteteksti sümbolite kaupa ning seab igale sümbolile vastavusse tema koodi.



Kui lähtetekst on koodi põhjal täpselt taastatav, siis nimetatakse seda üheseks kodeerimisskeemiks.



Üheses kodeerimisskeemis kadusid ei esine:



* erinevate sümbolite koodid on erinevad

* kodeeritud tekstis saab koode eristada üheselt (ei leidu kahte erinevat lähteteksti, mis annaksid ühesuguse kodeeritud teksti)



Viimast omadust saab tagada näiteks nn. prefikskoodide abil: ühegi sümboli kood ei ole mingi teise sümboli koodi prefiksis.



Vaatleme edasises juhtu, kus koodi väljendatakse kahendsüsteemis (0-1).

Siis saab kodeerimisskeemi kujutada kahendpuuna, mille lehtedeks on kodeeritavad sümbolid. Iga liikumine vasakusse alampuusse on kodeeritud nulliga, liikumine paremasse alampuusse ühega. Sümboli koodiks on bitijada, mis saadakse liikumisel selle kahendpuu juurest sümbolile vastava leheni.



Eelpool kirjeldatud puud nimetatakse antud sümbolite hulga koodipuuks. Tegemist on prefikskoodiga, sest:



* tee kahendpuu juurest leheni on üheselt määratud,

* mistahes koodi prefiksile vastab koodipuus vahetipp, mitte kunagi leht.



"Tavaline" kodeering on täielik 8-tasemeline kahendpuu (igale sümbolile vastab bitijada pikkusega 8).

Pakkimine



Kokkuhoidu mälumahus saab saavutada näiteks kasutades muutuva pikkusega koode - sagedamini esinevatel sümbolitel on lühike kood, harvaesinevatel pikem. Vajame infot sümbolite esinemissageduse kohta.

Prefikskoodi kasutamisel oleks vaja koodipuu koostada nii, et sagedamini esinevad sümbolid oleksid juurele lähemal, harvemesinevad kaugemal.




Sõnealgoritmid: Boyer-Moore'i algoritm.




Boyer-Moore'i algoritm



Ka Boyer-Moore'i algoritm pühendub "paremale hüppamisele" tekstis. Sobitamine toimub paremalt vasakule, prefiksfunktsiooni asemel arvutatakse sufiksfunktsioon ning lisaks veel sümboli nn. viimase esinemise funktsioon (iga sümboli viimase esinemise positsioon otsisõnes, mitteesinemisel null). Valitakse maksimaalne erinevate hüppevõimaluste vahel.

Praktikas saavutatakse oluliselt pikemad hüpped, ideaaljuhul taandub keerukus O(n/m)-ni, halvim keerukus on O(mn).















Sama algoritm pseudokoodis











Täiustatud variant:






Sõnealgoritmid: Knuth-Morris-Pratt'i algoritm, Rabin-Karp'i algoritm.




Täpne otsimine



Antud on:



1. sõne t pikkusega n (n võib olla suur) - tekst

2. sõne s pikkusega m (m <n) - muster, otsisõne



Leida: kõik positsioonid k, mille korral muster s esineb tekstis t positsioonis k



Naiivne algoritm selle ülesande lahendamiseks vaatab läbi kogu otsinguruumi, sobitades s kõikvõimalikesse positsioonidesse tekstis t, niisuguseid positsioone on n-m +1 tükki ja iga sobitus võtab halvimal juhul m võrdlust: seega on naiivse algoritmi keerukus O((n-m+1)m) ~ O(mn), m<n.

Knuth-Morris-Pratti algoritm



Naiivset algoritmi saab oluliselt parandada, analüüsides eelnevalt otsisõne struktuuri. Kui praegu "nihutatakse" mustrit igal sammul ühe positsiooni võrra, siis Knuth-Morris-Pratti algoritmis arvutatakse võimalikud nihked ette välja ning kantakse tabelisse, mida siis nihutamisel kasutatakse (tabelis sisalduvat nn. prefiksfunktsiooni võib tõlgendada ka lõpliku automaadi terminites).



Prefiksfunktsiooni väärtus arvutatakse otsisõne s iga positsiooni i jaoks ning see on pikima sellise s prefiksi pikkus, mis on positsioonis i-1 lõppeva s alamsõne sufiksiks.





Sama algoritm pseudokoodis





Rabin-Karpi algoritm



Täpse otsimise ülesannet oleme siiani lahendanud jõumeetodi parandamise teel pikemate hüpete suunas. Teine lähenemine on parandada otsisõne ja vastava tekstilõigu võrdlemise kiirust (seni O(m)). Sõnede võrdlemise asemel võrdleme nende räsisid (potentsiaalse valehäire hinnaga). Räsifunktsiooni väärtust arvutame järgneva tekstilõigu jaoks kasutades eelmise lõigu räsi. Selline lähenemine töötab siis, kui m ei ole suur ja tähestiku võimsus ei ole suur. Olgu näiteks tähestik { 0, 1, 2, ..., 9 }. Siis iga sõnet selles tähestikus esindab täisarv, mille kümnendkujuks see sõne on. Selle arvu väljaarvutamise keerukus on O(m). Samas saab mustri nihutamist paremale arvutada kiiremini (lahutame räsi väärtusest suurima järgu, korrutame tähestiku võimsusega ning lisame uue vähima järgu). Valehäired tekivad sellest, et me arvutame mingis jäägiklassiringis (ei ole otstarbekas arvutada väga suurte täisarvudega). Seega tuleb räside kokkulangemisel alati kontrollida, kas ka sõned tegelikult kokku langesid.






m-rajaline otsimispuu, B-puu.




B-puu



Kahendotsimise puud võib üldistada m>2 juhtumile, lubades ühes puu tipus hoida kuni m-1 kirjet (m on konstant).





m-rajaline otsimispuu on kas:



1. tühi või

2. koosneb juurest, milles hoitakse järjestatuna j võtit (0<=j<m) ning j+1 alampuust, mis kõik peavad olema kas mittetühjad m-rajalised otsimispuud või (kõik) tühjad puud. Juure võtmete k1 <= k2 <= ... <= kj ja alampuude T0, T1, ... , Tj jaoks kehtivad järgmised kitsendused:

1. kõik alampuus T0 esinevad võtmed k ei ületa juure esimest võtit k1: k <= k1

3. kõigi võtmete k jaoks alampuust Ti (0<i<j) kehtib ki <= k <= ki+1

4. kõik alampuus Tj esinevad võtmed k pole väiksemad kui juure viimane võti kj: k >= kj



m-järku B-puu (Bayer, McGreigh) on niisugune m-rajaline otsimispuu, milles



1. kõik lehed on samal tasemel;

2. lehed ei sisalda võtmeid (fiktiivsed, edaspidi jätame joonistel kujutamata);

3. juurel on 2 kuni m alluvat;

4. kõigil teistel vahetippudel on t=ceil[m/2] (t>=2) kuni m alluvat.



Seega on juures 1 kuni m-1 võtit, vahetippudes t-1 kuni m-1 võtit.





Tipp on täitunud, kui ta sisaldab m-1 võtit.



Kõrgus h <= log t ((n+1)/2)



Mahutavus n ~ O (2*(m/2)h)



3-järku B-puu = 2-3 puu (igal vahetipul 2 või 3 alluvat).



Otsimine: O(th)

Lõigu "poolitamise" asemel otsitakse õigest alamlõigust (igal sammul kuni m valikut, kuni h sammu).




Kahendkuhi (binary heap) ja sorteerimine kuhjameetodil (heap sort).




Kuhjaomadus: puu ühegi tipu võti pole suurem kui tema ülemuse võti (mittekasvavad jadad juurest alla).



Kahendkuhi (edaspidi lihtsalt kuhi) on kuhjaomadusega kompaktne kahendpuu. Suurim võti on puu juurtipus.



Overview



One simple way to sort a list of objects is to use a heap data structure. All elements to be sorted are inserted into a heap, and the heap organizes the elements added to it in such a way that either the largest value (in a max-heap) or the smallest value (in a min-heap) can be quickly extracted. Moreover, because this operation preserves the heap's structure, the largest/smallest value can be repeatedly extracted until none remain. This gives us the elements in order.



In doing so, the only extra space required is that needed to store the heap. In order to achieve constant space overhead, we use a trick: we store a binary heap (or alternatively, a heap with more than two children) inside the part of the input array which has not yet been sorted. (The structure of this heap is described at Binary heap: Heap implementation.) Heapsort makes use of two standard heap operations: insertion and root deletion. Each time we delete (extract) the maximum, we place it in the last location of the array not yet occupied, and use the remaining prefix of the array as a heap holding the remaining unsorted elements:




AVL-puu, binomiaalpuu ja värvitud kahendpuu (red-black tree).




AVL (Adelson-Velski, Landis) puu on kahendotsimise puu, mille korral:



1. Vasak ja parem alampuu on AVL-puud ning nende kõrgused erinevad ülimalt ühe võrra.

2. Tühi puu on AVL-puu.



Otsimine puud ei muuda ja on korraldatud samuti, nagu kahendotsimise puus.



Lisamine ja eemaldamine tuleb defineerida nii, et AVL-puu omadus säiliks, s.t. alampuude kõrguste vahe ei tohi olla suurem kui 1.



Pööre.Alampuude I ja III kõrgused enne pööret erinevad 2 võrra, omadus a≤b säilib.





Seda joonist võiks vaadata ka peegelpildis.





Topeltpööre. Alampuude I ja III kõrgused enne pööret erinevad 2 võrra, omadus a≤c≤b säilib.



Ka seda joonist võib vaadata peegelpildis.




Kahendpuu ja selle läbimine, kahendotsimise puu (binary search tree).




Kahendpuu on puu, mille igal tipul on null kuni kaks alluvat, seejuures tehakse vahet vasakpoolse ja parempoolse alluva vahel.



T on kahendpuu, kui kas:



1. T on tühi



või



2. T = (t0, Tv, Tp), kus t0on puu T juur, Tv on kahendpuu (vasak alampuu) ja Tp on kahendpuu (parem alampuu).





Täielik kahendpuu sisaldab kõiki võimalikke tippe etteantud sügavusel (kõikidel vahetippudel on täpselt kaks alluvat);

kui eemaldada järjest parempoolseimaid lehti, on igal sammul tulemuseks kompaktne kahendpuu.

Kahendpuu läbimine



Eesjärjestuses (pre-order):



Kui T ei ole tühi, siis:



1. töödelda juur

2. läbida vasak alampuu eesjärjestuses

3. läbida parem alampuu eesjärjestuses.



Taga- e. lõppjärjestuses (post-order, end-order):



Kui T ei ole tühi, siis:



1. läbida vasak alampuu lõppjärjestuses

2. läbida parem alampuu lõppjärjestuses

3. töödelda juur.



Keskjärjestuses (in-order):



Kui T ei ole tühi, siis:



1. läbida vasak alampuu keskjärjestuses

2. töödelda juur

3. läbida parem alampuu keskjärjestuses.













Kahendotsimise puu



Olgu kahendpuu iga tipuga t seotud võti t.x (võrreldavad väärtused).

T.x olgu mittetühja kahendpuu T juure võti.



Kahendotsimise puu on kahendpuu T, milles



1. Kas T on tühi või

2.

1. iga tipu tv korral vasakust alampuust Tv kehtib tv.x <= T.x

3. iga tipu tp korral paremast alampuust Tp kehtib tp.x >= T.x

4. Tv ja Tp on kahendotsimise puud





Kahendotsimise puu moodustamine = järjestamine



Tasakaalustatud kahendpuu korral on Tv ja Tp enam-vähem võrdse suurusega (näit. kõrguste erinevus kuni 1).










Ammendav otsing. Lippude paigutamise ülesanne (8 queens).


Ammendav otsing (variantide läbivaatus)

Teatud ülesannete korral on ainsaks täpseks lahendusmeetodiks "proovimise meetod", s.t. kõigi võimalike lahendusvariantide süstemaatiline läbivaatus (ammendav otsing). Kuna lõplikul n-elemendilisel hulgal on 2^n alamhulka, siis on ammendava otsingu ülesanne üldjuhtumil eksponentsiaalse keerukusega. Konkreetset keerukust saab teatud juhtudel vähendada otsinguruumi ahendamisega.

Kaht liiki ülesanded:

* esimese sobiva lahendi leidmine

* kõigi lahendite leidmine

Variandigeneraator - funktsioon lahendusvariantide süstemaatiliseks genereerimiseks.

Tagasivõtt, backtracking: uue variandi valik antud tasemel, kui kõik alamjuhtumid on ammendatud.



Näide. 8 lippu - kõigi lahendite leidmine.

Paigutada malelauale 8 lippu nii, et ükski neist ei oleks mõne teise lipu tules.













Idee: paigutada lippe järjekorras "vasakult paremale" nii, et n-nda lipu jaoks otsitakse kohta olukorras, kus eelnevad n-1 lippu on nõuetekohaselt paigutatud. Kui sobivat kohta n-ndas veerus ei leidu, siis vähendada n väärtust (backtracking) ning leida järgmine sobiv paigutus "eelmisele" lipule.



Kujutame malelaua seisu ühemõõtmelise massiivina laud, mille iga element kodeerib ühe malelaua veeru järgmiselt:

laud[j]=0 - veerus j ei ole lippu paigutatud

laud[j]=i - veerus j paikneb lipp i-ndas reas (1 <= i <= 8)



Predikaat onTules(n) : kas lipp number n on mõne eelneva lipu tules (samal real või diagonaalil, samas veerus ei saa olla juba seisu kujutusviisi tõttu).




Rekursioon, näide: Hanoi tornid. Rekursiooni eemaldamine, "sabarekursioon" (tail recursion).




Hanoi tornid

On n erineva läbimõõduga ketast, augud keskel, ning kolm varrat, millele kettaid saab laduda. Igal käigul tohib võtta ühe ketta ning tõsta selle mingile teisele vardale, kuid suuremat ketast ei tohi kunagi asetada väiksema peale. Eesmärgiks on laduda "torn" ainult lubatud käikude abil ühelt vardalt teisele (kolmandat varrast abiks võttes).

Osutub, et ülesanne on eksponentsiaalse ajalise keerukusega ketaste arvu suhtes.



Arutluskäik:

Baasjuht: kui ketaste arv on null, siis ei ole tarvis mitte midagi teha.

Samm: kui oskame laduda k-1 ketast vardalt a vardale b, siis k ketta ladumiseks vardalt x vardale z tuleb:



1. laduda k-1 ketast vardalt x vardale y (võimalik eelduse põhjal)

2. tõsta suurim ketas (k) vardalt x vardale z "põhjaks"

3. laduda needsamad k-1 ketast vardalt y vardale z (võimalik eelduse põhjal)



On oluline, et algseis (ja tegelikult ka mistahes järgnev seis) oleks lubatav.



kood



public static void hanoi (int n, int x, int y, int z) {



if (n > 0) {



hanoi (n-1, x, z, y);



System.out.print (String.valueOf(x) + ">" + String.valueOf(z) + " "); // tõste



hanoi (n-1, y, x, z);



}



}










Algoritmid graafidel: toesepuu (spanning tree).




Toesepuu



Sidusa lihtgraafi (V, E) toesepuuks e. toeseks (spanning tree) nim. sidusat atsüklilist graafi (V, T), milles T on E alamhulk.



Kõik tipud on samad, servi on eemaldatud nii, et kaoksid tsüklid, aga sidusus säiliks. Toes ei ole üldjuhul üheselt määratud.



Kui servadel on mittenegatiivsed kaalud, siis pakub huvi niisuguse toese leidmine, mille kogukaal oleks minimaalne (kõigi toespuude hulgast).



Kruskali algoritm: järjestada servad kaalude järgi mittekahanevalt ning valida selle alusel järjekordne serv toesesse juba olemasolevate osapuude ühendamiseks (kui moodustub tsükkel, siis seda serva ei võeta). Alt-üles (alguses on üksikud tipud, lõpuks peavad kõik tipud esinema omas sidususkomponendis), ahne strateegia (valitakse hetkel parim tee).



Primi algoritm: töötatakse antud lähtetipust laiuti sarnaselt Dijkstra algoritmiga (toesesse valitakse hetkejätkudest minimaalse kaaluga serv, meeles peetakse kaalu ja eellast, vajadusel parandatakse eellast teel allikast antud tipuni).




Algoritmid graafidel: kauguste arvutamine kõigi tipupaaride vahel.




Floyd-Warshall algorithm (sometimes known as the Roy-Floyd algorithm or Warshall's algorithm) is an algorithm for solving the all-pairs shortest path problem on weighted, directed graphs in cubic time.



Algorithm



The Floyd?Warshall algorithm takes as input an adjacency matrix representation of a weighted, directed graph (V, E). The weight of a path between two vertices is the sum of the weights of the edges along that path. The edges E of the graph may have negative weights, but the graph must not have any negative weight cycles. The algorithm computes, for each pair of vertices, the minimum weight among all paths between the two vertices. The running time complexity is Θ(n3). The algorithm is based on the following observation:



* Assuming the vertices of a directed graph G are V = {1, 2, 3, 4, ..., n}, consider a subset {1, 2, 3, ..., k}.

* For any pair of vertices i, j in V, consider all paths from i to j whose intermediate vertices are all taken from {1, 2, ..., k}, and p is a minimum weight path from among them.

* The algorithm exploits a relationship between path p and shortest paths from i to j with all intermediate vertices in the set {1, 2, ..., k−1}.

* The relationship depends on whether or not k is an intermediate vertex of path p.







Note that the pseudocode assumes the input graph is an adjacency matrix representation of a directed graph, with the value ∞ (infinity) as the weight between vertices which have no edge that directly connects them and 0 on the diagonal (distance from a vertex to itself)



function fw(int[1..n,1..n] graph) {



// Initialization



var int[1..n,1..n] dist := graph



var int[1..n,1..n] pred



for i from 1 to n



for j from 1 to n



pred[i,j] := nil



if (dist[i,j] > 0) and (dist[i,j] < Infinity)



pred[i,j] := i



// Main loop of the algorithm



for k from 1 to n



for i from 1 to n



for j from 1 to n



if dist[i,j] > dist[i,k] + dist[k,j]



dist[i,j] = dist[i,k] + dist[k,j]



pred[i,j] = pred[k,j]



return ( dist, pred ) // Tuple of the distance a






Algoritmid graafidel: tippude topoloogiline järjestamine.




The canonical application of topological sorting is in scheduling a sequence of jobs. The jobs are represented by vertices, and there is an edge from x to y if job x must be completed before job y can be done. Then, a topological sort gives an order in which to perform the jobs. This has applications in computer science, such as in instruction scheduling, ordering of formula cell evaluation in spreadsheets, dependencies in makefiles, and symbol dependencies in linkers.



The graph shown to the left has many valid topological sorts, including:

o 7,5,3,11,8,2,9,10

o 7,5,11,2,3,10,8,9

o 3,7,8,5,11,10,9,2



[edit] Algorithms



The usual algorithms for topological sorting have running time linear in the number of nodes plus the number of edges (Θ(|V|+|E|)).



One of these algorithms works by choosing vertices in the same order as the eventual topological sort. First, find a list of "start nodes" which have no incoming edges and insert them into a queue Q. Then,



Q ← Set of all nodes with no incoming edges



while Q is non-empty do



remove a node n from Q



output n



for each node m with an edge e from n to m do



remove edge e from the graph



if m has no other incoming edges then



insert m into Q



if graph has edges then



output error message (graph has a cycle)



If this algorithm terminates without outputting all the nodes of the graph, it means the graph has at least one cycle and therefore is not a DAG, so a topological sort is impossible. Note that, reflecting the non-uniqueness of the resulting sort, the structure Q need not be a queue. It may be a stack or simply a set.



An alternative algorithm for topological sorting is based on depth first search. Loop through the vertices of the graph, in any order, initiating a depth first search for any vertex that has not already been visited by a previous search. The desired topological sorting is the reverse postorder of these searches. That is, we can construct the ordering as a list of vertices, by adding each vertex to the start of the list at the time when the depth first search is processing that vertex and has returned from processing all children of that vertex. Since each edge and vertex is visited once, the algorithm runs in linear time.




Algoritmid graafidel: sidususkomponentide leidmine.


Sidususkomponentide leidmine



Leida iga tipu v sidususkomponendi järjekorranumber k(v).

Algselt kõigis tippudes k(v) = 0.

Vaadeldava sidususkomponendi järjekorranumber n = 0.

Tsükkel üle kõigi tippude v (kasutades külgnevusstruktuuri):



kui k(v)==0, siis n=n+1 ning nummerdada kõik v-st saavutatavad tipud w numbriga n:

k(w)=n.




Graafi läbimise algoritmid: laiuti (breadth first) ja sügavuti (depth first).




BFS is an uninformed search method that aims to expand and examine all nodes of a graph systematically in search of a solution. In other words, it exhaustively searches the entire graph without considering the goal until it finds it. It does not use a heuristic.



From the standpoint of the algorithm, all child nodes obtained by expanding a node are added to a FIFO queue. In typical implementations, nodes that have not yet been examined for their neighbors are placed in some container (such as a queue or linked list) called "open" and then once examined are placed in the container "closed".



Algorithm (informal)



1. Put the ending node (the root node) in the queue.

2. Pull a node from the beginning of the queue and examine it.

* If the searched element is found in this node, quit the search and return a result.

3. Otherwise push all the (so-far-unexamined) successors of this node into the end of the queue, if there are any.

4. If the queue is empty, every node on the graph has been examined -- quit the search and return "not found".

5. Repeat from Step 2.







Depth-first search (DFS) is an algorithm for traversing or searching a tree, tree structure, or graph. Intuitively, one starts at the root (selecting some node as the root in the graph case) and explores as far as possible along each branch before backtracking.



Formally, DFS is an uninformed search that progresses by expanding the first child node of the search tree that appears and thus going deeper and deeper until a goal node is found, or until it hits a node that has no children. Then the search backtracks, returning to the most recent node it hadn't finished exploring. In a non-recursive implementation, all freshly expanded nodes are added to a LIFO stack for expansion.



Space complexity of DFS is much lower than BFS (breadth-first search). It also lends itself much better to heuristic methods of choosing a likely-looking branch. Time complexity of both algorithms are proportional to the number of vertices plus the number of edges in the graphs they traverse ( O(|V| + |E|) ) .



When searching large graphs that can not be fully contained in memory, DFS suffers from non-termination when the length of a path in the search tree is infinite. The simple solution of "remember which nodes I have already seen" doesn't always work because there can be insufficient memory. This can be solved by maintaining an increasing limit on the depth of the tree, which is called iterative deepening depth-first search.



For the following graph:









a depth-first search starting at A, assuming that the left edges in the shown graph are chosen before right edges, and assuming the search remembers previously-visited nodes and will not repeat them (since this is a small graph), will visit the nodes in the following order: A, B, D, F, E, C, G.



Performing the same search without remembering previously visited nodes results in visiting nodes in the order A, B, D, F, E, A, B, D, F, E, etc. forever, caught in the A, B, D, F, E cycle and never reaching C or G.



Iterative deepening prevents this loop and will reach the following nodes on the following depths, assuming it proceeds left-to-right as above:



* 0: A

* 1: A (repeated), B, C, E



(Note that iterative deepening has now seen C, when a conventional depth-first search did not.)



* 2: A, B, D, F, C, G, E, F



(Note that it still sees C, but that it came later. Also note that it sees E via a different path, and loops back to F twice.)



* 3: A, B, D, F, E, C, G, E, F, B



For this graph, as more depth is added, the two cycles "ABFE" and "AEFB" will simply get longer before the algorithm gives up and tries another branch.




Graafi kujutamine, graafiga seotud maatriksid, tehted graafidega.




Graafi kujutamine



1. Joonis (huvipakkuv probleem selles valdkonnas - tasandilised graafid).

2. Kaarte loetelu (eeldades, et otstippude kohta käiv informatsioon on kaares olemas).

Sellise loetelu organiseerimiseks on palju võimalusi.

3. Külgnevusmaatriks (kaaslusmaatriks) jt. graafi ühest taastamist võimaldavad maatriksid.

4. Külgnevusstruktuur - tippude loetelu, milles iga tipuga on seotud sellest lähtuvate kaarte loetelu (iga kaare kohta on teada tipp, kuhu ta suubub).

Kauguste maatriks D=d[i, j] on |V|x|V| maatriks, milles d[i, j] on kaare (i, j) "pikkus" (kui kaar puudub, võib pikkuseks lugeda lõpmatuse).



Analoogiliselt võib kaartega siduda kaalud - tulemuseks on nn. kaalude maatriks (puuduva kaare kaal tavaliselt null).



Tipust v lähtuvate kaarte hulka tähistame:



Adj(v) = {e hulgast E | w kuulub hulka V: e=(v,w)}




Graaf, graafiga seotud mõisted: orienteeritud ja orienteerimata graaf, multigraaf, lihtgraaf, sidusus, alamgraaf.




Graaf

G = (V, E) - graaf

V - lõplik tippude hulk

E C V x V (tipupaaride hulga alamhulk)

Kui E elemente vaadeldakse kaheelemendiliste hulkadena (tippude järjekord paaris ei ole oluline), siis nimetatakse graafi orienteerimata graafiks ning hulka E graafi servade hulgaks.



Kui E elemente vaadeldakse järjestatud tipupaaridena, siis nimetatakse graafi orienteeritud graafiks (digraph) ning hulka E graafi kaarte hulgaks.

Graafiga seotud mõisteid

Kui hulka E vaadeldakse multihulgana (element võib hulgas esineda mitmes eksemplaris), siis nimetatakse graafi multigraafiks (kordsete servade/ kaartega graafiks).

Paari (v, v) hulgast E nim. silmuseks.

Tippe u, v hulgast V nim. serva e=(u, v) otstippudeks, samuti öeldakse, et tipud u ja v on intsidentsed servaga e (orienteerimata graafis u ja v on naabertipud).

Silmuste ja kordsete servadeta orienteerimata graafi nim. lihtgraafiks.

Graafi G = (V, 0) nim. nullgraafiks (servade hulk on tühi).



Lihtgraafi

G = (V, VxV {(v, v)| v kuulub hulka V})

nim. täisgraafiks (esinevad kõik erinevate tippude vahelised servad).

Tee tipust u tippu v on paarikaupa ühiste otstippudega kaarte jada:



(u, w0), (w0, w1), ... , (wn, v) kuuluvad hulka E .



Orienteerimata graafi nim. sidusaks, (orienteeritud graafi tugevalt sidusaks) kui leidub tee mistahes tipust mistahes teise tippu.



Orienteeritud graaf on nõrgalt sidus, kui kaarte suundade ärajätmisel saadav orienteerimata graaf on sidus.



Graafi G1 = (V1, E1) nim. graafi G = (V, E) alamgraafiks, kui V1 on hulga V alamhulk ja E1 on E ühisosa hulgaga V1xV1 (NB! mitte selle ühisosa alamhulk: alamhulga korral on tegemist nn. blokiga).




Puu läbimise viisid (põhialgoritmid).




Puu läbimine



Eesjärjestus (pre-order):



1. Töödelda juur

2. Töödelda juure alampuud järjestuses vasakult paremale



Lõppjärjestus (post-order, end-order):



1. Töödelda juure alampuud järjestuses vasakult paremale

2. Töödelda juur



Kahendpuu läbimine keskjärjestuses (in-order)



1. Töödelda vasak alampuu

2. Töödelda juur

3. Töödelda parem alampuu



Avaldise prefikskuju saadakse puu läbimisega eesjärjestuses, postfikskuju (ja pööratud poola kuju) puu läbimisega lõppjärjestuses; läbimine keskjärjestuses ei anna praegusel juhul üheselt taastatavat avaldist!



Preorder: A B D G H E F I C J

Postorder: G H D E I F B J C A




Puu, puu kujutamine. Suluesitused.




Puu (programmeerimisalal tavaliselt järjestatud puu):

* dünaamiline andmestruktuur

* komponentideks nn. puu tipud: juurtipp e. juur, vahetipud, lehed (terminaalsed tipud)

* peegeldab ranget hierarhiat: juurtipp on kõige kõrgema taseme "ülemus", kõigil ülejäänud tippudel on täpselt üks ülemus (kasutatakse ka "vanemad-lapsed-vennad" metafoori)

* alluvateta tipud = puu lehed, kõik ülejäänud tipud on vahetipud

* sama ülemuse alluvad - kolleegid, naabrid

* järjestatud puu korral on oluline iga tipu alluvate (naabrite) omavaheline järjestus



Näide: aritmeetilise avaldise puu



Infikskuju prioriteedisulgudega: (5 - 1) * 7 + 6 / 3



Prefikskuju sulgudega: + (* (- (5, 1), 7), / (6, 3))



Postfikskuju sulgudega: (((5, 1)-, 7)*, (6, 3)/ )+



Pööratud poola kuju: 5 1 - 7 * 6 3 / +




Järjekord (queue), järjekordade eriliigid.




Järjekord (queue)

FIFO - First In First Out

Järjekorra omadused:

1. dünaamiline struktuur (elementide arv on muutuv)

2. elemendid on sama tüüpi

3. elementide järjestus on oluline

4. juurdepääs on ainult esimesena lisatud elemendile (front); "lisamine" lisab lõppu ja "võtmine" eemaldab algusest (järjekorra metafoor)

5. tavaliselt realiseeritavad operatsioonid: tühja järjekorra loomine, lisamine, võtmine, alatäitumise (underflow) kontroll (et vältida tühjast järjekorrast võtmist), mõne realisatsiooni korral ka ületäitumise (overflow) kontroll (kas on "ruumi" lisamiseks), vahendid järjekorra läbivaatamiseks (näit. iteraatorid vms.)



Keeles Java võib järjekorra realisatsiooni luua klassi java.util.LinkedList spetsialiseerides (baseerub topeltseotud ahelal).



Näiteid järjekorra kasutamise kohta: ressursside jagamine (printer), tegevuste planeerimine, graafi läbimine

Eelistusjärjekord



Järjekord, milles on olulised elementide (võtmete) väärtused. Prioriteetidega järjekord. "Lisamine" on sisuliselt hulgateoreetiline lisamine ja "võtmine" on vähima (suurima) võtmeväärtusega elemendi eemaldamine. Kui prioriteedid on staatilised (ei muutu elemendi järjekorras olemise ajal), siis saab "lisamise" teha pistemeetodi abil "Õigesse kohta".

Muutuvate eelistustega järjekord



Kui elemendi prioriteet võib elemendi järjekorras olemise ajal dünaamiliselt muutuda (niisugust järjekorda nim. muutuvate eelistustega järjekorraks), siis tuleb "võtmine" realiseerida järjekorra läbivaatusena ("lisamine" on selle eest lihtne). Teine võimalus on kajastada iga prioriteedimuutust kohe järjekorras, aga see ei pruugi olla hea lahendus (näiteks kui muutusi on palju, aga võtmisi vähe).




Magasin (stack). Avaldise pööratud poola kuju (RPN).




Magasin (stack)



LIFO - last in first out

Magasini omadused:

1. dünaamiline struktuur (elementide arv on muutuv)

2. elemendid on sama tüüpi

3. elementide järjestus on oluline

4. juurdepääs on ainult viimasena lisatud elemendile (magasini tipp); "lisamine" lisab lõppu ja "võtmine" eemaldab lõpust

5. tavaliselt realiseeritavad operatsioonid: tühja magasini loomine, lisamine (push), võtmine (pop), alatäitumise (underflow) kontroll (et vältida tühjast magasinist võtmist), mõne realisatsiooni korral ka ületäitumise (overflow) kontroll (kas on "ruumi" lisamiseks), tipu lugemine ilma eemaldamiseta (optim. kaalutlustel)



Keeles Java võib magasini realisatsiooni leida klassides java.util.Stack (baseerub vektoril) või java.util.LinkedList spetsialiseerides (baseerub topeltseotud ahelal).



Magasini kasutamise näited: avaldise väärtustamine, 'return stack', puu läbimine, ...

Avaldise postfikskuju ja selle interpreteerimine



"Tavaline" infikskuju: (5-1) * 7 + 6 / 3



Prefikskuju sulgudega: +( *( -( 5, 1), 7), /(6, 3))



Postfikskuju sulgudega: (((5, 1)-, 7)*, (6, 3)/ )+



Sulgudeta postfikskuju - nn. "pööratud poola kuju": 5 1 - 7 * 6 3 / + .



3



1 7 6 6 2



5 5 4 4 28 28 28 28 30



--------------------------



5 1 - 7 * 6 3 / +




Abstraktsed andmetüübid (ADT), staatilised ja dünaamilised andmestruktuurid. Ahel (list), ahelate liigid.




Abstraktsed andmetüübid

"Varajane" OOP. Eesmärk: peita realisatsiooni detailid, anda rakenduse programmeerijale probleemorienteeritud liides.

ADT - Abstract Data Type

1. Lubatud väärtuste hulk (väärtusvaru)

2. Lubatud operatsioonide hulk

3. (Notatsioon - tähistused väärtuste ja operatsioonide jaoks)

Näit. kompleksarvud, polünoomid, graafid, geomeetrilised kujundid, ...

OOP muutis niisuguse lähenemise kohustuslikuks.

Väärtusvaru järgi jagunemine:

1. lihttüübid, mille väärtustel ei ole sisemist struktuuri: arv, tõeväärtus, ...

2. struktuursed tüübid, mille väärtus koosneb komponentidest: massiiv, objekt (kirje), ...

Operatsioonid on OOP-s "kinnistatud" objekti juurde (kapseldus).

1. Kinnised operatsioonid: tulemus kuulub sama tüübi väärtusvarusse

2. mittekinnised operatsioonid: tulemus on mingit teist tüüpi

3. tüübiteisendused: tegelikud ja deklaratiivsed

Näit. kinnine operatsioon "summa" (mis iganes see ka poleks)

Imperatiivne lähenemine: m = summa (a, b) "funktsiooni summa parameetriteks on a ja b"

OOP lähenemine: m = a.summa (b) "objektile a saadetakse teade 'summa' parameetriga b"

Andmestruktuurid võib jagada:

1. staatilised: komponentide arv ja tüübid fikseeritud: näiteks kompleksarv

2. dünaamilised: väärtuse komponentide arv on muutuv, komponendid ise tavaliselt üht tüüpi: näiteks magasin, järjekord, graaf, ...



Andmestruktuuride korral on oluliseks küsimuseks juurdepääsu tagamine komponentidele ning struktuuri muutmine (vastavate operatsioonide ajaline keerukus).

"Võtmine" ja "lisamine".




Lineaarse keerukusega järjestamismeetodid: kimbumeetod (bucket sort), positsioonimeetod (radix sort) ja loendamismeetod (counting sort).




Bucket sort, or bin sort , is a sorting algorithm that works by partitioning an array into a finite number of buckets. Each bucket is then sorted individually, either using a different sorting algorithm, or by recursively applying the bucket sorting algorithm. Bucket sort is a generalization of pigeonhole sort. Bucket sort runs in linear time (Θ(n)). Since bucket sort is not a comparison sort, it is not subject to the Ω(n log n) lower bound.



Bucket sort works as follows:

1. Set up an array of initially empty "buckets" the size of the range.

2. Go over the original array, putting each object in its bucket.

3. Sort each non-empty bucket.

4. Put elements from non-empty buckets back into the original array



Pseudocode

function bucket-sort(array, n) is

buckets = new array of n empty lists

for i = 0 to (length(array)-1) do

insert array[i] into buckets[msbits(array[i], k)]

for i = 0 to n - 1 do

next-sort(buckets[i])

return the concatenation of buckets[0], ..., buckets[n-1]



Jump to: navigation, search

Elements are distributed among bins

Then, elements are sorted within each bin

Least Significant Digit Radix Sorts

A least significant digit (LSD) radix sort is a fast stable sorting algorithm which can be used to sort keys in lexicographic order. Keys may be a string of characters, or numerical digits in a given radix. The processing of the keys begins at the least significant digit, the rightmost digit, and proceeds to the most significant digit, the leftmost digit. The sequence in which digits are processed by a least significant digit (LSD) radix sort is the opposite of the sequence in which digits are processed by a most significant digit (MSD) radix sort.

A least significant digit (LSD) radix sort operates in O(nk) time, where n is the number of keys, and k is the average key length. You can get this performance for variable-length keys by grouping all of the keys that have the same length together and separately performing an LSD radix sort on each group of keys for each length, from shortest to longest, in order to avoid processing the whole list of keys on every sorting pass.

A radix sorting algorithm was originally used to sort punched cards in several passes. A computer algorithm was invented for radix sort in 1954 at MIT by Harold H. Seward. In many newer applications requiring super speeds and massive memory, the computer radix sort is an improvement on (slower) comparison sorts.

LSD radix sorts have resurfaced as an alternative to other high performance comparison-based sorting algorithms (like heapsort and mergesort) that require Ω(n ? log n) comparisons, where n is the number of items to be sorted. Comparison sorts can do no better than Ω(n ? log n) execution time but offer the flexibility of being able to sort with respect to more complicated orderings than a lexicographic one; however, this ability is of little importance in many practical applications.

Each key is first figuratively dropped into one level of buckets corresponding to the value of the rightmost digit of each key. Each bucket preserves the original order of the keys as the keys are dropped into each bucket. There is a one-to-one correspondence between the number of buckets and the number of values that can be represented by a digit. Then, the process repeats with the next neighboring digit until there are no more digits to process. In other words:

1. Take the least significant digit (or group of bits, both being examples of radices) of each key.

2. Group the keys based on that digit, but otherwise keep the original order of keys. (This is what makes the LSD radix sort a stable sort).

3. Repeat the grouping process with each more significant digit.

The sort in step 2 is usually done using bucket sort or counting sort, which are efficient in this case since there are usually only a small number of digits.

When an LSD radix sort processes keys which all have the same fixed length, then the upper bound of the execution time is O(n), where n is the number of keys to be sorted. When processing fixed-length keys, some implementations of LSD radix sorts are slower than O(n ? log n) comparison-based sorting algorithms, such as heap sort, unless a sufficiently large amount of input data is processed. What a sufficiently large amount of input data precisely is will vary from computer system to computer system and from implementation to implementation. If the keys used are short 2-byte integers, it is practical to complete the sorting with only two passes, processing 1 byte of each key per pass. In this case, and even when sorting 32-bit floating point numbers, radix sort can in practice be significantly faster than any other sorting algorithm. In one possible implementation of an LSD radix sort, variable length keys are padded with zero digits at the beginning of the keys to make all of the keys a fixed length, which requires O(NL) processing time, where N is the number of keys to be sorted and L is the length of the longest key.

One disadvantage of an LSD radix sort is that it does not run in place, which means that the keys or pointers to the keys must be temporarily stored outside of their original memory space during processing. O(n) additional memory space is needed to hold the keys or pointers to the keys. For fixed-length keys, another disadvantage of an LSD radix sort is that it requires one sorting pass over the input list for each digit in a key.

[edit] An example



Sort the list:

170, 45, 75, 90, 2, 24, 802, 66

1. Sorting by least significant digit (1s place) gives:

170, 90, 2, 802, 24, 45, 75, 66

Notice that we keep 2 before 802, because 2 occurred before 802 in the original list, and similarly for 170 and 90.

2. Sorting by next digit (10s place) gives:

2, 802, 24, 45, 66, 170, 75, 90

3. Sorting by most significant digit (100s place) gives:

2, 24, 45, 66, 75, 90, 170, 802

It is important to realize that each of the above steps requires just a single sorting pass over the data, since each item can be placed in its correct bucket without having to be compared with other items.

Some LSD radix sort implementations allocate space for buckets by first counting the number of keys that belong in each bucket before moving keys into those buckets. The number of times that each digit occurs is stored in an array. Consider the previous list of keys viewed in a different way:

170, 045, 075, 090, 002, 024, 802, 066

The first counting pass starts on the least significant digit of each key, producing an array of bucket sizes:

2 (bucket size for digits of 0: 170, 090)

2 (bucket size for digits of 2: 002, 802)

1 (bucket size for digits of 4: 024)

2 (bucket size for digits of 5: 045, 075)

1 (bucket size for digits of 6: 066)

A second counting pass on the next more significant digit of each key will produce an array of bucket sizes:

2 (bucket size for digits of 0: 002, 802)

1 (bucket size for digits of 2: 024)

1 (bucket size for digits of 4: 045)

1 (bucket size for digits of 6: 066)

2 (bucket size for digits of 7: 170, 075)

1 (bucket size for digits of 9: 090)

A third and final counting pass on the most significant digit of each key will produce an array of bucket sizes:

6 (bucket size for digits of 0: 002, 024, 045, 066, 075, 090)

1 (bucket size for digits of 1: 170)

1 (bucket size for digits of 8: 802)

At least one LSD radix sort implementation now counts the number of times that each digit occurs in each column for all columns in a single counting pass. (See the external links section.) Other LSD radix sort implementations allocate space for buckets dynamically as the space is needed.





Counting sort is a sorting algorithm which (like bucket sort) takes advantage of knowing the range of the numbers in the array to be sorted (array A). It uses this range to create an array C of this length. Each index i in array C is then used to count how many elements in A have a value less than i. The counts stored in C can then be used to put the elements in A into their right position in the resulting sorted array. It is less efficient than pigeonhole sort.

Characteristics of counting sort

Counting sort is stable (see sorting algorithm) and has a running time of Θ(n+k), where n and k are the lengths of the arrays A (the input array) and C (the counting array), respectively. In order for this algorithm to be efficient, k must not be too large compared to n. As long as k is O(n) the running time of the algorithm is Θ(n).

The indices of C must run from the minimum to the maximum value in A to be able to index C directly with the values of A. Otherwise, the values of A will need to be translated (shifted), so that the minimum value of A matches the smallest index of C. (Translation by subtracting the minimum value of A from each element to get an index into C therefore gives a counting sort. If a more complex function is used to relate values in A to indices into C, it is a bucket sort.) If the minimum and maximum values of A are not known, an initial pass of the data will be necessary to find these (this pass will take time Θ(n); see selection algorithm).

The length of the counting array C must be at least equal to the range of the numbers to be sorted (that is, the maximum value minus the minimum value plus 1). This makes counting sort impractical for large ranges in terms of time and memory needed. Counting sort may for example be the best algorithm for sorting numbers whose range is between 0 and 100, but it is probably unsuitable for sorting a list of names alphabetically (again, see bucket sort and pigeonhole sort). However counting sort can be used in radix sort to sort a list of numbers whose range is too large for counting sort to be suitable alone.

Because counting sort uses key values as indexes into an array, it is not a comparison sort, allowing it to break the Ω(n log n) lower-bound on those sorts.

[edit] The algorithm

[edit] Informal



1. Count the discrete elements in the array. (after calculating the minimum and the maximum)

2. Accumulate the counts.

3. Fill the destination array from backwards: put each element to its countth position.

Each time put in a new element decrease its count.








Jaga ja valitse: ühildusmeetod (merge sort).


Ühildamismeetod:

"Jaga ja valitse": jagatakse kogu aeg pooleks (kuni pikkus < 2),

pooled ühendatakse lineaarse keerukusega ühildamise abil,

kasutatakse lisamälu mahuga O(n)








Järjestamine: pistemeetod (insertion sort) ja kiirmeetod (quicksort).


Pistemeetod:

Jada jagatakse "järjestatud osaks" (algselt tühi) ja "järjestamata osaks" (algselt kogu jada).

Järjestatud osa pikkust suurendatakse järjekordse elemendi paigutamisega õigele kohale järjestatud osas.



/**

* Sorteerida pistemeetodil List, mille elemendid realiseerivad

* liidest Comparable.

* @param a sorteeritav list.

*/



static public void pisteSort (List a) {

if (a.size() < 2) return;

for (int i=1; i<a.size(); i++) {

Comparable b = (Comparable) a.remove (i);

int j;

for (j=0; j<i; j++) {

if (b.compareTo ((Comparable)a.get (j)) < 0) break;

}

a.add (j, b); // pistame b kohale j

}

} // pisteSort() lopp



/**

* Sorteerime massiivi, mille elemendid realiseerivad

* liidest Comparable.

* @param a sorteeritav massiiv.

*/

static public void pisteSort (Comparable[] a) {

if (a.length < 2) return;

for (int i=1; i<a.length; i++) {

Comparable b = a[i];

int j;

for (j=i-1; j>=0; j--) {

if (a[j].compareTo (b) <= 0) break;

a[j+1] = a[j]; // vabastame pistekoha

}

a[j+1] = b; // pistame b kohale

}

} // pisteSort() lopp



Kiirmeetod:

(Osa)jada jagatakse kaheks lühemaks osajadaks nii, et ükski element esimeses osas ei oleks suurem ühestki elemendist teises osas. Siis võib kummagi osa sorteerida eraldi (nad on sõltumatud). "Jaga ja valitse"

/**

* Sorteerida massiiv kiirmeetodil.

* @param massiiv sorteeritav massiiv.

* @param l vasakpoolne otspunkt.

* @param r parempoolne otspunkt.

*/

static public void sort (Comparable[] massiiv, int l, int r) {

if (massiiv.length < 2) return;

int i = l; int j = r;

Comparable x = massiiv [(i+j) / 2];

do {

while (massiiv [i].compareTo (x) < 0) i++;

while (x.compareTo (massiiv [j]) < 0) j--;

if (i <= j) {

Comparable tmp = massiiv [i];

massiiv [i] = massiiv [j]; massiiv [j] = tmp;

// selle koha peal on väljatrükk silumiseks: "veelahe" ja vahetatavad

i++; j--;

}

} while (i < j);

if (l < j) sort (massiiv, l, j); // rekursioon

if (i < r) sort (massiiv, i, r); // rekursioon

} // sort() lopp




Paisksalvestus, paisktabel (hash table).


Hashing (paisksalvestus) - Elemendi asukoht massiivis leitakse rakendades võtmele hash funktsiooni.

Mitme võtme sattumist samale kohale nimetatakse kokkupõrkeks. Kokkupõrke lahendamiseks on mitu meetodit

? avatud adresseerimine (lingitud listiga)

? rehash

Hash otsingu keerukus - Halvimal juhul lineaarne otsing (O(n)) - Kõik elemendid on ühes lingitud listis.

Parimal juhul konstantne otsing (O(1)) - Iga võti annab erineva hash väärtuse






Kahendotsimine (binary search).




"Lõigu poolitamine" matemaatikas. On rakendatav kahel eeltingimusel:



1. vaadeldav struktuur on järjestatud

2. elemendid on indekseeritavad



O(log n)



/**

* Leida etteantud listist etteantud element kahendotsimise abil.

* @param a list.

* @param e otsitav element.

* @returns otsitava elemendi indeks või -1, kui elementi ei leidu.

*/



static public int otsi (List a, Comparable e) {

int j = -1;

int l = 0; // vasakpoolne otspunkt

int r = a.size() - 1; // parempoolne otspunkt

while (l <= r) {

j = (l + r) / 2;

if (e.compareTo ((Comparable)a.get (j)) == 0)

return j;

if (e.compareTo ((Comparable)a.get (j)) > 0)

l = j+1; // vasak otspunkt nihkub paremale

else

r = j-1; // parem otspunkt nihkub vasakule

};

return -1;

} // otsi lopp




Algoritmi omadused. Algoritmide asümptootiline analüüs


a) Algoritmi iseloomustamiseks kasutatakse järgmisi mõisteid:

* Korrektsus (algoritm lahendab "õiget" ülesannet, tulemus vastab spetsifikatsioonile).

* Määratletus (sammud on lõplikud ja üheselt määratud).

* Kirjelduse lõplikkus (algoritm on kirjeldatav lõpliku arvu sammudega).

* Peatuvus. Töö lõpetamine mistahes sisendi korral - kõikjal määratud algoritm. Osaline e. "poollahenduv" algoritm kas annab tulemuse või ei lõpeta tööd.

* Determinism (samade algandmete korral vastus sama, lahenduskäik on korratav) vs. mittedeterminism (näit. "tõeline" juhuarvude generaator).

* Universaalsus (lahendab probleemide klassi: sisend -> väljund ).

* Keerukus (efektiivsus, kas lõpetamise aeg ja/või mälumaht on praktilised).



b) Asümptootilised hinnangud, "suure O", "väikese o", "suure oomega", "väikese oomega" ja teeta-tähistused:

"f kasvab mitte kiiremini kui g" ( f big-Oh g ) - leiduvad konstant c>0 ja koht N nii, et iga n>N korral

|f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe on ülalt tõkestatud.



"f kasvab aeglasemalt kui g" ( f little-oh g ) - mistahes konstandi c>0 jaoks leidub koht N nii, et iga n>N korral

|f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe pole alt tõkestatud.



"f kasvab niisama kiiresti kui g" ( f big-Theta g ) - leiduvad konstandid b, c>0 ja koht N nii, et iga n>N korral

b|g(n)| < |f(n)| < c|g(n)|

f ja g suhe on nii ülalt kui ka alt tõkestatud.



"f kasvab mitte aeglasemalt kui g" ( f big-Omega g ) - "g kasvab mitte kiiremini kui f"

f ja g suhe on alt tõkestatud.



"f kasvab kiiremini kui g" ( f little-omega g ) - "g kasvab aeglasemalt kui f"

f ja g suhe pole ülalt tõkestatud.






Глава I I


Строение и функции клеток

Различные структуры живой клетки, которые отвечают за выполне?ние той или иной функции, получили название органоидов или орга-нелл, подобно органам целого организма. По строению клетки био?логи делят все живые существа на ?безъядерные? организмы ? прокариоты (буквально ? доядерные) и ?ядерные? ? эукариоты. В группу прокариот попали все бактерии и синезеленые водоросли (цианеи), а в группу эукариот ? грибы, растения и животные.

Таким образом, в настоящее время выделяют два уровня клеточ?ной организации и соответственно два крупных типа клеток: прока-риопгический и эукариотический.

Прокариотические организмы сохраняют черты глубочайшей древности: они очень просто устроены. На этом основании их выделя?ют в самостоятельное царство.

Клетки эукариот содержат ограниченное оболочкой ядро, а так?же сложно устроенные ?энергетические станции? ? митохондрии; в растительных клетках, кроме того, имеются и пластиды. Иными словами, все клетки ?ядерных? организмов высоко организованы, приспособлены к потреблению кислорода и поэтому могут произво?дить большое количество энергии.

25.

Прокариотическая клетка

Пример типичных прокариотических клеток являют собой бактерии. Они живут повсюду: в воде, в почве, в пищевых продуктах.

Схема строения клетки бактерий представлена на рисунке 63.

Размеры бактериальных клеток колеблются в широких пределах: от 1 до 10?15 мкм. По форме выделяют шаровидные клетки (кокки), вытянутые (палочки, или бациллы) и извитые (спириллы) (рис. 64). Некоторые виды микроорганизмов живут по отдельности, другие об?разуют скопления.

Бактерии могут существовать только в аэробных или только в анаэробных условиях, или и в тех и в других. Необходимую энергию они получают в процессе дыхания, брожения или фотосинтеза. Мно?гие бактерии паразитируют в организме животных или растений, вы?зывая у них заболевания.

Основная особенность строения бактерий ? отсутствие ядра. На?следственная информация у них заключена в одной кольцевой моле?куле ДНК, имеющей форму кольца и погруженной в цитоплазму. ДНК у бактерий не образует комплексов с белками, и поэтому все гены, входящие в состав хромосомы, ?работают?, т. е. с них непрерывно счи?тывается наследственная информация. Бактериальная клетка окру?жена мембраной, отделяющей цитоплазму от клеточной стенки. В ци?топлазме мембран мало. В ней находятся рибосомы, осуществляющие синтез белков.

Ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности бакте?рий, рассеяны по цитоплазме или прикреплены к внутренней поверх?ности мембраны.

У многих микроорганизмов внутри клетки откладываются запас?ные вещества ? полисахариды, жиры, полифосфаты. Эти вещества, включаясь в обменные процессы, могут продлевать жизнь клетки при отсутствии внешних источников энергии.

Обычно бактерии размножаются делением надвое.

Бактериям свойственно спорообразование. Споры возникают, как правило, когда ощущается недостаток в питательных веществах или когда в среде в избытке накапливаются продукты обмена. Спорообра?зование начинается с отшнуровывания части цитоплазмы от мате?ринской клетки. Отшнуровавшаяся часть содержит хромосому и ок?ружена мембраной и толстой клеточной стенкой (рис. 65).

Споры бактерий очень устойчивы. В сухом состоянии они сохра?няют жизнеспособность многие сотни и даже тысячи лет, выдержи?вая резкие колебания температуры.

Вопросы для повторения и задания

1. По какому признаку все живые организмы делят на две груп?пы ? прокариоты и эукариоты? Чем они различаются?

2. Какие организмы относятся к прокариотам?

3. Опишите строение бактериальной клетки.

4.Как размножаются бактерии?

5.В чем сущность и биологический смысл процесса спорообразова?ния у бактерий?

26. Эукариотическая клетка. Цитоплазма

Эукариотические клетки самых разнообразных организмов ? от про?стейших (корненожки, жгутиковые, инфузории и др.) до грибов, выс?ших растений и животных ? отличаются и сложностью, и разнооб?разием строения (рис. 66). Типичной клетки в природе не существует, но у тысяч различных типов клеток можно выделить общие черты строения (рис. 67).

В растительной клетке есть все органоиды, свойственные и жи?вотной клетке: ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохонд?рии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она отличается от животной клет?ки существенными особенностями строения: 1) прочной клеточной стенкой значительной толщины; 2) особыми органоидами ? пласти?дами, в которых происходит первичный синтез органических веществ из минеральных за счет энергии света; 3) развитой системой вакуо?лей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.

Каждая клетка состоит из двух важнейших, неразрывно связан?ных между собой частей ? цитоплазмы и ядра.

Цитоплазма. В цитоплазме находится целый ряд структур (орга-нелл, или органоидов), каждая из которых отличается особенностя?ми строения и выполняет определенную функцию. Есть органоиды, свойственные всем клеткам, ? митохондрии, клеточный центр, ап?парат Гольджи, рибосомы, эндоплазматическая сеть, лизосомы. Дру?гие органоиды встречаются только в клетках определенного типа ? миофибриллы, реснички и т. д.

В цитоплазме откладываются также различные вещества ? их называют включениями. Это непостоянные структуры цитоплазмы (а иногда и ядра), которые, в отличие от органоидов, то возникают, то исчезают в процессе жизнедеятельности клетки. Плотные включе?ния называют гранулами, жидкие ? вакуолями. В процессе жизне?деятельности в клетках накапливаются продукты обмена веществ (пигменты, белковые гранулы в секреторных клетках) или запасные питательные вещества (глыбки гликогена, капли жира).

В основе структурной организации клетки лежит мембранный принцип строения. Это означает, что клетка в основном построена из мембран сходного строения. Они образованы двумя рядами липидов, в которые на разную глубину с наружной и внутренней стороны по?гружены многочисленные и разнообразные молекулы белков.

Наружная цитоплазматическая мембрана имеется у всех кле?ток, она отграничивает содержимое цитоплазмы от внешней среды. Поверхность живой клетки находится в непрерывном движении: на ней возникают выросты и впячивания, она совершает волнообразные колебательные движения, в ней постоянно перемещаются макромо?лекулы.

Поверхность клетки обладает высокой прочностью и эластично?стью, легко и быстро восстанавливает свою целостность при неболь?ших повреждениях. Однако цитоплазматическая мембрана несплош-мая: она пронизана многочисленными мельчайшими отверстиями ? порами, через которые с помощью ферментов внутрь клетки могут проникать ионы и мелкие молекулы. К тому же они могут попадать в клетку и непосредственно через мембрану, причем это не пассивная диффузия, а активный избирательный процесс, требующий затрат энергии.

Клеточная мембрана легко проницаема для одних веществ и не?проницаема для других. Так, концентрация

выше, чем в окружающей среде напротив, ионов_ Nа+ всегда больше в межклеточной жидкости. Избирательная проницаемость клеточ?ной мембраны носит название полу проницаемости.

Помимо указанных двух способов, химические соединения и твер?дые частицы могут проникать в клетку путем пино- и фагоцитоза (рис. 68). Мембрана клеток образует выпячивания, края выпячива?ний смыкаются, захватывая межклеточную жидкость (пиноцитоз) или твердые частицы (фагоцитоз).

Цитоплазматическая мембрана выполняет еще одну функцию -обеспечивает связь между клетками в тканях многоклеточных орга?низмов: во-первых, путем образования многочисленных складок и выростов, во-вторых ? за счет выделения клетками плотного цемен?тирующего вещества, заполняющего межклеточное пространство.

Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазмати-ческой мембраной, но, кроме того, ограничена толстой, состоящей из целлюлозы клеточной стенкой, которой нет у животных. Клеточ?ная стенка имеет поры, через которые каналы эндоплазматической сети соседних клеток сообщаются друг с другом.

Клетки грибов, как и растений, окружены клеточной стенкой, но она образована не целлюлозой, а хитиноподобным веществом.

Эндоплазматическая сеть ? это сложная система мембран, про?низывающая цитоплазму всех эукариотических клеток; у прокариот ее нет. Она особенно развита в клетках с интенсивным обменом ве?ществ. В среднем объем эндоплазматической сети составляет от 30 до 50% всего объема клетки. Различают два вида эндоплазматической сети: гладкую и шероховатую. Одной из функций гладкой эндоплаз?матической сети является синтез липидов и углеводов. Особенно обильно гладкая Эндоплазматическая сеть представлена в клетках сальных желез (синтез жиров), в клетках печени (синтез гликогена), в клетках, богатых запасными питательными веществами (семена растений).

Основная функция шероховатой эндоплазматической сети ? синтез белка, который осуществляется в рибосомах, покрывающих поверхность уплощенных мембранных мешочков (цистерн) эндоплаз?матической сети, за что она и получила название шероховатой.

Таким образом, Эндоплазматическая сеть ? общая внутрикле?точная циркуляционная система, по каналам которой осуществля?ется транспорт веществ, а в мембраны этих каналов встрое?ны многочисленные ферменты, обеспечивающие жизнедеятельность клетки.

Рибосомы представляют собой сферические тельца диаметром 15,В?35,0 нм, состоящие из двух частей ? субъединиц (см. рис. 61, 62). В рибосомах примерно равное количество белка и РНК. Рибосом-ная РНК (рРНК) синтезируется в ядре на молекуле ДНК одной из хромосом в зоне ядрышка. Там же формируются рибосомы, которые затем покидают ядро. В цитоплазме рибосомы могут располагаться свободно или прикрепляться к наружной поверхности мембран эндо-нлазматической сети. Рибосомы есть во всех клетках, как прокарио-тических, так и эукариотических.

Основной структурный элемент комплекса (аппарата) Голъд-жи ? гладкая мембрана, которая образует пакеты уплощенных цистерн, крупные вакуоли или мелкие пузырьки (см. рис. 67). Син?тезированные на мембранах эндоплазматической сети белки, полиса?хариды, жиры транспортируются к комплексу Гольджи, конденси?руются внутри его структур и ?упаковываются? в виде секрета, готового к выделению, либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности.

Лизосомы (от греч. лизис ? расщепление) ? небольшие оваль?ные тельца диаметром около 0,4 мкм, окруженные трехслойной мем?браной. Они заполнены пищеварительными ферментами, способны?ми расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и другие вещества. Лизосомы образуются из структур комплекса Гольджи (рис. 69) либо непосредственно из эндоплазматической сети. Они приближаются к пиноцитозным или фагоцитозным вакуолям и изливают в их полость свое содержимое (см. рис. 68). Кроме того, ли-зосомы могут разрушать структуры самой клетки при их старении, в ходе эмбрионального развития, когда происходит замена зародыше-кых тканей на постоянные (см. с. 162), и в ряде других случаев.

Митохондрии имеются практически во всех типах эукариотиче?ских клеток одноклеточных и многоклеточных организмов. Такое распространение митохондрий в животном и растительном мире ука?зывает на важную роль, которую они играют в клетке.

Митохондрии имеют форму сферических, овальных, цилиндри?ческих и даже нитевидных телец. Размеры их составляют от 0,2 до 1 мкм в диаметре и до 7 мкм в длину. Длина нитевидных форм дости?гает 15?20 мкм. Количество митохондрий в разных тканях неодина?ково и зависит от функциональной активности клетки: их больше там, где интенсивнее синтетические процессы (печень) или велики затраты энергии. Так, в грудной мышце у летающих птиц содержа?ние митохондрий значительно выше, чем у нелетающих. Число ми?тохондрий может быстро увеличиваться путем деления, что обуслов?лено наличием молекулы ДНК в их составе. Стенка митохондрии состоит из двух мембран: наружной и внутренней. Наружная мем?брана гладкая, а внутренняя образует складки, или кристы. На мем?бранах крист располагаются многочисленные ферменты, участвую?щие в энергетическом обмене. Основная функция митохондрий ? синтез универсального источника энергии ? АТФ.

Пластиды_?органоиды растительных клеток. В них происхо?дит первичный синтез углеводов из неорганических веществ. Разли?чают три вида пластид: 1) лейкопласты ? бесцветные пластиды, в которых из моносахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал (есть лейкопласты, запасающие белки или жиры); 2) хлоропласты -зеленые пластиды, содержащие пигмент хлорофилл, где осуществля?ется фотосинтез; 3) хромопласты, включающие различные пигмен?ты из группы каротиноидов, обусловливающих яркую окраску цвет?ков и плодов. Пластиды могут превращаться друг в друга. Они содержат ДНК и РНК и размножаются делением надвое.

Вакуоли- растительных клеток окружены мембраной и развивают?ся из цистерн эндоплазматической сети. Вакуоли содержат в раство?ренном виде белки, углеводы, низкомолекулярные продукты синтеза, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое рас?творенными в вакуолярном соке веществами, приводит к тому, что в клетку поступает вода, которая обусловливает тургор ? напряжен?ное состояние клеточной стенки. Это обеспечивает прочность растений к статическим и динамическим нагрузкам.

Клеточный центр состоит из двух очень маленьких телец ци?линдрической формы, расположенных под прямым углом друг к другу. Эти тельца называют центриолями (см. рис. 67). Стенка центрио-ли состоит из 9 пучков, включающих по три микротрубочки, а ось органоида образована парой центральных микротрубочек. Центрио-ли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Их воспроизведение, по-видимому, осуществляется путем самосбор?ки из белковых субъединиц. Клеточный центр играет важную роль в клеточном делении: от центриолей начинается рост веретена деле?ния. В растительных клетках центриолей нет, и веретено деления образуется в специальных ферментных центрах.

Цитоскелет. Одной из отличительных особенностей эукариоти-ческой клетки является наличие в ее цитоплазме скелетных образо?ваний в виде микротрубочек и пучков белковых волокон. Элементы цитоскелета тесно связаны с наружной цитоплазматической мембра?ной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цито?плазме. Опорные элементы цитоплазмы определяют форму клетки, обеспечивают движение внутриклеточных структур и перемещение всей клетки.

Вопросы для повторения и задания

1.Что такое цитоплазма?

2. Какие органоиды клетки находятся в цитоплазме?

3. Какие органоиды клетки являются самовоспроизводящимися и почему?

4. Что такое включения?

5. В чем различие между пиноцитозом и фагоцитозом?



27.

Эукариотическая клетка. Ядро

Ядро ? важнейшая составная часть клетки грибов, растений и жи?вотных. Клеточное ядро содержит ДНК, т.е. гены, и благодаря этому выполняет две главные функции: 1) хранение и воспроизведение ге?нетической информации и 2) регуляцию процессов обмена веществ, протекающих в клетке.

Безъядерная клетка не может долго существовать, и ядро тоже не способно к самостоятельному существованию, поэтому цитоплазма и ядро образуют взаимозависимую систему.

Как правило, клетки содержат одно ядро. Нередко можно наблю?дать 2?3 ядра в одной клетке, например в клетках печени. Известны и многоядерные клетки, причем число ядер может достигать несколь?ких десятков. Форма ядра зависит большей частью от формы клетки, она может быть и совершенно неправильной.

Ядро окружено оболочкой, которая состоит из двух мембран. На?ружная ядерная мембрана со стороны, обращенной в цитоплазму, по?крыта рибосомами, внутренняя мембрана гладкая. Ядерная оболоч?ка ? часть мембранной системы клетки. Выросты внешней ядерной мембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети, обра?зуя единую систему сообщающихся каналов. Обмен веществ между ядром и цитоплазмой осуществляется двумя основными путями. Во-первых, ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, через которые происходит обмен молекулами между ядром и цито?плазмой. Во-вторых, вещества могут попадать из ядра в цитоплазму и обратно путем отшнуровывания впячиваний и выростов ядерной оболочки (рис. 70).

Несмотря на активный обмен между ядром и цитоплазмой, ядер?ная оболочка отграничивает ядерное содержимое от цитоплазмы, обеспечивая тем самым различия в их химическом составе. Это необ?ходимо для нормального функционирования ядерных структур.

Содержимое ядра представляет собой ядерный сок в гелеобраз-ном состоянии, в котором располагаются хроматин и одно или не?сколько ядрышек.

В живой клетке ядерный сок выглядит бесструктурной массой, заполняющей промежутки между структурами ядра. В состав ядер?ного сока входят различные белки (в том числе большинство фермен?тов ядра), свободные нуклеотиды, аминокислоты, а также продукты жизнедеятельности ядрышка и хроматина, транспортируемые затем из ядра в цитоплазму.

Хроматином (от греч. хрома ? окраска, цвет) называют глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающие?ся некоторыми красителями и отличающиеся по форме от ядрышка. Хроматин состоит из ДНК и белков и представляет собой спирализо-ванные и уплотненные участки хромосом. Спирализованные участки хромосом в генетическом отношении неактивны. Свою специфиче?скую функцию ? передачу генетической информации ? могут осуществлять только деспирализованные ? раскрученные участ?ки хромосом, которые в силу своей малой толщины не видны в све?товой микроскоп. В делящихся клетках все хромосомы сильно спирализуются, укорачиваются и приобретают компактные размеры и форму.

Форма хромосом зависит от положения так называемой первич?ной перетяжки, или центромеры, ? области, к которой во время деления клетки (митоза) прикрепляются нити веретена деления. Цен?тромера делит хромосому на два плеча, которые могут быть одинако?вой или разной длины (рис. 71).

Изучение хромосом позволило установить следующие факты:

1. Во всех соматических клетках любого растительного или жи?вотного организма число хромосом одинаково.

2. Половые клетки любого вида организмов всегда содержат вдвое меньше хромосом, чем соматические клетки.

3. У всех организмов, относящихся к одному виду, количество хромосом в клетках одинаково.

Число хромосом не зависит от уровня организации вида и не все?гда указывает на его родственные связи: количество их может быть одинаковым у представителей очень далеких друг от друга система?тических групп ? и может сильно различаться 5* близких по проис?хождению видов. Например, у таких разных организмов, как шим?панзе, таракан и перец, диплоидное число хромосом одинаково и равно 48; у человека ? 46 хромосом, а у гораздо проще устроенного сазана ? 104! Таким образом, характеристика хромосомного набора в целом видоспецифична, т. е. свойственна только одному какому-то виду организмов растений или животных.

Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки назы?вают кариотипом (рис. 72).

Число хромосом в кариотипе большинства видов живых организ?мов четное. Это объясняется тем, что в каждой соматической клетке находятся две одинаковые по форме и размеру хромосомы: одна ? из отцовского организма, вторая ? из материнского.

Хромосомы, одинаковые по форме и размеру и несущие одинако?вые гены, называют гомологичными. Хромосомный набор соматиче?ской клетки, в котором каждая хромосома имеет себе пару, носит название двойного (или диплоидного) и обозначается 2п. Количество ДНК, соответствующее диплоидному набору хромосом, обозначают 2с. Из каждой пары гомологичных хромосом в половые клетки попа?дает только одна, и поэтому хромосомный набор гамет называют оди?нарным (или гаплоидным).

После завершения деления клетки хромосомы деспирализуются и в ядрах образовавшихся дочерних клеток снова становятся види?мыми только тонкая сеточка и глыбки хроматина.

Третья характерная для ядра клетки структура ? ядрышко. Оно представляет собой плотное тельце, погруженное в ядерный сок (см. рис. 67). Ядрышки есть только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деления возникают вновь.

Ядрышко не является самостоятельной структурой ядра. Оно об?разуется вокруг участка хромосомы, в котором закодирована струк?тура рибосомальной РНК (рРНК). В нем содержится большое число молекул рРНК. Кроме накопления рРНК, в ядрышке происходит формирование рибосом, которые потом перемещаются в цитоплазму. Таким образом, ядрышко ? это скопление рРНК и рибосом на раз?ных этапах формирования.

Вопросы для повторения и задания

1. Опишите строение ядра эукариотической клетки.

2. Что такое ядрышко?

3. Что такое хроматин? Опишите строение и состав хромосомы.

4. Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках?

5. Какие хромосомы называют гомологичными?

6.Что такое кариотип? Дайте определение.

7.Вспомните строение хромосомы бактерий. Чем она отличается от хромосомы эукариот?





28.Деление клеток

Жизненный цикл клетки. Митотическии цикл клетки/.

В многоклеточном организме клетки специализированы, т. е. имеют строго опре?деленные строение и функции. В соответствии со специализацией клетки обладают разной продолжительностью жизни. Например, нервные и мышечные клетки после завершения эмбрионального пе?риода развития перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма. Другие ? клетки костного мозга, эпидермиса, эпителия тонкого кишечника ? в процессе осуществления своей спе?цифической функции быстро погибают, и поэтому в этих тканях клет?ки непрерывно размножаются.

Промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до ее гибели или до следующего деления про) ставляет собой жизненный цикл клетки. В это время клетка рас?тет, специализируется и выполняет свои функции в составе ткани и органов многоклеточного организма. В тех тканях, где клетки непре?рывно делятся (костный мозг, эпителий кишки и др.), у части из них жизненный цикл совпадает с митотическим циклом.

Митотическим циклом называют совокупность последова тельных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клет ки к делению, а также на протяжении самого митоза (рис,. 73).

Синтез ДНК. Из рисунка 73 видно, что после завершения митоза клетка может вступить в период подготовки к синтезу ДНК (G1). В это время в клетке усиленно образуются РНК и белки, повышается активность ферментов, участвующих в биосинтезе. Затем клетка приступает к синтезу ДНК или ее редупликации ? удвоению. Дно спирали старой молекулы ДНК расходятся, и каждая становится матрицей для воспроизводства новых цепей ДНК (рис. 74). Каждая из двух дочерних молекул обязательно включает одну старую спи?раль и одну новую. Удвоение молекул ДНК происходит с удивительной точностью: новая молекула абсолютно идентична старой. В этом заключается глубокий биологический смысл, потому что нарушение структуры ДНК, приводящее к искажению генетического кода, сде?лало бы невозможным сохранение и передачу по наследству генетиче?ской информации, обеспечивающей развитие присущих организму признаков.

Продолжительность синтеза ДНК ? 5-фазы митотического цик?ла ? в разных клетках неодинакова: от нескольких минут у бакте?рий до 6?12 ч в клетках млекопитающих.

После завершения /8-фазы клетка, как правило, не сразу начина?ет делиться (см. рис. 73). По окончании синтеза ДНК происходит подготовка клетки к митозу (С2). Для осуществления митоза, кроме удвоения ДНК, необходимы и другие подготовительные процессы, в том числе удвоение центриолей, синтез белков, из которых строит?ся веретено деления, завершение роста клетки.

Митоз состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы, те-лофазы (рис. 75, 76).

В профазе увеличивается объем ядра, хромосомы, спирализуясь, становятся видимыми, по две центриоли расходятся к полюсам клетки. В результате спирализации хромосом считывание генетической информации с ДНК становится невозможным, и синтез РНК пре?кращается. Между полюсами протягиваются нити ахроматиново-го веретена ? формируется аппарат, обеспечивающий расхождение хромосом к полюсам клетки., В конце профазы ядерная оболоч?ка исчезает. На протяжении профазы продолжается спирализация хромосом, которые утолщаются и укорачиваются. После распада ядерной оболочки хромосомы свободно и беспорядочно лежат в цито?плазме.

В метафазе спирализация хромосом достигает максимума; уко?роченные хромосомы устремляются к экватору клетки, располагаясь на равном расстоянии от полюсов. Центромерные участки хромосом располагаются строго в одной плоскости, а сами хромосомы состоят из двух сестринских хроматид, соединенных только в области цен?тромеры и обращенных к противоположным полюсам клетки. Мито-тическое веретено уже полностью сформировано и имеет вид нитей, соединяющих полюса с центромерами хромосом.

В анафазе центромера каждой из хромосом разделяется, и с это?го момента хроматиды становятся самостоятельными дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, тянут хромосомы к полюсам клетки, а плечи хромосом при этом пассивно следуют за центромерой. Таким образом, в анафазе хроматиды удво?енных еще в интерфазе хромосом становятся самостоятельными хро?мосомами и точно расходятся к полюсам клетки. В этот момент в клетке находятся два диплоидных набора хромосом.

Завершается митоз телофазой. Хромосомы, собравшиеся у по?люсов, деспирализуются и становятся плохо видимыми. Из мембран?ных структур эндоплазматической сети цитоплазмы образуется ядер?ная оболочка. В клетках животных цитоплазма делится путем перетяжки тела клетки на две меньших размеров, каждая из кото?рых содержит один диплоидный набор хромосом. В клетках растений цитоплазматическая мембрана возникает в середине клетки и рас?пространяется к периферии, разделяя клетку пополам. После образо?вания поперечной цитоплазматической мембраны у растительных клеток появляется целлюлозная стенка.

В митотическом цикле клетки митоз ? относительно короткая стадия, продолжающаяся обычно от 0,5 до Зч. Начиная с первого митотического деления оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) все дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, содержит одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз ? это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клет?ками. В результате митоза обе дочерние клетки получают диплоид?ный набор хромосом.

Биологическое значение митоза огромно. Постоянство строения и правильность функционирования органов и тканей многоклеточно?го организма были бы невозможны без сохранения одинакового набо?ра генетического материала в бесчисленных клеточных поколениях. Митоз обеспечивает такие важные моменты жизнедеятельности, как эмбриональное развитие, рост, восстановление органов и тканей по?сле повреждения, поддержание структурной целостности тканей при постоянной утрате клеток в процессе их функционирования (замеще?ние погибших эритроцитов, слущивающихся клеток кожи, эпителия кишечника и пр.).

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое жизненный цикл клетки?

2. Дайте определение митотического цикла клетки.

3. В чем смысл удвоения молекул ДНК?

4. В чем заключается подготовка клетки к митозу?

5. Последовательно опишите фазы митоза. В чем его биологиче?ское значение?



29.

Клеточная теория строения организмов

Как вам уже известно, клетка служит основой строения всех живых организмов: растений, животных, грибов и микроорганизмов. Для прокариот и простейших, низших грибов и некоторых водорос?лей понятия ?клетка? и ?организм? совпадают. Можно сказать, что клетка ? это элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию.

Такое представление о клетке установилось в науке не сразу. Сама клетка (точнее, клеточная оболочка) была открыта в XVII в. англий?ским физиком Р. Гуком. Рассматривая под микроскопом срез пробки, Гук обнаружил, что она состоит из ячеек, разделенных перегородка?ми. Эти ячейки он назвал клетками. Долгое время главной частью клетки считали ее оболочку. Лишь в XIX в. ученые обратили вни?мание на полужидкое студенистое содержимое, заполняющее клетку. В 1831 г. английский ботаник Б. Броун обнаружил в клетках ядро. Это открытие послужило важной предпосылкой для установления сходства между клетками растений и животных. Ботаник М. Шлей-ден доказал, что ядро есть в любой растительной клетке.

В конце 30-х гг. XIX в. зоолог Т. Шванн, обобщив накопленные сведения о строении живых организмов, пришел к заключению, что клетка ? их главная структурная единица и что именно образование клеток обусловливает рост и развитие живых тканей.

Клеточная теория строения была сформулирована и опубликова?на Т. Шванном в 1839 г. Она сыграла огромную роль в развитии био?логии. Исчезла казавшаяся непроходимой пропасть между царством растений и царством животных. Провозглашая единство живого ми?ра, клеточная теория послужила одной из предпосылок возникнове?ния теории эволюции Ч. Дарвина.

Позднее клеточная теория была развита многими учеными. Не?мецкий врач Р. Вирхов доказал, что вне клеток нет жизни, что глав?ная составная часть клетки ? ядро и что клетки образуются только от клеток. Дальнейшее совершенствование микроскопической тех?ники, создание электронного микроскопа и появление методов моле?кулярной биологии позволили глубже проникнуть в тайны клетки, познать ее сложную структуру и многообразие протекающих в ней биохимических процессов.

В настоящее время основные положения клеточной теории фор?мулируются следующим образом:

1) клетка является структурно-функциональной единицей, а так?же единицей развития всех живых организмов;

2)клеткам присуще мембранное строение;

3)ядро ? главная составная часть клетки;

4) клетки размножаются только делением;

5) клеточное строение организма ? свидетельство того, что рас?тения и животные имеют единое происхождение.

Неклеточные формы жизни ? вирусы и бактериофаги ? устрое?ны проще, чем клетки даже самых примитивных бактерий. Их орга?низацию вы изучили в 7 классе.

Вопросы для повторения и задания

1.Расскажите историю открытия клетки.

2.Кем и когда впервые была сформулирована клеточная теория?

3. Изложите основные положения клеточной теории.


горе от ума 222

Нехитрая идеология этого человека раскрывается в разговоре с Чацким. Для Фамусова главные жизненные ценности - чины и богатства. И людей о также судит по количеству медалей и орденов, не принимая во внимание нравственные качества и ум. В фамусовском обществе это не имеет значения. Главная цель в жизни - "и нагрзжденья брать и весело пожить". Фамусов поучает молодежь: "Учились бы, на старших глядя". Его идеал человека - дядя Максим Петрович - "он не то на серебре, не то на золоте едал; сто человек к его услугам; Весь в орденах; езжал-то вечно цугом; Век при дворе, и при каком дворе!". Причем неважно, какой ценой достались эти блага. Главное и бесценное человеческое качество - уметь "сгибаться вперегиб", подличать и пресмыкаться, а также не иметь собственного мнения или, боже упаси, каких-то новых мыслей. Фамусов с восторгом рассказывает о том, как дядя сумел использовать для блага даже конфуз, случившийся при дворе императрицы. Сделав из себя посмешище, дядя сумел добиться и чина, и пенсии.
Это чинопоклонство и подличанье Фамусов называет мудростью, так живут все, а потому те, кто не желает "прислуживаться", по его мнению, глупцы и вообще государственно опасные люди.
В таком обществе нельзя иметь собственное мнение, если не имеешь чинов. Во всем нужно ориентироваться на богатых и именитых людей. Не случайно в финале Фамусов восклицает: "Ах, боже мой! Что станет говорить княгиня Марья Алексеевна!" Он агрессивно защищает устои старого мира. Все в нем живут, паразитируя на других, на чести, на совести, на долге леред отечеством. Трудно вообразить себе, через скольких перешагнули московские тузы ради чина! И разве Фамусов или Скалозуб служат Родине? Хотя и Павел Афанасьевич - государственный человек, служит он формально - подписывает бумаги, не читая их. Неделя этого чиновника заполнена обедами и ужинами. На службе он окружен родственниками.
При мне служащие чужие очень редки,
Все больше сестрины, свояченицы детки,
Как станешь представлять к крестику ль, к местечку:
Ну как не порадеть родному человечку!
Жизнь Фамусова удивительно пуста в духовной точки зрения: он ярый ненавистник просвещения, считая его основным источником вольнодумства:
"Ученье - вот чума, ученость - вот причина,
Что нынче пуще, чем когда,
Безумных развелось людей, и дел, и мнений"
Чем занять ум этого человека? Разговорами о благах и путях их зарабатывания, обсуждением чужих богатств, осуждением молодежи да мыслью о том, как бы выгоднее выдать дочь замуж. "Кто беден - тот тебе не пара" - внушает он дочери. Вот почему Скалозуб - идеальный жених:
"Известный человек, солидный
И знаков тьму отличья нахватал;
И не по летам и чин завидный
Не ныне-завтра генерал."
Фамусова не интересует. Что полковник глуп, груб, умеет рассуждать лишь о службе и орденах. Но в характере Скалозуба обнаруживается еще одна черта - хищность и подлость. Вот как он стал полковником:
Довольно счастлив я в товарищах моих,
Вакансии как раз открыты;
То старших выключат иных,
Другие, смотришь, перебиты.
Это истинный философ, когда речь заходит о каналах "добычи" чинов. Его заветная цель - сделаться генералом. Скалозуб заслуживает полного и безоговорочного одобрения Фамусова. .
Также на хорошем счету у этого московского туза и Мочалин. В соответствии с принципом классической трагедии, у этого человека "говорящая" фамилия. Умение промолчать, а также умеренность и аккуратность - достоинства, особо почитаемые в фамусовском обществе. Поэтому он и оказался на службе у Павла Афанасьевича, хотя и не доводится ему родней. При встрече с Чацким Молчалин разговаривает с ним в тоне снисходительного участия ("Вам не дались чины, по службе неуспех?), даже с сознанием собственного превосходства. Чацкий открыто издевается над ним, но Молчалин в силу своей ограниченности не понимает этого. Он в курсе всех новостей и суждений, всех московских сплетен - где и что можно добыть (у Татьяны Юрьевны, например). Молчалин услужлив, льстив. Ему нет равных в искусстве поднять платок, поставить стул, погладить шпица влиятельной старухи, с похвалой отозваться о том, о чем все отзываются также.
Поэтому Молчалин так успешно продвигается по службе. Он незаменим. Это образ приспособленца, главное достоинство которого в глазах окружающих - говорить то, что от него хотят услышать. На самом же деле за его скромностью, уступчивостью скрывается беспринципность и безнравственность, пустота. Мы видим, как он открывает свое истинное лицо: даже искреннюю любовь Софьи он пытался использовать в корыстных целях.
В обществе Фамусовых и Молчалиных Чацкий единственный здравомыслящий человек на двадцать пять глупцов, по признанию автора, естественно и закономерно объявлен сумасшедшим за то, что посмел судить устои старого мира: слепое подражание Западу, бесчеловечное отношение помещиков к крестьянам, ненависть к просвещению, раболепство, умственный застой. Он изгнан фамусовским обществом, но, как замечал Гончаров, "Чацкий сломлен количеством старой силы, нанеся ей в свою очередь, смертельный удар качеством силы свежей".


kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

#Среди других играющих детей
Она напоминает лягушонка.
Заправлена в трусы худая рубашонка,
Колечки рыжеватые кудрей
Рассыпаны, рот длинен, зубки кривы,
Черты лица остры и некрасивы.
Двум мальчуганам, сверстникам е?,
Отцы купили по велосипеду.
Сегодня мальчики, не торопясь к обеду,
Гоняют по двору, забывши про не?,
Она ж за ними бегает по следу.
Чужая радость так же, как своя,
Томит е? и вон из сердца рв?тся,
И девочка ликует и сме?тся,
Охваченная счастьем бытия.

Ни тени зависти, ни умысла худого
Ещ? не знает это существо.
Ей вс? на свете так безмерно ново,
Так живо вс?, что для иных мертво!
И не хочу я думать, наблюдая,
Что будет день, когда она, рыдая,
Увидит с ужасом, что посреди подруг
Она всего лишь бедная дурнушка!
Мне верить хочется, что сердце не игрушка,
Сломать его едва ли можно вдруг!
Мне верить хочется, что чистый этот пламень,
Который в глубине е? горит,
Всю боль свою один переболит
И перетопит самый тяжкий камень!
И пусть черты е? нехороши
И нечем ей прельстить воображенье,-
Младенческая грация души
Уже сквозит в любом е? движенье.
А если это так, то что есть красота
И почему е? обожествляют люди?
Сосуд она, в котором пустота,
Или огонь, мерцающий в сосуде?


fjgdfckjvg

Петербург Ф.М.Достоевского

Сочинение на тему:

?Петербург Ф.М.Достоевского?



Выполнил: ученик 10В класса
Ибрагимов Ильнур
Проверила: Шашкова О.В.



Тюмень, 2003
?Люблю тебя, Петра творенье,
Люблю твой строгий, стройный вид,
Невы державное теченье,
Береговой ее гранит,
Твоих оград узор чугунный,
Твоих задумчивых сводов
Прозрачный сумрак, блеск бездонный,
Когда я в комнате моей
Пишу, читаю без лампады,
И ясны спящие громады
Пустынных улиц и светла
Адмиралтейская игла...?
А.С.Пушкин


Достоевский, один из немногих писателей, описавший великий город не со
стороны дворцов и великолепных зданий, а со стороны дворов Петербурга,
населенных нищими, отрекшимися от жизни людьми. Он представляет нам
отвратительную картину города.
Первое описание гадкой натуры Петербурга ? это комнатка Раскольникова,
более похожая на шкаф или, по словам Дуни, на ?гроб?: ?Это была крошечная
клетушка, шагов в шесть длиной, имевшая самый жалкий вид со своими
желтенькими, пыльными и всюду отставшими от стены обоями, и до того низкая,
что чуть-чуть высокому человеку в ней жутко, и все казалось, что вот-вот
стукнешься головой о потолок?. Сразу ясно, что такое жилище влияет на
душевное здоровье героя, постоянно давя на него маленьким пространством и
своим видом. И такой элемент описания Петербурга, как комната главного
героя, несомненно, играет роль в создании его образа и атмосферы
постоянного давления. Но ?шкаф? Раскольникова ? не исключение, та же
картина предстает перед ним и в конторе квартального: ?лестница была
узенькая, крутая и вся в помоях. Все кухни всех квартир во всех четырех
этажах отворялись на эту лестницу и стояли так почти целый день. Оттого
была страшная духота, ?духота была чрезвычайная и, кроме того, до тошноты
било в нос свежею, еще не выстоявшеюся краской на тухлой олифе вновь
покрашенных комнат?. Эта действительность еще более усиливает эффект
атмосферности Петербурга, т.е. его влияние на окружающих людей, их
поведение и поступки.
Атмосфера этого ?проклятого? города наполнена духотой, потом,
нестерпимой вонью, смрадом от нищих и пьяных, болью и безысходностью. Где
бы ни прогуливался Раскольников ? везде его встречал душный и зловонный
Петербург. В питейной, где Родион Романович встретил Мармеладова ?было
душно, так что было даже нестерпимо сидеть, и все до того было пропитано
винным запахом, что, кажется, от одного этого воздуха можно было в пять
минут сделаться пьяным?. Можно сказать, что эти питейные заведения,
являются сетями города, которые заманивают и привлекают обнищавших людей,
думающих, что зеленый змий поможет избавиться от проблем. Но вместе с тем
город обвивает человека своими сетями и никогда больше не выпускает его,
принося людям одну смерть.? Надо отметить, что в повествовании романа очень
часты нелепые и легкомысленные смерти: сначала старуха-процентщица, затем
Лизавета, Мармеладов, Катерина Ивановна. Причем происходят без особых
душевных терзаний Раскольникова. Ведь он даже и не думал, что, убив
процентщицу, он поступил неправильно, напротив, он был уверен, что сделал
доброе дело? И по поводу этих смертей напрашивается мысль о том, что
Раскольников попав в сети Петербурга, стал в его руках ?орудием убийства?.
Чувство отвращения возникает у Раскольникова и на улице: ?На улице жара
стояла страшная, к тому же духота, толкотня, всюду известка, леса, кирпич,
пыль и та особенная летняя вонь, столь известная каждому петербуржцу, не
имеющему возможность нанять дачу? Нестерпимая же вонь из распивочных,
которых в этой части города особенное множество, и пьяные, поминутно
попадавшиеся, несмотря на буднее время, довершили отвратительный и грустный
колорит картины?, а также и ?около харчевен в нижних этажах, на грязных и
вонючих дворах домов Сенной площади, а наиболее у распивочных, толпилось
много разного и всякого сорта промышленников и лохмотников?. Вся картина
Петербурга удручающа и создает впечатление чего-то отвратительного, гадкого
и противного.
Казалось бы, должен же быть в этой ?обители зла? островок чего-то
приятного и чистого, но даже Великолепная панорама Исаакиевского собора и
Зимнего дворца была превращена городом для Раскольникова в источник плохого
настроения и не приносила радости: ?Необъяснимым холодом веяло на него от
этой великолепной панорамы; духом немым и глухим полна была для него эта
пышная картина...?. Это была граница изоляции мира нищеты от мира
величественных дворцов, и создавала еще более гнетущую атмосферу.
Все эти обстоятельства не могут не создать образ Петербурга, как
отдельного героя романа, он играет едва ли не главнейшую роль в развитии
сюжета и душевных переживаний Раскольникова. И именно этот факт образности
города ставит Достоевского на пьедестал выдающегося писателя, создавшего
уникальный в русской литературе образ города и развившего его почти до
совершенства?.



динар

1849. В январской и февральской книжках "Отечественных записок" опубликованы первые две части романа "Неточка Незванова". Знакомство с Н. А. Спешневым, одним из наиболее радикально настроенных петрашевцев, имевшим "уклон к коммунизму". Достоевский становится постоянным посетителем кружка С. Ф. Дурова, являвшегося своеобразным филиалом общества петрашевцев. 1 апреля. На собрании у Петрашевского Достоевский принимал участие в обсуждении вопросов о свободе книгопечатания и освобождении крестьян. 15 апреля. Достоевский читал на собрании у Петрашевского письмо Белинского к Гоголю. 22 апреля. Завизировано секретное предписание III Отделения об аресте Достоевского. 23 апреля. Арест и помещение в Алексеевский равелин Петропавловской крепости. 29 апреля. Начало следствия по делу петрашевцев. В майском номере журнала "Отечественные записки" напечатана третья часть "Неточки Незвановой" без подписи. 6 мая. Первый допрос Достоевского, на котором он заявил: "Я вольнодумец в том же смысле, в котором может быть назван вольнодумцем и каждый человек, который в глубине сердца своего чувствует себя вправе быть гражданином, чувствует себя в праве желать добра своему отечеству, потому что находит в сердце своем и любовь к отечеству и сознание, что никогда ничем не повредил ему". 30 сентября - 16 ноября. Суд над петрашевцами. В приговоре о Достоевском говорилось: "Военный суд приговорил его... за недонесение о распространении преступного о религии и правительстве письма литератора Белинского и злоумышленного сочинения поручика Григорьева,- лишить... чинов, всех прав состояния и подвергнуть смертной казни расстрелянием". 19 ноября. Генерал-аудиториат сделал относительно Достоевского следующее заключение: "Отставного поручика Достоевского, за участие в преступных замыслах, распространение письма литератора Белинского, наполненного дерзкими выражениями против православной церкви и верховной власти, и за покушение, вместе с прочими, к распространению сочинений против правительства посредством домашней литографии, лишить всех прав состояния и сослать в каторжную работу в крепостях на 8 лет". Рукою императора Николая I наложена резолюция: "На 4 года, а потом рядовым". 22 декабря. На Семеновском плацу петрашевцам объявили приговор о смертной казни. Позднее Достоевский вспоминал: "Приговор смертной казни расстрелянием, прочитанный нам всем предварительно, прочтен был вовсе не в шутку; почти все приговоренные были уверены, что он будет исполнен, и вынесли, по крайней мере, десять ужасных, безмерно страшных минут ожидания смерти. В эти последние минуты некоторые из нас... может быть, и раскаивались в иных тяжелых делах своих... но то дело, за которое нас осудили, те мысли, те понятия, которые владели нашим духом, представлялись очищающим мученичеством, за которое нам многое простится!" 24 декабря. Достоевский, закованный в кандалы, отправлен в Тобольск


s

Под одной кровлей, в одной квартире, в одном четвертом этаже жили два молодые сослуживца, Аркадий Иванович Нефедевич и Вася Шумков... Автор, конечно, чувствует необходимость объяснить читателю, почему один герой назван полным, а другой уменьшительным именем, хоть бы, например, для того только чтоб не сочли такой способ выражения неприличным и отчасти фамильярным. Но для этого было бы необходимо предварительно объяснить и описать и чин, и лета, и звание, и должность, и, наконец, даже характеры действующих лиц; а так как много таких писателей, которые именно так начинают, то автор предлагамой повести, единственно для того, чтоб не походить на них (то есть, как скажут, может быть, некоторые, вследствие неограниченного своего самолюбия), решается начать прямо с действия. Кончив такое предисловие, он начинает.


s


Вечером, накануне Нового года, часу в шестом, Шумков воротился домой. Аркадий Иванович, который лежал на кровати проснулся и вполглаза посмотрел на своего приятеля. Он увидал, что тот был в своей превосходнейшей партикулярной паре и в чистейшей манишке. Это, разумеется, его поразило. "Куда бы ходить таким образом Васе? да и не обедал он дома!" Шумков между тем зажег свечку, и Аркадий Иванович немедленно догадался, что приятель собирается разбудить его нечаянным образом. Действительно, Вася два раза кашлянул, два раза прошелся по комнате и, наконец, совершенно нечаянно выпустил из рук трубку, которую было стал набивать в уголку, возле печки. Аркадия Ивановича взял смех про себя.
- Вася, полно хитрить! ? сказал он


Водоросли


Водоросли - это низшие растения, живущие приемущественно в водной среде

Известно около 30000 видов...


Обмен веществ клетки


Совокупность химических реакций биосинтеза и распада...


Водоросли


Водоросли - это низшие растения, живущие приемущественно в водной среде

Известно около 30000 видов...




Ч. Дарвин

доказал, что огромное многообразие видов, населяющих Землю, образовалось благодаря постоянно возникающим в природе разнонаправленным наследственным изменениям и естественному отбору. Способность организмов к интенсивному размножению, и одновременное выживание немногих особей привели Дарвина к мысли о наличии между ними борьбы за существование, следствием которой является выживание организмов, наиболее приспособленных к конкретным усповями среды и вымиранию неприспособленных.

Движущие силы эволюции:

Борьба за существование - совокупность многообразных и сложных взаймоотношений, существующих между организмами и условиями среды. Различают борьбу внутривидовую (между особыми одного вида), межвидовую (между особями разных видов) и борьбу с неблагоприятными условиями. Внутривидовая борьба является наиболее острой, так как особи одного вида имеют сходные потребности для выживания.

Естественный отбор - процесс избирательного воспроизведения организмов, происходящий в природе, в результате которого в популяции возрастает доля особей с полезными Дли вида признаками и свойствами в конкретных условиях среды. Творческая роль отбора заключается в том, что в процессе эволюции он сохраняет и накапливает из разнонаправленных мутаций наиболее соответствующие условиям среды и полезные для вида.

Наследственная изменчивость, (мутационная или генотипическая) связана с изменением генсугипа особи, поэтому возникающие изменения наследуются. Она является материалом для естественного отбора. Дарвин назвал эту наследственность неопределенной. Источником наследственной изменчивости являются мутации.

Образование новых видов начинается в популяциях, насыщенных постоянно возникающими мутациями, которые при свободном скрещивании приводят к изменениям генотипов и фенотипов. Изменение условий существования ведет к расхождению признаков среди особей данной популяции, к дивергенции. Исходная популяция образует группу форм, имеющих различную степень отклонений признаков. Отдельные организмы с измененными признаками способны осваивать новые места обитания, увеличивать свою численность. При движущем отборе наибольшие возможности выжить и оставить плодовитое потомство имеют особи с крайними, контрастными отклонениями. Промежуточные формы больше контактируют и быстрее вымирают. Так в исходной популяции возникают новые фуппы особей, из которых вначале образуются новые популяции, а затем, при последующей дивергенции, новые подвиды и виды. Принцип дивергенции объясняет происхождение многообразия жизненных форм.

Согласно общепринятой классификации, систематической единицей живых организмов является вид.

Вид - это группа особей, сходных по строению, происхождению и характеру физиологических процессов; свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Особи одного вида имеют одинаковые приспособления к жизни в определенных условиях. Любой вид, состоящий из одной или нескольких популяций, представляет собой единое целое. Целостность достигается связями между особями вида: заботой о потомстве, общением через различные сигналы, совместной защитой от врагов, скрещиванием. Целостность достигается и биологической изоляцией - обособленностью от других видов (особи разных видов, как правило, не скрещиваются). Все это характеризует вид как надорганизменную систему.

Критерии вида:

Морфологический - сходство внешнего и внутреннего строения особей.

Физиологический - сходство процессов жизнедеятельности, сроков размножения.

Географический - занимаемый особями вида ареал (территория) характерен для всех особей вида. Он может быть большим или маленьким, прерывистым или сплошным

Экологический - ниша, занимаемая особями одного вида внутри ареала, обусловленная определенными экологическими условиями (влажностью, температурой и т.д.).

Генетический - главный критерий. Это характерный для каждого вида набор хромосом, их определённое число, размеры и форма. Особи разных видов имеют разные наборы хромосом и поэтому не могут скрещиваться, т. к. невозможна конъюгация при мейозе.

При установлении видовой принадлежности правильно характеризует вид вся совокупность критериев.


Генетика и теория эволюции

Мутации составляют основу наследственной изменчивости. Особи с различными мутациями, скрещиваясь между собой, обретают новые сочетания генов. Мутационная изменчивость дает первичный материал для естественного отбора, ведущего к образованию новых видов. Основной формой существования видов является популяция. В генетике популяций наблюдаются закономерности, которые выражаются в законе Харди-Вайнберга: в популяциях из поколения в поколение при свободном скрещивании относительные частоты генов и генотипов не меняются. Закон справедлив при соблюдении следующих условий: популяция должна быть достаточно велика, чтобы обеспечить случайное сочетание генов; должен отсутствовать отбор, благоприятствующий и неблагоприятствующий определенным генам; не должно возникать новых мутаций, не должно происходить миграций особей с иными генотипами из соседних популяций данного вида. В природе эти условия не соблюдаются, что приводит к нарушению равновесия генов в популяции.

Природные популяции при их относительной фенотипической однородности (насыщены разнообразными рецессивными мутациями, которые не проявляются до тех пор, пока остаются гетерозиготными. По достижении достаточно высокой концентрации мутаций рецессивные мутации могут перейти в гомозиготное состояние. Они проявятся фенотипически и попадут под влияние естественного отбора. Каждой популяции характерен свой генофонд (совокупность генов популяции), который дает возможность для быстрого изменения в соответствии с направлением отбора. Различают несколько форм отбора. Движущий отбор - такая форма, при которой действие отбора направлено в определенную сторону, что приводит к сдвигу нормы реакции в одну сторону. Стабилизирующий отбор - форма, ведущай к меньшей изменчивости в постоянных условиях среды. В этом случае отсекаются мутации, расширяющие норму реакции. Обе эти формы отбора тесно связаны друг с другом. Движущий отбор преобразует виды в меняющихся условиях среды, стабилизирующий отбор закрепляет признаки, полезные в относительно постоянных условиях среды.


Основы селекции

Одним из основоположников селекции является Ч. Дарвин, раскрывший роль наследственной изменчивости и искусственного отбора в создании новых пород и сортов.

Селекция - наука о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов. Порода (сорт) - это искусственно созданная человеком популяция, которая характеризуетсяГпрлрзными для человека наследственными особенностями, высокой продуетирнрстыо и своими морфологическими и физиологическими признаками. Появление пород домашних животных и сортов культурных растений стало результатом искусственного отбора, проводимого человеком. Животные и растения,.выведенные человеком, имеют общие черты, резко отличающие их от диких видов, У культурных форм сильно развиты отдельные признаки, бесполезные или вредные для существования в естественных условиях, но полезные для человека. Например, способность кур давать 300 и более яиц в год лишена биологического смысла, т. к. такое количество яиц курица не может насиживать.

Все современные домашние животные и культурные растения произошли от диких предков. Успех селекционной работы зависит от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. При выведении новых сортов растений или пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков.

В развитие селекции как науки большой вклад внес русский ученый Н. И. Вавилов. Он организовал многочисленные экспедиции по всему миру с целью накопления семенного материала, который был использован в селекционной работе. Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений на Земле, которыми являются в основном горные районы, древние очаги земледелия, характеризующиеся многообразием видов.

Центры происхождения культурных растений:

Южноазиатский: рис, сахарный тростник, цитрусовые;

Восточноазиатский: просо, гречиха, корнеплоды, груши, яблони, сливы;

Юго-Западноазиатский: пшеница, бобовые, виноград, тыквенные;

Средиземноморский: капуста, оливки, соя;

Эфиопский: зерновые, кофе;

Центральноамериканский: кукуруза, какао, табак, арахис;

Южноамериканский: картофель, ананас.

Методы селекции

Гибридизация - это скрещивание организмов разных пород. Различают гибридизацию двух видов. Близкородственное скрещивание (инбридинг) позволяет перевести рецессивные гены в гомоамготное состояние и вывести чистые линии. Неродственное скрещивание, позволяющее объединить в одном организме признаки разных форм. Последнее скрещивание может бьть внутривидовым (скрещивание особей одного вида) и отдалены и скрещивание особей разных видов и родов. При таких неродственных скрещиваниях в первом поколении гибридов повышается их жизнеспособность и наблюдается мощное развитие (гетерозис).

Отбор - выделение для размнёже-ния ценных форм. В селекции растений проводят два видаютбора. Массовый отбор - выделение группы особей, сходных по фенотипу, но дающих расщепление в потомстве. Индивидуальный отбор - выделение единичных форм и раздельное выращивание потомства каждой особи, который приводит к созданию чистых линий (потомство одной самоопыляемой особи). В селекции животных применяемся только индивидуальный отбор, потомство животных чаще всего малочисленна Лри отборе животных необходимо учитывать развитие эк-стерьерных тфйзнаков (телосложение, соотношение частей тела), их связь с признаками продуктивности породы (молочность у коров, яйценоскость кур).

Искусственный мутагенез - действие на организм мутагенами, в качестве которых используются некоторые химические вещества, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи и др. Эти воздействия нарушают строение молекул ДНК и служат причиной мутаций, ведущих к наследственной изменчивости.


Вирусы


Вирусные гепатиты относятся к заболеваниям, которые в значительной степени определяют заболеваемость и смертность во всем мире и рассматриваются ВОЗ как серьезная проблема в общественной охране здоровья, что обусловлено их глобальным распространением, часто длительным и тяжелым течением, неблагоприятными близкими и отдаленными последствиями. По частоте поражения населения вирусные гепатиты занимают второе место после гриппа и ОРЗ, превосходя их значительно по длительности, тяжести, не говоря о возможности затяжного, рецидивирующего течения с формированием хронического процесса. Для успешного лечения пациента необходимо достаточно полное представление о самой болезни, которое расширяется по мере прогресса науки и новых достижений в области вирусологии и иммунологии. Современный этап изучения этой проблемы называют «золотой эрой». Благодаря использованию современных методов молекулярной биологии, раскрыты новые горизонты понимания этой инфекции. На сегодня открыто и охарактеризовано 7 видов вирусных гепатитов А, В, С, Д, Е, F, G и продолжаются интенсивные исследования по идентификации других вирусов. Появились сообщения о вирусе ТТУ, который вызывает также гепатит. Вместе с тем, несмотря на успехи, достигнутые в изучении гепатитов, проблема лечения тяжелых, затяжных и хронических форм по-прежнему актуальна.



Успех лечения определяется прежде всего ранней госпитализацией и применением тех или других медикаментов в зависимости от стадии и тяжести патологического процесса. Лечение больных вирусными гепатитами должно быть индивидуальным, с учетом этиологического фактора, особенностей течения, сопутствующих и перенесенных заболеваний.



Клинико-эпидемиологические особенности вирусного гепатита А определяют характер лечебных методов. При легких формах медикаментозное лечение должно быть минимальным. В остром периоде достаточно базисной терапии, которая включает галаскорбин 0,5-1,0 г трижды в день, или аскорбиновую кислоту 0,05-0,1 г три раза в день, или аскорутин по 1-2 таблетки три раза в день, десенсибилизирующие препараты - тавегил по 1-2 таблетки или диазолин по 0,05-0,1 г дважды в день, режим, диету.



В первые 7-10 дней желтушного периода до желтушного криза необходимо соблюдать постельный, а затем полупостельный режим. Назначается полноценная калорийная диета, обогащенная витаминами. Основу ее составляет диета № 5 или № 5а в зависимости от стадии и тяжести болезни. Рекомендуется употребление до 2-2, 5 л жидкости в сутки. Необходимое количество витаминов обеспечивается употреблением свежих фруктов, соков, овощей.



При среднетяжелой форме в большинстве случаев можно ограничиться базисной терапией. При интоксикации рекомендуется парентеральное применение дезинтоксикационных средств, которые обеспечивают выведение вредных метаболитов из крови, коррекцию водно-электролитного и кислотно-щелочного баланса. Внутривенно, медленно, 40 - 50 капель в минуту, вводят 5% раствор глюкозы, раствор Рингера по 500 мл с дополнением аскорбиновой кислоты. Раствор глюкозы рекомендуется комбинировать с препаратами калия и инсулина - поляризующая смесь, которая включает 3,7 г калия хлорида и 12 ед инсулина на 1 л 5% раствор глюкозы. При нарастании токсикоза количество жидкости, которая вводится в вену, может быть увеличена до 1000-1500 мл, иногда в два приема. В более тяжелых случаях показан реополиглюкин 200-400 мл.



Физиологическим и безопасным методом детоксикации является энтеросорбция, не имеющая побочных эффектов, свойственных экстракорпоральным методам. Оральные сорбенты (углеводные, кремнеземные, волокнистые, косточковые) обеспечивают детоксикацию естественным путем - связывание и удаление из желудочно-кишечного тракта разных продуктов нарушенного метаболизма, продуктов распада - аммиака, фенолов и других токсических веществ.



При холестатической форме заболевания действие энтеросорбентов направлено на усиление эвакуации желчных кислот из организма. Из сорбентов чаще всего применяются углеродные (СКН, карбосфер, карболонг), волокнистые (УВЕСОРБ), кремнийорганического ряда (энтеросгель, селикагель, полисорб, силард). Энтеросорбенты назначаются за 1,5-2 часа до или после еды. Карбосфер назначается до 10 г, УВЕСОРБ по 0.5 г, полисорб по 0.7 г, энтеросгель по 40-60 мл трижды в день.



Сорбционная детоксикация способствует уменьшению слабости, кожного зуда, улучшению аппетита, уменьшению размеров печени, нормализации показателей билирубина, АлАТ, АсАТ в сыворотке крови.



Вирусный гепатит В - одна из наиболее важных медико-социальных проблем. По данным ВОЗ, более 1/3 населения планеты уже было инфицировано вирусом гепатита В. 5% из них, 350 млн. человек, являются хроническими носителями этой инфекции. Заболеваемость на гепатит В на протяжении жизни больше суммарной заболеваемости корью, свинкой, полиомиелитом, коклюшем, краснухой.



Ежегодно в мире от патологии, связанной с этой болезнью, умирает около 2 млн. человек. Из них ежегодно 100 тыс. от молниеносной формы, еще полмиллиона - острой инфекции, около 700 тыс. - от цирроза и 300 тыс. - от карциномы печени (Д.Львов, 1996).

В последнее время появились данные о мутантных вариантах HBV, которые имеют мутации в области генома, которые подавляют экспрессию НВе-антигена. В таких случаях больные остаются серонегативными по HBeAg, несмотря на инфекционность, которая остается, и наличия антител к HBeAg. Течение гепатита у анти-HBe-позитивных/HBeAg-негативных более тяжелое и длительное. Поэтому чрезвычайно важно предупредить хронизацию патологического процесса.



При легких формах ВГВ медикаментозное лечение проводится в объеме базисной терапии.

Для терапии среднетяжелых и тяжелых форм ВГВ применяется энтеросорбционная и парентеральная дезинтоксикация.



Целесообразно применение спленина - активного безбелкового препарата из селезенки крупного рогатого скота. Спленин нормализует азотистый обмен, повышает обезвреживающую функцию печени. Препарат назначается по 2 мл один раз в день внутримышечно 10-15 дней. Показано применение препаратов, которые стимулируют энергетические процессы в гепатоцитах, антиоксидантных и мембранстимулирующих препаратов - рибоксин по 0, 2 г. три раза в день, цитохром С по 10 мг. внутримышечно 10-14 дней.



В связи с тошнотой, рвотой назначаются регуляторы моторики желудочно-кишечного тракта - церукал, мотилиум, препульсид. Целесообразно назначение ферментных препаратов, таких как фестал, энзистал, панзинорм-форте, мезим-форте, трифермент, панкурмен, панкреатин, креон. Эти препараты замещают дефицит собственных ферментов, уменьшают нагрузку на пищеварительную систему, метеоризм. Их назначение особенно показано при сопутствующем поражении поджелудочной железы.



Медикаментозные средства, применяемые для лечения вирусных гепатитов, не всегда обеспечивают надежный терапевтический эффект. Основные трудности при лечении больных вирусными гепатитами обусловлены отсутствием надежных средств этиотропной терапии. Патогенетическое лечение не всегда эффективно. Все это вызывает необходимость поиска новых направлений в лечебной тактике у больных вирусными гепатитами. В последние годы, благодаря интенсивным исследованиям патогенеза вирусных гепатитов, выяснены многие аспекты механизмов формирования иммунного ответа при различных формах заболевания. Полученные данные широко используются как для диагностики, так и для разработки новых принципов терапии вирусных гепатитов.



Нарушения деятельности иммунной системы, проявляющиеся в виде вторичных иммунодефицитов, корригируются прежде всего контролирующими системами организма. Однако влияние их часто оказывается недостаточным и вызывает необходимость вмешательства клинициста. Изменения иммунологической реактивности не только указывают на нарушения отдельных звеньев иммунного статуса, но и косвенно свидетельствуют о напряженности компенсаторных возможностей всей иммунной системы. Весьма перспективным является возможность активации факторов специфической и неспецифической резистентности организма. В этой связи широкие перспективы в плане повышения эффективности терапии больных вирусными гепатитами открывает применение наряду с экзогенными интерферонами, использование индукторов синтеза эндогенного интерферона. Интерфероновая система является «аварийной защитой», обязательным компонентом иммунологической реактивности, определяющим состояние противовирусного иммунитета и регуляцию ряда его функций в организме, таких как гиперчувствительность замедленного типа, пролиферация и синтез ДНК, активность нормальных киллеров.



У больных вирусными гепатитами отмечается снижение уровня сывороточного интерферона и угнетение интерферонсинтезирующей активности лейкоцитов крови. Установлена обратная коррелятивная связь между уровнем интерферона и темпом элиминации вируса из организма, поэтому вполне обоснована возможность применения интерферона и стимуляторов интерфероногенеза при лечении больных вирусными гепатитами. Для терапии среднетяжелых и тяжелых форм ВГВ применяются рекомбинантные альфа-2-интерфероны (лаферон, интрон А, реаферон). С каждым годом непрерывно увеличивается число препаратов, обладающих интерфероностимулирующим, иммуномодулирующим действием. Эффективность лечения при этом зависит от правильного подбора препарата, непосредственно воздействующего на этиопатогенетические механизмы, которые вызывают развитие тяжелых, затяжных и хронических форм вирусного гепатита.



Одним из распространенных и изученных индукторов интерфероногенеза является циклоферон, принадлежащий к классу акриданонов (камедон, неовир, циклоферон). Циклоферон - уникальный аналог растительного алкалоида citrus grandis, обладающий пролонгированным противовирусным, противовоспалительным и иммуномодулирующим действием. Он осуществляет коррекцию иммунного статуса организма, восстанавливая ослабленную выработку интерферона.



Препарат быстро проникает в кровь, практически не связывается с белками, широко распространяется в органах и тканях, в биологических жидкостях организма, 99% введенного препарата элиминируется почками в неизмененном виде в течение 24 часов.



Препарат выпускается по 250 мг в виде 12,5% раствора в ампулах или по 250 мг лиофилизированого порошка во флаконах, в упаковке - 5 штук.



Циклоферон обладает низкой токсичностью, не имеет побочного действия, хорошо сочетается с традиционными терапевтическими средствами, характеризуется пролонгированным иммуномодулирующим действием.



Циклоферон активизирует Т-лимфоциты и естественные киллерные клетки, нормализует баланс между субпопуляциями Т-хелперов и Т-супрессоров.



Циклоферон как иммунокорректор с противовирусным действием рекомендуется для лечения вирусных гепатитов А, В, С, дельта, смешанных форм гепатита и ВИЧ-инфекции. При этом необходимо учитывать степень активности патологического процесса, ведущего синдрома болезни, фазы репликации и интоксикации.



Вирусный гепатит А, как правило, протекает остро, не выходя за рамки циклического течения. Циклоферон рекомендуется назначать при затяжных формах вирусного гепатита А. Наиболее целесообразным является введение по 0,25 - 0,5 (1-2 ампулы) от 5 до 10 инъекций на 1, 2, 4, 6, 8, 11, 14, 17, 20, 22, 24, 28 сутки. При необходимости возможно повторение курса через 10-14 дней.



В результате проводимого лечения с применением циклоферона наступает клиническое улучшение, более быстро нормализуется пигментный обмен, активность аланинаминотрансфераз, быстрее наступает уменьшение размеров печени.



При наклонности вирусного гепатита В к затяжному течению, когда традиционная базисная терапия не дает удовлетворительного клинического эффекта, рекомендуется назначение циклоферона- 12,5% стерильный раствор циклоферона по 2 мл внутримышечно 1 раз в день на 1, 2, 4, 6, 8, 10, 13, 16, 19 день лечения. При этом отмечается положительная динамика.



Применение у больных циклоферона позволяет сократить период обратного развития цитолитического, холестатического и мезенхимально-воспалительного синдрома. Персистенция HBsAg у больных, получавших циклоферон, сохранилась у 26% больных - через 1 месяц после лечения, а через 3,6 месяцев НВ А в сыворотке крови не определялся, тогда как в группе не получавших препарат, HBsAg через 1,3,6, месяцев сохранялся у 50,25% больных. В группе больных HBV, получавших циклоферон, хронический гепатит сформировался в 2,3%, в контрольной группе больных - в 11,8% (Ф.И.Ершов, А.Л.Коваленко, Ю.В.Аспель, М.Г.Романцов, 1999 год).



Дельта-инфекция (НДУ) является как бы спутником HBV, составляя с ним единое целое. При одновременном заражении вирусом В и Д развивается коин-фекция, при инфицировании вирусом Д на одном из этапов острого гепатита или у хронических носителей HBsAg - суперинфекция. Установлена связь между дельта-инфекцией и прогрессирующим поражением печени.



У больных с коинфекцией В- и Д-вирусами течение гепатита преимущественно с высокими показателями билирубинемии, наблюдается бифазное повышение активности аминотрансфераз, Инфекционный процесс имеет циклический характер.



Клиническая картина суперинфекции НДУ имеет признаки острого инфекционного процесса и рассматривается как обострение хронического заболевания. Суперинфекция дельта-агентом даже на фоне вялотекущего процесса вызывает прогрессирование патологического процесса. В связи с этим циклоферон может быть рекомендован при суперинфекции Д-агентом: 10 инъекций 12,5% стерильного раствора по 2 мл внутримышечно 1 раз в день на 1, 2,4, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22 день лечения, что позволит добиться улучшения общего состояния, снижение активности АлАТ и показателя билирубина. Иногда возникает необходимость курс лечения циклофероном повторить.



Вирусный гепатит С занимает особое место в гепатологии. Он недостаточно изучен. Имеет широкое распространение и характеризуется высоким хрониогенным потенциалом, часто волнообразным течением. Согласно расчетным данным, в мире инфицировано HCV 800 млн. чел, что составляет 10 % всей популяции. Предполагают, что в недалеком будущем распространение ВГС вырастет в десятки раз, а миллионы носителей HCV в ближайшие 20 - 30 лет станут тяжелыми больными, что приведет к резкому увеличению смертности от ГС, цирроза печени, гепатоцеллюлярной карциномы в 3-4 раза.



Пациентам с вирусным гепатитом С и смешанной этиологии - (В+С) рекомендуется 10-дневный курс циклоферона, при необходимости - 20-дневный курс. Побочных эффектов циклоферона в процессе как 10-ти, так и 20-ти инъекционных курсов лечения у больных вирусными гепатитами не наблюдалось.

Таким образом, циклоферон как интерферонстимулятор, иммунокорректор с противовирусным и противовоспалительным действием рекомендуется для лечения больных вирусными гепатитами А, В, С, Д и смешанными формами.



При острых гепатитах с наклонностью к затяжному течению целесообразно назначение по 0,25-0,5 циклоферона от 5 до 10 инъекций на 1, 2, 4, 6, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29 сутки. При затяжном течении возможно повторение курса через 10-14 дней.



У больных хроническим гепатитом В, С, дельта и смешанных формах рекомендуется введение препарата по 1,2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 день лечения, а затем 1 раз в 5 дней в течение 3 месяцев.



Препарат применяется на фоне базисной, дезинтоксикационной терапии. В каждом конкретном случае необходим индивидуальный подход, определение сроков лечения, дозировка в зависимости от тяжести патологического процесса.


Брови и ресницы


Брови и ресницы защищают глаза от пыли.Кроме того,брови отводят стекающий со лба пот.Все знают,что человек постоянно моргает(2-5 движений веками в 1 мин.) В момент моргания смачивается слезной жидкостью,предохраняющей ее от высыхания,заодно при этом очищаясь от пыли.


Орган зрения


Орган зрения состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата.Вспомогательный аппарат - это брови,веки и ресницы,слезная железа,слезные канальцы,глазодвительные мышцы,нервы и кровеносные сосуды.




Анализаторы


Это сложная система,обеспечивающая анализ раздражений,называется анализатором.Она состоит из трёх частей:рецептора,пути передачи возбуждения(проводника) и соответствующей зоны коры полушарий большого мозга.Все анализаторы взаимодействуют друг с другом




Восприятие зрительных раздражений


Свет попадает в глазное яблоко через зрачок.Хрусталик и стекловидное тело служат для проведения и фокусирования световых лучей на сетчатку.В рецепторах сетчатки происходит преобразование света в нервные импульсы,которые по зрительному нерву передаются в головной мозг -- в зрительную зону коры полушарий.


Зрачок


В центре радужной оболочки находится небольшое отверстие -- зрачок,который рефлекторно с помощью мышц может расширяться или сужаться,пропуская в глаз необходимое количество света.




Сосудистая оболочка


Сосудистая оболочка расположена под склерой.Её передняя часть называется ражужкой,в ней содержится пигмент,определяющий цвет глаз.

Сосудистая оболочка пронизана густой сетью кровеносных сосудов,питающих глазное яблоко.Изнутри к сосудистой оболочке прилежит слой пигментных клеток,поглощающих свет,поэтому внутри глазного яблока свет не рассеивается.




Роговица


Роговица представляет собой выпукло-вогнутую линзу,через которую свет проникает внутрь глаза.




Глазное яблоко


Глазное яблоко располагается в углублении черепа-глазнице.Она имеет шаровидную форму и состоит из внутреннего ядра,покрытого тремя оболочками:наружной-фиброзной,средней-сосудистой и внутренней -сетчатой.Фибриозная оболочка подразделяется на заднюю непрозрачную часть --белочную оболочку,или склеру,и переднюю прозрачную --роговицу.




Слуховая мембрана


Над рецепторами находится звуковая мембрана.


Улитка


Представляет собой спирально закрученный костный канал,образующий 2,5 завитка.Одна из стенок перепончатой части улитки состоит из 24 тыс. упруго натянутых волоконец разной длины.




Внутреннее ухо


Представляет собой сложную систему тонких изогнутых каналов и полостей,расположеннных в толще височных костей.Во внутреннем ухе выделяют орган слуха --улитку и орган равновесия--преддверие и три полукружных канала,которые анатомически взаимосвязаны друг с другом.Внутри перепончатого лабиринта находится жидкость-эндолимфа,а в щеловидном пространстве--перелимфа.




Среднее ухо


Находится в толще височной кости и представляет собой узкую полость.В ней расположены 3 слуховые косточки(молоточке,наковальная,стремя)--самые маленькие косточки нашего тела,их масса всего около 0,5 г.Они образуют систему рычагов,которая в 50 раз усиливает слабые колебания барабанной перепонки и передаёт их во внутреннее ухо.Полость среднего уха(барабанная полость) продолжается в слуховую трубку,которая открывается в глотку.




Наружное ухо


Включает ушную раковину и наружный слуховой проход.Слуховой проход соединяет ушную раковину со средним ухом.Наружное ухо отделено от среднего барабанной перепонкой,которая преобразует звуковые волны в механические колебания и передаёт их в среднее ухо.




Орган слуха


Орган слуха подразделяют на наружное,среднее и внутреннее ухо.




Звук


Колебания воздуха.Наш орган слуха улавливает колебания частотой 16-20 тыс. в секунду.




Механизм работы вестибулярного аппарата


Давление кристалликов вызывает возбуждение рецепторов.Возникшие нервные импульсы проводятся в головной мозг(средний мозг,мозжечок,кору полушарий большого мозга).Из мозга ответные импульсы поступают к различным группам скелетных мыщц.Происходит их рефлекторное сокращение,и равновесие тела,если оно было нарушено,восстанавливается.Вестибулярный аппарат постоянно информирует центнтральную нервную систему о положении тела и его частей в пространстве.


Орган равновесия(Вестибулярный аппарат)


У человека функцию органа равновесия выполняет часть внутреннего уха--это два маленьких мешочка и три полукружных канала.Каналы представляют собой кольцевидно-изогнутые трубки,лежащие в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.Полости преддверия и полукружных каналов заполнены жидкостью.В стенках полостей полукружных каналов располагаются рецепторы,их строение сходно с чувствительными волосковыми рецепторами органа слуха.Здесь же находятся мелкие кристаллики углекислого кальция.




Работа слухового анализатора


Ушные раковины улавливают звуковые колебания и направляют их в слуховой проход.По нему колебания направляются в среднее ухо и,достигнув барабанной перепонки,вызывают её колебания.Через систему слуховых косточек колебания передаются дальше,во внутреннее ухо.В пластинке,разделяющей полости среднего и внутреннего уха,имеется два окна,затянутых тонкими перепонками.В одно из них -- овальное--упирается стремя,передавая звуковые колебания перепонке.Её колебания вызывают движение жидкости в улитке,она,в свою очередь,заставляет колебаться волоконца.При движении волоконец волоски рецепторных клеток касаются покровной мембраны.В рецепторах возникает возбуждение,которое по слуховому нерву передаётся в центральный отдел слухового анализатора--слуховую зону полушарий большого мозга.Здесь происходит окончательное различение характера звука.




ФАКТОРЫ СРЕДЫ


Живое неотрывно от среды. Каждый отдельный орга¬низм, являясь самостоятельной биологической системой, постоянно находится в прямых или косвенных отношениях с разнообразными компонентами и явлениями окружающей его среды или, иначе, среды обитания, влияющими на состояние и свойства организма.

Среда — одно из основных экологических понятий, кото¬рое означает весь спектр окружающих организм элементов и условий в той части пространства, где обитает организм, все то, среди чего он живет и с чем непосредственно взаимодейст¬вует. При этом организмы, приспособившись к определенному комплексу конкретных условий, в процессе жизнедеятельнос¬ти сами постепенно изменяют эти условия, т. е. среду своего существования.

Составные части и свойства среды многообразны и измен¬чивы. В земных условиях существуют четыре основных типа среды обитания живых организмов: водная, наземная (воз¬душная), почвенная, а также тело другого организма, исполь¬зуемое паразитами.


Понятие о популяции. Популяционная структура вида


Каждый вид организмов утверждает себя в окружающей среде пс как простая сумма особей, а в форме группировок, пред¬ставляющих собой единое функциональное [[елое-популяцию. Эта закономерность получила название «правило объединения в популяции», которое было сформулировано в 1903 г. Слово популяция произошло от латинского «популюс» парод, пасс-лен ис. Популяция - ото население одного вида на определен¬ной территории с общим генофондом, одинаковой морфоло¬гией и одинаковым жизненным циклом.

Популяция - это группа особей одного вида, обитающих на общей территории в сходных экологических условиях, сво¬бодно скрещивающихся и способных поддерживать свою чиоленность необозримо длительное время, относительно изо¬лированная от других популядий.

Если особи вида постоянно перемещаются па обширных пространствах, то такой вид имеет небольшое число крупных популяций (северные олени, гтеецы). Границы меж л у ними проходят по крупным географическим преградам (реки, хреб¬ты и др.). Подвижный вид с небольшим ареалом может быть представлен только одной популяцией. При слабой способ¬ности к перемещению формируется множество популяций, отражающих мозаичность ландшафта. У растений и малопо¬движных особей их число находится в прямой зависимости от степени разнородности среды. Степень их обособленнос¬ти разная. В некоторых случаях отти резко разделяются терри¬торией, непригодной для обитания, и четко локализованы в пространстве (оазисы, долины рек в пустыне). При сплош¬ном поселении выделить границы между популяциями мож¬но условно между областями с высокой плотностью (малый суслик в степях, божья коровка с с ми точечная). В пределах одного и того же вила могут быть популяции как с хорошо выраженными, так и со смазанными границами (клоп чере¬пашка). Между популяциями может быть достаточно регуляр¬ный либо эпизодический обмен особями. Связи между попу¬ляциями поддерживают вид как единое целое. Слишком дли¬тельная и полная изоляция популяций приводит обычно к образован ию новых видов. Таким образом, популяции слу¬жат элементарными эволюционирующими структурами. По¬пуляция является первой надорганизменной биологической макросистемой.

Широкое распространение в экологии получила концеп¬ция иерархии популяций в зависимости от размеров зани¬маемой территории. По Н.П.Наумову, вид подразделяется на популяции вследствие приспособления к огромному разно¬образию условий в пределах ареала. Так как ареал, населяе¬мый видом, при больших размерах занимает несколько гео¬графических УОН. характеризующихся определенными геогра-фиче-скими условиями, то вид подразделяется па группы, населяющие эти зоны, которые называются географически¬ми популяциями. Географическая популяция - это группа особей, населяющих территорию с однородными географи¬ческими условиями существования. Они довольно основа¬тельно разграничены и относительно изолированы (попу¬ляции белки в Сибири и Беларуси). Поскольку в пределах географической зоны встречаются различные биотопы (уча¬стки ареала с однородными экологическими условиями), то внутривидовые группировки, приуроченные к ним, назы¬ваются экологическими популяциями. Они слабо изолиро¬ваны друг от друга и обмен генетической информацией в них происходит чаще, чем между географическими популяция-МЙ, которые они формируют TS совокупности. Поскольку R пределах биотопа корм распределяется неравномерно, то совокупности особей вида, населяющих участки с однород¬ными условиями и определенным количеством корма, на¬зываются элементарными популяциями, а сами участки био¬топа - стациями. Стации бывают: 1) стации переживания -это стации, богатые кормом; и 2) стации расселения - это стации, бедные кормом. Экологические популяции, в среде обитания которых преобладают стации переживания, на¬зываются независимыми, а там, где преобладают стации расселения, — зависимыми. Если в биотопе соотношение стаций переживания и стаций расселения примерно рав¬ное, то экологическая популяция, населяющая данный био¬топ, называется полузависимой. Элементарные популяции в совокупности формируют экологические популяции. Не¬редко в природе границы между элементарными популя¬циями стираются.

Следовательно, каждый вид слагается из того или иного числа относительно изолированных популяций. Однако изоkяция не бывает абсолютной,, я результате чего поддержива¬ется их общность в пределах вида.

По В.Н.Беклемишеву, выделяют несколько типов популяций, используя разные критерии. По особенности к самовос¬произведению различают постоянные и временные популя¬ции. Постоянные популяции могут быть независимыми, т.е. не нуждающимися в притоке особей извне для поддержания своей численности, и полузависимыми, когда приток извне существенно повышает их численность, по они могут сохра

няться и без него. Временные популяции называют зависи¬мыми, длительность их существования зависит от иммигран¬тов. По размерам различают карликовые, обычные локальные и суперпопуляции. Супер популяции занимают сплошь обшир-ные территории и состоят из большого числа особей. В их пределах вычленяют субпопуляции разных масштабов


Зона сухих степей и полупустынь умеренного пояса.


Южнее зоны степей тянется зона полупустынь. Южные степи (их называют сухими степями), граничащие с полупустынями, существенно отличаются растительным покровом и почвами от северных степей. По своему растительному покрову и почвам южные степи ближе к полупустыням, чем к степям.



В засушливых и экстраконтинентальных условиях сухих степей и полупустынь формируются соответственно каштановые и бурые пустынно-степные почвы.



В Евразии каштановые почвы занимают небольшую площадь в Румынии и более широко представлены в аридных центральных районах Испании. Узкой полосой они тянутся по побережью Черного и Азовского морей. К востоку (в Нижнем Поволжье, Западном Прикаспии) площадь этих почв увеличивается. Очень широко распространены каштановые почвы на территории Казахстана, откуда сплошная полоса этих почв уходит в Монголию, а затем в Восточный Китай, занимая большую часть территории Монголии и центральных провинций Китая. В Центральной и Восточной Сибири каштановые почвы встречаются уже только островами. Самый восточный район распространения каштановых почв – степи Юго-Восточного Забайкалья.



Распространение бурых пустынно-степных почв более ограничено – это преимущественно полупустынные районы Казахстана.



В Северной Америке каштановые и бурые почвы располагаются в центральной части континента, с востока гранича с черноземной зоной, а с запада – со Скалистыми горами. На юге область распространения этих почв ограничена Мексиканским плоскогорьем.



Климат сухих и пустынных степей резко континентальный, континентальность усиливается по мере движения с запада на восток (в Евразии). Средняя годовая температура изменяется от 5–9° С на западе до от 3–4° С на востоке. Годовое количество осадков уменьшается с севера на юг (в Евразии) от 300–350 до 200 мм. Осадки распределены в течение года равномерно. Испаряемость (условная величина, характеризующая максимально возможное испарение в данной местности при неограниченном запасе воды) значительно превышает количество атмосферных осадков, поэтому здесь господствует непромывной водный режим (почвы промачиваются на глубину от 10 до 180 см). Сильные ветры еще больше иссушают почву и способствуют эрозии.



В растительности этой области преобладают степные злаки и полыни, содержание которых с севера на юг возрастает. Биомасса растительности сухих степей составляет около 100 ц/га, причем основная ее часть (80% и более) приходится на подземные органы растений. Ежегодный опад составляет 40 ц/га.



Почвообразующими породами служат лессовидные суглинки, залегающие на породах различного состава, возраста и происхождения.



Строение профиля каштановых и бурых почв:



А – гумусовый горизонт. В каштановых почвах он серовато-каштанового цвета, насыщен корнями растений, комковатой структурой и имеет мощность 15–25 см. В бурых почвах он бурого цвета, комковатой непрочной структуры, мощностью около 10–15 см. Содержание гумуса в этом горизонте от 2 до 5% в каштановых почвах и около 2% в бурых.



В – переходный горизонт коричнево-бурого цвета, уплотненный, внизу встречаются карбонатные новообразования. Мощность 20–30 см.



С – почвообразующая порода, представленная лессовидным суглинком желтовато-бурого цвета в каштановых почвах и буровато-палевого в бурых. В верхней части встречаются карбонатные новообразования. Ниже 50 см в бурых почвах и 1 м в каштановых встречаются новообразования гипса.



Изменение количества гумуса вниз по профилю происходит постепенно, как и в черноземах. Реакция почвенного раствора в верхней части профиля слабощелочная (рН = 7,5), ниже реакция становится более щелочной.



Среди каштановых почв выделяют три подтипа, сменяющих друг друга с севера на юг:



Темно-каштановые, имеющие мощность гумусового горизонта около 25 см и более, каштановые с мощностью гумусового горизонта около 20 см и светло-каштановые, с мощностью гумусового горизонта около 15 см.



Характерная особенность почвенного покрова сухих степей – чрезвычайная его пестрота, это связано с перераспределением по формам мезо- и микрорельефа теплоты и особенно влаги, а вместе с ней и водорастворимых соединений. Недостаток влаги является причиной очень чувствительной реакции растительности и почвообразования даже на слабое изменение увлажнения. Зональные автоморфные почвы (т.е. каштановые и бурые пустынно-степные) занимают лишь 70% территории, остальная часть приходится на засоленные гидроморфные почвы (солонцы, солончаки др.).



Сложность использования почв сухих степей для земледелия объясняется как небольшим содержанием перегноя, так и неблагоприятными физическими свойствами самих почв. В земледелии, в основном, используют темно-каштановые почвы в наиболее увлажняемых районах и которые обладают довольно высокой степенью плодородия. При надлежащей агротехнике и необходимой мелиорации эти почвы могут давать устойчивые урожаи. Так как основой причиной неурожаев является недостаток воды, то особую остроту приобретает проблема орошения.



В медико-географическом отношении каштановые и особенно бурые почвы местами перегружены легкорастворимыми соединениями и обладают повышенным содержанием некоторых рассеянных химических элементов, в первую очередь, фтора, это может иметь отрицательные последствия для человека.


Зона луговых степей, лесостепей и лугово-разнотравных степей.


В Евразии южнее зоны широколиственных лесов тянется зона лесостепей, которую еще южнее сменяет зона степей. Автоморфные почвы ландшафтов луговых степей зоны лесостепей и лугово-разнотравных степей зоны степей получили название черноземов.



В Евразии черноземы простираются сплошной полосой через Восточно-Европейскую равнину, Южный Урал и Западную Сибирь до Алтая, восточнее Алтая они образуют отдельные массивы. Наиболее восточный массив находится в Забайкалье.



В Северной Америке также есть зоны лесостепей и степей, западнее зон смешанных и широколиственных лесов. Субмеридиональное простирание – с севера они граничат с зоной тайги (около 53° с.ш.) а на юге доходят до побережья Мексиканского залива (24° с.ш.), однако полоса черноземных почв расположена только во внутриконтинентальной области и к морскому побережью не выходит.



В Евразии климатические условия зоны распространения черноземов характеризуются нарастанием континентальности с запада на восток. В Западных областях зима теплая и мягкая (средняя температура января –2…–4° С), а в восточных областях – суровая и малоснежная (средняя температура января –25…–28° С). С запада на восток уменьшается количество безморозных дней (от 300 на западе до 110 на востоке) и годовое количество осадков (от 500–600 на западе до 250–350 на востоке). В теплый период различия в климате сглаживаются. На западе зоны средняя температура июля – +19…+24° С, на востоке – +17…+20° С.



В Северной Америке суровость климата в зоне распространения черноземных почв возрастает с севера на юг: средняя температура января меняется от 0° С на юге до –16° С на севере, летние температуры одинаковы: средняя температура июля составляет +16 – +24° С. Годовое количество осадков также не меняется – от 250 до 500 мм в год.



Для всей области распространения черноземных почв испарение равно годовому количеству осадков или меньше. Большая часть осадков выпадает летом, часто в виде ливней, – это способствует тому, что значительная часть осадков не впитывается в почву, а удаляется в виде поверхностного стока, поэтому для черноземов характерен непромывной водный режим. Исключение составляют лесостепные районы, где почвы периодически промываются.



Почвообразующие породы территории черноземов представлены преимущественно лёссовидными отложениями (лёсс представляет собой тонкозернистую осадочную породу светло-желтого или палевого цвета).



Черноземы сформировались под травянистой растительностью, в составе которой преобладают многолетние злаки, однако сейчас большая часть черноземных степей распахана и естественная растительность уничтожена.



Биомасса в естественных степных сообществах достигает 100–300 ц/га, из которых половина ежегодно отмирает, в результате в черноземной зоне в почву поступает значительно больше органических веществ, чем в лесной зоне умеренного пояса, хотя биомасса лесов более чем в 10 раз превышает биомассу степей. В степных почвах микроорганизмов значительно больше, чем в лесных (3–4 млрд. в 1 г, а для некоторых районов и больше). Интенсивная деятельность микроорганизмов, направленная на переработку растительного опада, прекращается только в периоды зимнего промерзания и летнего иссушения почвы. Значительное количество ежегодно поступающих растительных остатков обеспечивает накопление больших количеств гумуса в черноземных почвах. Содержание гумуса в черноземах от 3–4 до 14–16%, а иногда и более. Отличительной чертой черноземов является содержание гумуса во всем почвенном профиле, причем вниз по профилю оно уменьшается очень постепенно. Реакция почвенного раствора верхней части профиля в этих почвах нейтральная, в нижней части профиля, начиная с иллювиального горизонта (В), реакция становится слабощелочной.



Наиболее характерной особенностью этих почв, обусловившей их название, является мощный хорошо развитый гумусовый горизонт интенсивно черного цвета.



Строение профиля типичных черноземов:



А0 – степной войлок. Этот горизонт мощностью в 1–3 см состоит из остатков травянистой растительности и встречается только на целинных землях.



А1 – гумусовый горизонт. Его цвет во влажном состоянии интенсивно черный, мощность – 40–60 см. Горизонт насыщен корнями растений.



В – переходный горизонт черновато-бурой неравномерной окраски, постепенно переходящей в цвет почвообразовательной породы. Из гумусового горизонта сюда заходят потеки гумуса. В нижней части горизонта содержится значительное количество карбоната кальция. Мощность этого горизонта – 40–60 см.



С – почвообразовательная порода (лёссовидные отложения).



В Евразии южнее типичных черноземов распространены обыкновенные, а еще южнее – южные черноземы. К югу снижается годовое количество осадков, общая биомасса и, соответственно, масса поступающего ежегодно растительного опада. Это обуславливает уменьшение мощности гумусового горизонта (в обыкновенных черноземах его мощность около 40 см, в южных – 25 см). Свойства черноземных почв меняются также по мере увеличения континентальности климата, т.е. с запада на восток (в Евразии).



Черноземы славятся своим плодородием, районы их распространения – основная база производства многих зерновых, в первую очередь, пшеницы, а также ряда ценнейших технических культур (сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза). Урожай на черноземах зависит, главным образом, от содержания воды в доступной для растения форме. В нашей стране для черноземных областей были характерны неурожаи, вызванные засухами.



Вторая не менее важная проблема черноземов – это разрушение почв, вызванное эрозией. На используемых под земледелие черноземных почвах необходимы специальные противоэрозионные мероприятия.



Медико-географическая характеристика черноземов благоприятна. Черноземы являются эталоном оптимального соотношения химических элементов необходимых для человека. Эндемические болезни, связанные с дефицитом химических элементов, не свойственны районам распространения этих почв.




Зона широколиственных лесов.


В умеренном поясе в более теплых условиях (по сравнению с таежными и подтаежными смешанными лесами) распространены широколиственные леса с богатым травяным покровом. В Северной Америке зона широколиственных лесов простирается на востоке континента южнее зоны смешанных лесов. В Евразии эти леса сплошную зону не образуют, а тянутся прерывистыми полосами от Западной Европы до Приморского края России.



Ландшафты широколиственных лесов, благоприятные для человека, длительное время подвергаются воздействию с его стороны, поэтому они сильно изменены: лесная растительность либо полностью уничтожена (на большей части Западной Европы и США), либо заменена вторичной растительностью.



Среди почв, сформированных в этих ландшафтах, выделяются два типа:



1. Серые лесные почвы, сформированные во внутриконтинентальных районах (центральные области Евразии и Северной Америки). В Евразии эти почвы островами тянутся от западных границ Белоруссии до Забайкалья. Серые лесные почвы образуются в континентальных климатических условиях. В Евразии суровость климата возрастает с запада на восток, среднеянварские температуры меняются от –6° С на западе зоны до –28° С на востоке, длительность безморозного периода – от 250 до 180 дней. Условия лета относительно одинаковы – средняя температура июля колеблется от 19 до 20° С. Годовое количество осадков меняется от 500–600 мм на западе до 300 мм на востоке. Почвы промачиваются осадками на большую глубину, но так как грунтовые воды в этой зоне залегают глубоко, то промывной водный режим здесь не характерен, лишь в наиболее увлажненных районах происходит сплошное промачивание почвенной толщи до грунтовых вод.



Растительность, под которой сформировались серые лесные почвы, представлена преимущественно широколиственными лесами с богатым травяным покровом. К западу от Днепра это грабово-дубовые леса, между Днепром и Уралом – липово-дубовые леса, восточнее Урала в пределах Западно-Сибирской низменности преобладают березовые и осиновые леса, еще восточнее появляется лиственница.



Масса опада этих лесов значительно превышает массу опада таежных лесов и составляет 70–90 ц/га. Опад богат зольными элементами, особенно кальцием.



Почвообразующими породами служат преимущественно покровные лессовидные суглинки.



Благоприятные климатические условия обуславливают развитие почвенной фауны и микробного населения. В результате их деятельности происходит более энергичное преобразование растительных остатков, чем в дерново-подзолистых почвах. Это обуславливает более мощный гумусовый горизонт. Однако часть опада все-таки не разрушается, а накапливается в лесной подстилке, мощность которой меньше, чем мощность подстилки в дерново-подзолистых почвах.



Строение профиля серой лесной почвы (см. МОРФОЛОГИЯ ПОЧВ):



А0 – лесная подстилка из опада деревьев и трав, обычно небольшой мощности (1–2 см);



А1 – гумусовый горизонт серого или темно-серого цвета, мелко- или среднекомковатой структуры, содержащий большое количество корней трав. В нижней части горизонта часто есть налет кремнеземистой присыпки. Мощность этого горизонта – 20–30 см.



А2 – горизонт вымывания, серого цвета, с неясно выраженной листовато-пластинчатой структурой и мощностью около 20 см. В нем встречаются мелкие железомарганцевые конкреции.



В – горизонт вмывания, коричнево-бурового цвета, с ясно выраженной ореховатой структурой. Структурные отдельности и поверхности пор покрыты темно-коричневыми пленками, встречаются мелкие железомарганцевые стяжения. Мощность этого горизонта – 80–100 см.



С – почвообразующая порода (покровный лессовидный суглинок желтовато-бурого цвета с хорошо выраженной призматической структурой, часто содержит карбонатные новообразования).



Тип серых лесных почв разделяется на три подтипа – светло-серых, серых и темно-серых, названия которых связаны с интенсивностью окраски гумусового горизонта. С потемнением гумусового горизонта несколько увеличивается мощность гумусового горизонта и уменьшается степень выраженности вымывания этих почв. Элювиальный горизонт А2 есть только у светло-серых и серых лесных почв, у темно-серых его нет, хотя нижняя часть гумусового горизонта А1 имеет белесоватый оттенок. Образование подтипов серых лесных почв обусловлено биоклиматическими условиями, поэтому светло-серые лесные почвы тяготеют к северным районам полосы серых почв, серые – к срединным, а темно-серые – к южным.



Серые лесные почвы значительно плодороднее дерново-подзолистых, они благоприятны для выращивания зерновых, кормовых, садово-огородных и некоторых технических культур. Основной недостаток – сильно сниженное плодородие в результате многовекового их использования и значительное разрушение в результате эрозии.



2. Бурые лесные почвы образовались на территориях с мягким и влажным океанического климатом, в Евразии – это Западная Европа, Карпаты, Горный Крым, теплые и влажные районы Кавказа и Приморского края России, В Северной Америке – приатлантическая часть континента.



Годовое количество осадков значительно (600–650 мм), однако большая их часть выпадает летом, поэтому промывной режим действует на протяжении коротких промежутков времени. В то же время мягкие климатические условия и значительное атмосферное увлажнение активизируют процессы преобразования органического вещества. Значительную массу опада перерабатывают и перемешивают многочисленные беспозвоночные, способствуя образованию гумусового горизонта. При разрушении гумусовых веществ начинается медленное перемещение глинистых частиц в горизонт вмывания.



Профиль бурых лесных почв характеризуется слабо дифференцированным и маломощным не очень темным гумусовым горизонтом.



Строение профиля:



А1 – гумусовый горизонт серо-бурого цвета, гумусовый оттенок постепенно убывает внизу, структура комковатая. Мощность – 20–25 см.



В – горизонт вмывания. Вверху яркий коричнево-бурый, глинистый, вниз коричневый оттенок уменьшатся, и цвет приближается к цвету материнской породы. Мощность горизонта – 50–60 см.



С – почвообразующая порода (лессовидный суглинок палевого цвета, иногда с карбонатными новообразованиями).



Содержание гумуса в бурых почвах довольно высокое – 4–6% и более. В верхней части почвенного профиля реакция этих почв близка к нейтральной (рН = 6,6–6,8). К нижней части переходного горизонта В реакция становится слабо щелочной (рН = 7,8).



При большом количестве вносимых удобрений и рациональной агротехнике эти почвы дают очень высокие урожаи различных сельскохозяйственных культур, в частности, самые высокие урожаи зерновых культур получают именно на этих почвах. В южных районах Германии и во Франции бурые почвы используют, в основном, под виноградники.




Зона смешанных лесов.


К югу от зоны таежных лесов располагаются смешанные хвойно-лиственные леса. В Северной Америке эти леса распространены на востоке материка в районе Великих Озер. в Евразии – на территории Восточно-Европейской равнины, где они образуют широкую зону. За Уралом продолжаются далеко на восток, вплоть до Приамурья, хотя и не образуют сплошную зону.



Климат смешанных лесов характеризуется более теплым и продолжительным летом (средняя температура июля от 16 до 24° С) и более теплой зимой (средняя температура января от 0 до –16° С) по сравнению с зоной таежных лесов. Ежегодное количество осадков – от 500 до 1000 мм. Количество осадков везде превышает испарение, что обуславливает хорошо выраженный промывной водный режим. Растительность – смешанные леса из хвойных (ель, пихта, сосна), мелколиственных (береза, осина, ольха и др.) и широколиственных (дуб, клен и др.) пород. Характерной чертой смешанных лесов является более или менее развитый травяной покров. Биомасса смешанных лесов больше, чем в тайге, и составляет 2000–3000 ц/га. Масса опада также превышает биомассу таежных лесов, но благодаря более интенсивной микробиологической деятельности процессы разрушения мертвого органического вещества идут более энергично, поэтому в смешанных лесах подстилка имеет меньшую мощность, чем в тайге, и больше разложена.



Зона смешанных лесов обладает довольно пестрым почвенным покровом. Наиболее характерным типом автоморфных почв смешанных лесов Восточно-Европейской равнины являются дерново-подзолистые почвы – южная разновидность подзолистых почв. Формируются почвы только на суглинистых почвообразующих породах. Дерново-подзолистые почвы имеют то же строение почвенного профиля, что и подзолистые. От подзолистых они отличаются меньшей мощностью лесной подстилки (2–5 см), большей мощностью всех горизонтов и более четко выраженным гумусовым горизонтом А1, лежащим под лесной подстилкой. Внешний вид гумусового горизонта дерново-подзолистых почв также отличается от горизонта в подзолистых почвах, в верхней части он содержит многочисленные корни трав, которые часто образуют хорошо выраженную дернину. Цвет – серый различных оттенков, сложение рыхлое. Мощность гумусового горизонта – от 5 до 20 см, содержание гумуса – 2–4%.



В верхней части профиля эти почвы характеризуются кислой реакцией (рН = 4), с глубиной реакция постепенно становится менее кислой.



Использование почв смешанных лесов в земледелии выше, чем почв таежных лесов. В южных районах европейской части России распахано 30–45% площади, к северу доля распаханных земель значительно меньше. Земледелие затруднено вследствие кислой реакции этих почв, сильной их выщелоченности, а местами заболоченности и завалуненности. Для нейтрализации избыточной кислотности почвы известкуют. Для получения высоких урожаев нужны большие дозы органических и минеральных удобрений.



Зона широколиственных лесов. В умеренном поясе в более теплых условиях (по сравнению с таежными и подтаежными смешанными лесами) распространены широколиственные леса с богатым травяным покровом. В Северной Америке зона широколиственных лесов простирается на востоке континента южнее зоны смешанных лесов. В Евразии эти леса сплошную зону не образуют, а тянутся прерывистыми полосами от Западной Европы до Приморского края России.



Ландшафты широколиственных лесов, благоприятные для человека, длительное время подвергаются воздействию с его стороны, поэтому они сильно изменены: лесная растительность либо полностью уничтожена (на большей части Западной Европы и США), либо заменена вторичной растительностью.



Среди почв, сформированных в этих ландшафтах, выделяются два типа:



1. Серые лесные почвы, сформированные во внутриконтинентальных районах (центральные области Евразии и Северной Америки). В Евразии эти почвы островами тянутся от западных границ Белоруссии до Забайкалья. Серые лесные почвы образуются в континентальных климатических условиях. В Евразии суровость климата возрастает с запада на восток, среднеянварские температуры меняются от –6° С на западе зоны до –28° С на востоке, длительность безморозного периода – от 250 до 180 дней. Условия лета относительно одинаковы – средняя температура июля колеблется от 19 до 20° С. Годовое количество осадков меняется от 500–600 мм на западе до 300 мм на востоке. Почвы промачиваются осадками на большую глубину, но так как грунтовые воды в этой зоне залегают глубоко, то промывной водный режим здесь не характерен, лишь в наиболее увлажненных районах происходит сплошное промачивание почвенной толщи до грунтовых вод.



Растительность, под которой сформировались серые лесные почвы, представлена преимущественно широколиственными лесами с богатым травяным покровом. К западу от Днепра это грабово-дубовые леса, между Днепром и Уралом – липово-дубовые леса, восточнее Урала в пределах Западно-Сибирской низменности преобладают березовые и осиновые леса, еще восточнее появляется лиственница.



Масса опада этих лесов значительно превышает массу опада таежных лесов и составляет 70–90 ц/га. Опад богат зольными элементами, особенно кальцием.



Почвообразующими породами служат преимущественно покровные лессовидные суглинки.



Благоприятные климатические условия обуславливают развитие почвенной фауны и микробного населения. В результате их деятельности происходит более энергичное преобразование растительных остатков, чем в дерново-подзолистых почвах. Это обуславливает более мощный гумусовый горизонт. Однако часть опада все-таки не разрушается, а накапливается в лесной подстилке, мощность которой меньше, чем мощность подстилки в дерново-подзолистых почвах.



Строение профиля серой лесной почвы (см. МОРФОЛОГИЯ ПОЧВ):



А0 – лесная подстилка из опада деревьев и трав, обычно небольшой мощности (1–2 см);



А1 – гумусовый горизонт серого или темно-серого цвета, мелко- или среднекомковатой структуры, содержащий большое количество корней трав. В нижней части горизонта часто есть налет кремнеземистой присыпки. Мощность этого горизонта – 20–30 см.



А2 – горизонт вымывания, серого цвета, с неясно выраженной листовато-пластинчатой структурой и мощностью около 20 см. В нем встречаются мелкие железомарганцевые конкреции.



В – горизонт вмывания, коричнево-бурового цвета, с ясно выраженной ореховатой структурой. Структурные отдельности и поверхности пор покрыты темно-коричневыми пленками, встречаются мелкие железомарганцевые стяжения. Мощность этого горизонта – 80–100 см.



С – почвообразующая порода (покровный лессовидный суглинок желтовато-бурого цвета с хорошо выраженной призматической структурой, часто содержит карбонатные новообразования).



Тип серых лесных почв разделяется на три подтипа – светло-серых, серых и темно-серых, названия которых связаны с интенсивностью окраски гумусового горизонта. С потемнением гумусового горизонта несколько увеличивается мощность гумусового горизонта и уменьшается степень выраженности вымывания этих почв. Элювиальный горизонт А2 есть только у светло-серых и серых лесных почв, у темно-серых его нет, хотя нижняя часть гумусового горизонта А1 имеет белесоватый оттенок. Образование подтипов серых лесных почв обусловлено биоклиматическими условиями, поэтому светло-серые лесные почвы тяготеют к северным районам полосы серых почв, серые – к срединным, а темно-серые – к южным.



Серые лесные почвы значительно плодороднее дерново-подзолистых, они благоприятны для выращивания зерновых, кормовых, садово-огородных и некоторых технических культур. Основной недостаток – сильно сниженное плодородие в результате многовекового их использования и значительное разрушение в результате эрозии.



2. Бурые лесные почвы образовались на территориях с мягким и влажным океанического климатом, в Евразии – это Западная Европа, Карпаты, Горный Крым, теплые и влажные районы Кавказа и Приморского края России, В Северной Америке – приатлантическая часть континента.



Годовое количество осадков значительно (600–650 мм), однако большая их часть выпадает летом, поэтому промывной режим действует на протяжении коротких промежутков времени. В то же время мягкие климатические условия и значительное атмосферное увлажнение активизируют процессы преобразования органического вещества. Значительную массу опада перерабатывают и перемешивают многочисленные беспозвоночные, способствуя образованию гумусового горизонта. При разрушении гумусовых веществ начинается медленное перемещение глинистых частиц в горизонт вмывания.



Профиль бурых лесных почв характеризуется слабо дифференцированным и маломощным не очень темным гумусовым горизонтом.



Строение профиля:



А1 – гумусовый горизонт серо-бурого цвета, гумусовый оттенок постепенно убывает внизу, структура комковатая. Мощность – 20–25 см.



В – горизонт вмывания. Вверху яркий коричнево-бурый, глинистый, вниз коричневый оттенок уменьшатся, и цвет приближается к цвету материнской породы. Мощность горизонта – 50–60 см.



С – почвообразующая порода (лессовидный суглинок палевого цвета, иногда с карбонатными новообразованиями).



Содержание гумуса в бурых почвах довольно высокое – 4–6% и более. В верхней части почвенного профиля реакция этих почв близка к нейтральной (рН = 6,6–6,8). К нижней части переходного горизонта В реакция становится слабо щелочной (рН = 7,8).



При большом количестве вносимых удобрений и рациональной агротехнике эти почвы дают очень высокие урожаи различных сельскохозяйственных культур, в частности, самые высокие урожаи зерновых культур получают именно на этих почвах. В южных районах Германии и во Франции бурые почвы используют, в основном, под виноградники.




Таежная зона.


Таежно-лесные ландшафты образуют обширный пояс в северном полушарии, тянущийся с запада на восток в Евразии и Северной Америке.



Таежные леса располагаются в умеренном климатическом поясе. Климатические условия огромной территории таежного пояса различны, но, в целом, климат характеризуется довольно большими сезонными колебаниями температуры, умеренно холодной или холодной зимой (со средней температурой января –10… –30° С), относительно прохладным летом (со среднемесячной температурой, близкой к +14…+16° С) и преобладанию суммы атмосферных осадков над испарением. В наиболее холодных районах таежного пояса (восточнее Енисея в Евразии, на севере Канады и на Аляске в Северной Америке) – многолетняя мерзлота, но почва оттаивает летом на глубину от 50 до 250 см, поэтому мерзлота не мешает росту деревьев с неглубокой корневой системой. Эти климатические условия обуславливают промывной тип водного режима на территориях, не скованных многолетней мерзлотой. В районах с многолетней мерзлотой промывной режим нарушается.



Преобладающий тип растительности зоны – хвойные леса, иногда с примесью лиственных пород деревьев. На самом юге таежной зоны местами распространены чистые лиственные леса. Около 20% всей площади таежной зоны занимает болотная растительность, площади под лугами невелики. Биомасса хвойных лесов значительна (1000–3000 ц/га), однако опад составляет лишь несколько процентов от биомассы (30–70ц/га).



Значительная часть лесов Европы и Северной Америки уничтожена, поэтому почвы, образовавшиеся под воздействием лесной растительности, уже длительное время находятся в условиях безлесных, измененных человеком ландшафтов.



Таежная зона неоднородна: лесные ландшафты разных районов существенно отличаются условиями почвообразования.



В отсутствие многолетней мерзлоты на хорошо водопроницаемых песчаных и супесчаных почвообразующих породах образуются разные виды подзолистых почв. Строение профиля этих почв:



А0 – лесная подстилка, состоящая из опада хвои, остатков деревьев, кустарников и мхов, находящихся на разных стадиях разложения. Внизу этот горизонт постепенно переходит в рыхлую массу грубого гумуса, в самом низу частично смешанным с обломочными минералами. Мощность этого горизонта от 2–4 до 6–8 см. Реакция лесной подстилки сильно кислая (рН = 3,5–4,0). Ниже по профилю реакция становится менее кислой (рН увеличивается до 5,5–6,0).



А2 – элювиальный горизонт (горизонт вымывания), из которого в нижние горизонты вынесены все более или менее подвижные соединения. В этих почвах этот горизонт называется подзолистым. Песчаный, легко рассыпающийся, вследствие вымывания бледно-серого, почти белого цвета. Несмотря на небольшую мощность (от 2–4 см на севере и в центре до 10–15 см на юге таежной зоны), этот горизонт резко выделяется в почвенном профиле благодаря своему цвету.



В – ярко коричневый, кофейный или ржаво-бурый иллювиальный горизонт, в котором преобладает вмывание, т.е. осаждение соединений тех химических элементов и мелких частиц, которые были вымыты из верхней части почвенной толщи (главным образом, из подзолистого горизонта). С глубиной в этом горизонте убывает ржаво-бурый оттенок и постепенно переходит в почвообразующую породу. Мощность 30–50 см.



С – почвообразующая порода, представленная серым песком, щебнем и валунами.



Мощность профиля этих почв постепенно увеличивается с севера на юг. Почвы южной тайги имеют такое же строение, как и почвы северной и средней тайги, но мощность всех горизонтов у нее больше.



В Евразии подзолистые почвы распространены только в части таежной зоны к западу от Енисея. В Северной Америке подзолистые почвы распространены в южной части зоны тайги. Территория восточнее Енисея в Евразии (Центральная и Восточная Сибирь) и северная часть таежной зоны в Северной Америке (северная часть Канады и Аляска) характеризуются сплошной многолетней мерзлотой, а также особенностями растительного покрова. Здесь формируются кислые бурые таежные почвы (подбуры), иногда называемые мерзлотно-таежными ожелезненными почвами.



Для этих почв характерен профиль с верхним горизонтом, сложенным грубым гумусом, и отсутствие осветленного горизонта вымывания, свойственного подзолистым почвам. Мощность профиля небольшая (60–100 см), он слабо дифференцирован. Как и подзолистые, бурые таежные почвы образуются в условиях замедленного биологического круговорота и небольшой массы растительного годового опада, который почти полностью поступает на поверхность. В результате замедленного преобразования растительных остатков и промывного режима на поверхности образуется оторфованная темно-коричневая подстилка, из органического вещества которой вымываются легкорастворимые гумусовые соединения. Эти вещества осаждаются по всему почвенному профилю в виде гумусово-оксидножелезистых соединений, в результате чего почва приобретает бурый, иногда охристо-бурый цвет. Содержание гумуса вниз по профилю уменьшается постепенно (под подстилкой гумуса содержится 8–10%; на глубине 50 см около 5%, на глубине 1 м 2–3%).



Сельскохозяйственное использование почв таежной зоны связано с большими трудностями. В восточно-европейской и западно-сибирской тайге пашни занимают 0,1–2% от всей площади. Развитию земледелия мешают неблагоприятные климатические условия, сильная завалуненность почв, повсеместная заболоченность территории, многолетняя мерзлота к востоку от Енисея. Более активно развивается земледелие в южных районах восточно-европейской тайги и в лугово-степных районах Якутии.



Для эффективного использования таежных почв требуются большие дозы минеральных и органических удобрений, нейтрализация высокой кислотности почв, местами – удаление валунов.



В медико-географическом отношении зона таежных лесов малоблагоприятна, так как в результате интенсивного вымывания почвы теряют многие химические элементы, в том числе, и необходимые для нормального развития человека и животных, поэтому в этой зоне создаются условия частичного дефицита ряда химических элементов (йода, меди, кальция и др.)






Тундровая (субарктическая) зона.


На территории Евразии эта зона занимает широкую полосу на севере континента, большая ее часть находится за Северным полярным кругом (66° 33ў с. ш.), однако на северо-востоке континента тундровые ландшафты распространяются значительно южнее, доходя до северо-восточной части побережья Охотского моря (примерно 60° с.ш.). В Западном полушарии тундровая зона занимает почти всю Аляску и обширную площадь северной Канады. Тундровые ландшафты распространены и на южном побережье Гренландии, в Исландии, на некоторых островах Баренцева моря. Местами тундровые ландшафты встречаются в горах выше границы леса.



Зона тундр принадлежит преимущественно к субарктическому климатическому поясу. Климатические условия тундр характеризуются отрицательной среднегодовой температурой: от –2 до –12° С. Средняя температура июля не поднимается выше +10° С, а средняя температура января опускается до –30° С. Продолжительность безморозного периода около трех месяцев. Для летнего времени характерна высокая относительная влажность воздуха (80–90%) и непрерывное солнечное освещение. Годовое количество осадков небольшое (от 150 до 450 мм), но из-за низких температур их количество превышает испарение.



Где-то на островах, а где-то повсеместно – многолетняя мерзлота, почва оттаивает на глубину 0,2–1,6 м. Расположение плотного промерзшего грунта близко от поверхности и избыточное атмосферное увлажнение обуславливает переувлажнение почвы в безморозный период и, как следствие, ее заболачивание. Близость мерзлых грунтов сильно охлаждает почвенную толщу, что сдерживает развитие почвообразовательного процесса.



В составе тундровой растительности преобладают кустарники, кустарнички, травянистые растения, мхи и лишайники. Древесных форм в тундре нет. Почвенная микрофлора довольно разнообразна (бактерии, грибы, актиномицеты). Бактерий в тундровых почвах больше, чем в арктических – от 300 до 3800 тыс. в 1 г почвы.



Среди почвообразующих пород преобладают различные типы ледниковых отложений.



Над поверхностью многолетнемерзлых толщ распространены тундрово-глеевые почвы, они формируются в условиях затрудненного дренажа почвенно-грунтовых вод и дефицита кислорода. Для них, как и для других типов тундровых почв, характерно накопление слаборазложившихся растительных остатков, в силу чего в верхней части профиля располагается хорошо выраженный торфянистый горизонт (Ат), состоящий преимущественно из органического вещества. Ниже торфянистого горизонта располагается маломощный (1,5–2 см) гумусовый горизонт (А1) коричнево-бурого цвета. Содержание гумуса в этом горизонте около 1–3%, реакция близка к нейтральной. Под гумусовым горизонтом залегает глеевый почвенный горизонт специфического голубовато-серого цвета, который образуется в результате восстановительных процессов в условиях водонасыщения почвенной толщи. Глеевый горизонт продолжается до верхней поверхности многолетней мерзлоты. Иногда между гумусовым и глеевым горизонтами обособляется маломощный пятнистый горизонт с чередованием серых и ржавых пятен. Мощность почвенного профиля соответствует глубине сезонного оттаивания почвы.



В ряде районов тундры возможно земледелие. Вокруг крупных промышленных центров выращивают овощи: картофель, капусту, лук, в теплицах – многие другие культуры.



Сейчас в связи с активным освоением минеральных богатств Севера встала проблема охраны природы тундры, и, в первую очередь, ее почвенного покрова. Верхний торфянистый горизонт тундровых почв легко нарушается, и для его восстановления требуются десятилетия. Следы транспорта, буровых и строительных машин покрывают поверхность тундры, способствуя развитию эрозионных процессов. Нарушение почвенного покрова наносит непоправимый ущерб всей уникальной природе тундры. Строгий контроль хозяйственной деятельности в тундре – сложная, но крайне необходимая задача.




Экология как биологическая наука


Термин "Экология" был введён в 1866 г. немецким ученым зоологом Геккелем..... и тд.


Обмен веществ клетки


Совокупность химических реакций биосинтеза и распада...



Биосинтез белка - одно из наиболее важных свойств живой клетки




Водоросли


Водоросли - это низшие растения, живущие приемущественно в водной среде

Известно около 30000 видов...




Лизосомы


#Лизосомы

- шаровидные тельца диаметром от 0,2 до 1мкм. Они покрыты элементарной мембраной и содержат около 30 гидролитических ферментов, способных расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, жиры и углеводы.

Образование лизосом происходит в комплексе Гольджи. Если в цитоплазму клетки попадают пищевые вещества или микроорганизмы, ферменты лизосом принимают участие в их переваривании.

Хромопласты

#Хромопласты

- содержат красные, оранжевые и жёлтые пигменты (каратиноиды).

Больше всего хромопластов в плодах и увядающих цветках и листьях.

Оранжевый пигмент, от которого зависит цвет моркови, также находится в хромопластах. Хромопласты могут развиваться из зелёных хлоропластов, которые при этом теряют хлорофилл и накапливают каротиноиды. Это происходит при созревании многих фруктов: налившись спелым соком,

они желтеют, розовеют и краснеют

Клетки

Таким образом, между клеткой и окружающей ее внешней средой происходит непрерывный обмен веществ, являющийся необходимым условием существования клетки. С прекращением обмена веществ прекращается и жизнь.

Проявлением жизни клеток, кроме обмена веществ, являются их раздражимость и способность к размножению.

Под раздражимостью подразумевается свойство клетки отвечать на внешние или внутренние воздействия. Разные группы клеток выполняют в организме различную роль. Поэтому группы клеток отвечают на раздражение по-разному: например, клетки мышечной ткани сокращаются, клетки слизистых оболочек отвечают на раздражение выделением слизи и т. д.

Число клеток в многоклеточном организме постоянно изменяется: одни клетки отмирают, другие образуются вновь. При этом новые клетки, как правило, возникают в организме путем размножения.

Размножение клеток происходит делением. В результате деления из старой клетки образуются две новые, несколько отличающиеся по своим свойствам от исходной, материнской клетки.



# два типа деления клетки



Различаются два типа деления клетки:

1) прямое, которое состоит в том, что ядро постепенно как бы перетягивается, перешнуровывается на две части, а затем делится на клеточное тело, и

2) непрямое, сопровождающееся сложными изменениями в ядре и протоплазме.


Вакуоли


Вакуоли простейших можно разделить на две группы:

1) пищеварительные, в которых происходит внутриклеточное пищеварение;

2) сократительные, собирающие и выводящие за пределы клетки продукты диссимиляции и излишки воды.


Клетки


Животные клетки обычно имеют тонкую белковую оболочку. В оболочках могут быть многочисленные поры, через которые протоплазма соседних клеток сообщается между собой. Оболочки растительных клеток, построенные из клетчатки, значительно толще животных клеток, хорошо выражены и легко различимы.

Каждая отдельная клетка многоклеточного организма питается, размножается, изменяется, стареет и умирает.

Из окружающей внешней среды или через смежные клетки каждая клетка получает необходимые питательные вещества и кислород, которые усваиваются ею и превращаются в живое вещество клетки. Процесс усвоения веществ, поступивших в организм, превращение этих веществ в усвояемые белки, углеводы и жиры требует затраты энергии.

Одновременно с усвоением происходит противоположный процесс: клеточное вещество подвергается частичному разрушению и окислению. За счет этого распада сложных веществ живых клеток и образуется энергия, необходимая для процесса усвоения.

В результате в клетке образуются ненужные и даже вредные для нее вещества, которые удаляются наружу.

Митохондрии

В цитоплазме расположены также митохондрии-энергетические органоиды клеток.

Форма митохондрий различна- они могут овальными, округлыми, палочковидными.


Синтез белка


- сложный процесс, который осуществляется не одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятков объединенных рибосом.

Функция рибосом - это синтез белка.


Рибосомы


Рибосомы - микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм. Каждая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой.

В одной клетке содержится много тысяч рибосом, они располагаются либо на мембранах гранулярной эндоплазматической сети, либо свободно лежат в цитоплазме.


Клеточное ядро


Клеточное ядро - это важнейшая часть клетки. Оно есть почти во всех клетках многоклеточных организмов. Клетки организмов, которые содержат ядро называют эукариотами.

Клеточное ядро содержит ДНК - вещество наследственности, в котором зашифрованы все свойства клетки.

Поэтому ядро необходимо для осуществления двух важнейших функций:

Во-первых, это деление, при котором образуются новые клетки, во всём подобные материнской.

Во-вторых, ядро регулирует все процессы белкового синтеза, обмена веществ и энергии, идущие в клетке.

Ядро чаще всего имеет шаровидную форму или овальную форму.

Тело животных и растений построено из клеток. Некоторые клетки, например клетки мякоти арбуза, хорошо различимы невооруженным глазом.

Большинство же клеток, наоборот, имеет настолько незначительные размеры, что их можно увидеть только через лупу, а чаще при помощи микроскопа при сильном увеличении.

Среди бесчисленного множества населяющих мир живых существ имеются такие, которые состоят только из одной клетки. К числу таких организмов относятся микробы-возбудители болезней человека и животных, дрожжевые и плесневые грибки и многие другие. Их называют одноклеточными организмами. Большинство же организмов состоит из бесчисленного множества связанных между собою клеток.

Клеточное ядро

С этими сложно устроенными, или многоклеточными, живыми существами мы встречаемся повседневно. К ним относится большинство известных нам растений, животных и сам человек.







#Эндоплазматическая сеть

Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной.

Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению. Известны два ее типа- гранулярная и гладкая. Эндоплазматическая сеть выполняет много разнообразных функций.

Основная функция гранулярной эндоплазматической сети - участие в синтезе белка, который осуществляется в рибосомах.

# Протоплазма — бесцветная, вязкая, как белок сырого куриного яйца, похожая на студень, жидкость. В центре протоплазмы находится ядро, покрытое ядерной оболочкой. Как правило, в протоплазме клетки находится только одно ядро, но бывает и по несколько ядер.

В состав протоплазмы и ядра входят сложные органические вещества - белки, углеводы, жиры, — минеральные соли и вода. Углеводы и жиры состоят из соединений химических элементов — углерода и кислорода. Белки построены более сложно; кроме углерода, водорода и кислорода, в них входят азот, сера, фосфор и другие элементы.

#Белок

— важнейшая составная часть клетки; с ним связано проявление жизни клетки, иначе, белок — основа жизни.

Аппарат Гольджи

Во многих клетках животных, например в нервных, он имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В клетках растений и простейших аппарат Гольджи представлен отдельными тельцами серповидной или палочковидной формы.

Строение этого органоида сходно в клетках растительных животных организмов, несмотря на разнообразие его формы.

Аппарат Гольджи выполняет много важных функций. По каналам эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты синтетической деятельности клетки - белки, углеводы и жиры. Все эти вещества сначала накапливаются, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме.


Животная клетка и ее строение


Началом изучения клетки можно считать 1665 год, когда английский ученый Роберт Гук впервые увидел в микроскоп на тонком срезе пробки мелкие ячейки; он назвал их клетками.

К началу 19 века представления о клеточном строение живых организмов получили широкое распространение, но, однако, как устроена клетка, какова ее роль для организма, как она произошла и множество других вопросов оставалось без ответа.

Животная клетка и ее строение

Очень важное открытие сделал шотландский ученый Р. Броун в 30-х годах 19 века. Он обнаружил внутри клетки плотное круглое образование, которое назвал ядром.

В 1838 году М. Шлейден и Т. Шванн пришли к выводу, что все растительные и животные клетки сходны - у них есть ядра.

Животная клетка и ее строение

Обобщив разрозненные факты, Шванн и Шлейден сформулировали основное положение клеточной теории: все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению.

Рудольф Вирхов спустя 20 лет доказал, что клетка происходит только от клетки.




Животная клетка и ее строение


Клетки могут быть самой разнообразной формы:

-шаровидные,

-нитевидные,

-кубические,

-цилиндрические,

-веретенообразные и т. п.

Все они обычно состоят из протоплазмы, ядра и оболочки.


Основные направления развития биотехнологии.


1. Биотехнология — целенаправленное использование биологических объектов и процессов в разных отраслях производства: медицине, охране природы. Микроорганизмы, клетки растений, животных — основные объекты биотехнологии. Производство человеком с давних времен сыра, хлебопечение, виноделие, выделка кож на основе использования микроорганизмов.



2. Выращивание бактерий, низших грибов, дрожжей на специальных питательных средах в стерильных условиях, при определенной температуре, реакции среды с целью повышения интенсивности их размножения, ускорения производства витаминов, ферментов, белков, антибиотиков, лимонной, уксусной кислот.



Использование произведенной с помощью микроорганизмов продукции в пищевой промышленности (в качестве пищевых добавок, корма для скота), в здравоохранении (в качестве лекарств), применение ферментов для ускорения процесса производства сыров. Производство с помощью микроорганизмов свыше 150 видов продукции, в том числе ценной аминокислоты — лизина, который не синтезируется в организме человека и животных, а его недостаток в организме задерживает рост. 3. Клеточная инженерия — направление биотехнологии, в основе которого лежит процесс выращивания из отдельной клетки или кусочка ткани целых организмов или большой массы органического вещества. Создание для выращивания клеток специальных условий: особой питательной среды, определенной реакции среды, температуры, влажности, стерильных условий. Возможность получения из небольшой части растения путем выделения и выращивания отдельных клеток до 1 млн растений в год. Использование этого метода в селекции растений для ускорения размножения растений нового сорта и сокращения сроков его выведения с 12 до 4 лет. Нерешенность проблемы выращивания из отдельных клеток организма животного. Выращивание биологической массы женьшеня с помощью клеточной инженерии, сокращение сроков выращивания до 5—6 недель вместо 5—6 лет в природе.



4. Генная инженерия — направление биотехнологии, в основе которого лежит пересадка генов от одного организма к другому, получение организмов с новыми свойствами. Создание с помощью пересадки генов новых сортов растений с ценными для человека признаками, например устойчивого к колорадскому жуку картофеля, высокоурожайных сортов сои и других растений. Возможность пересадки генов человека в клетки микроорганизмов с целью синтеза ими ценных для человека ферментов, гормонов, например инсулина, необходимого больным сахарным диабетом.



5. Клонирование — новое направление в биотехнологии, в основе которого лежит пересадка ядра из клетки тела в яйцеклетку другого организма, пересадка этой яйцеклетки в клетку другого животного с целью получения организма с новыми свойствами. Пример клонирования — получение овечки Доли в Англии.


Экологические факторы, их влияние на организм.


1. Экологические факторы— элементы среды обитания, которые прямо или косвенно связаны с организмами, ее населяющими; их объединение в группы: абиотические, биотические, антропогенные факторы.



Абиотические факторы — факторы неживой природы, среди них химические (например, состав атмосферного воздуха, пресной и соленой воды, содержание в них разнообразных примесей) и физические (температура воздуха, воды, их плотность, давление, господствующие ветры, течения, радиационный фон). Биотические факторы живой природы — животные, растения, грибы, бактерии, оказывающие своей жизнедеятельностью влияние на другие организмы и на неживую природу. Антропогенный фактор (деятельность человека) — фактор, оказывающий наиболее сильное воздействие на организмы и их среду обитания.



2. Взаимосвязь организма и среды его обитания. Поглощение организмами из среды различных веществ: кислорода, углекислого газа, воды, органических и минеральных веществ. Выделение в окружающую среду организмами продуктов обмена. Отрицательное влияние недостатка какого-либо фактора среды (кислорода, воды, света, органических веществ для животных) на жизнедеятельность организмов. Зависимость численности и распределения видов и популяций от абиотических факторов. Биотические факторы как пища, среда обитания для других организмов (растительноядные животные для хищных, хозяева для паразитов). Влияние экологических факторов на размножение организмов (насекомых на опыление растений), их распространение.



3. Приспособленность организмов. Формирование в процессе эволюции у организмов приспособлений к различным экологическим факторам, например к недостатку влаги, тепла, кислорода. Примеры приспособлений: покровительственная окраска и форма тела насекомых, пресмыкающихся, птиц и других животных, благодаря которым они незаметны на окружающем их фоне; восковой налет на листьях некоторых растений, их опушенность, превращение в колючки — защита от чрезмерного испарения воды; обтекаемая форма тела водных животных — приспособление к преодолению сопротивления воды при передвижении. Различные отношения между организмами: конкуренция, симбиоз, хищник — жертва, паразит — хозяин. Примеры: симбиоз ряда шляпочных грибов и деревьев, клубеньковых бактерий и бобовых растений, рака-отшельника и актинии, что приносит пользу обоим организмам; взаимоотношения типа конкуренции (хищник — жертва, паразит — хозяин) способствуют регуляции численности видов и не ведут к гибели всех жертв.






Бактерии, их строение, место в системе органического мира, роль в природе.


1. Бактерии — доядерные организмы (прокариоты). Отсутствие в клетках бактерий оформленного ядра. Наличие нуклеоида, рассеянного в цитоплазме ядерного вещества. Роль нуклеоида в делении бактериальной клетки. Отсутствие в клетках бактерий митохондрий. Особенности строения оболочки (клеточной стенки), ее отличия по химическому составу от растений, грибов, животных. 2. Бактерии — в основном гетеротрофы по способу питания. Подавляющее большинство бактерий — сапрофиты (сапротрофы) — разрушители органических веществ. Существование бактерий — автотрофов, способных образовывать органические вещества из неорганических. Бактерии — паразиты болезнетворные (туберкулезная палочка, дизентерийная палочка и др.). Образование бактериями спор — приспособление к перенесению неблагоприятных условий.



3. Роль бактерий в природе. Участие в круговороте многих химических элементов: углерода, азота, фосфора, железа. Бактерии — разрушители органических веществ до неорганических, важное звено в цепи питания. Роль клубеньковых бактерий в повышении плодородия почвы, улучшении азотного питания растений. Участие бактерий в образовании полезных ископаемых; селитры — ценного азотного удобрения, железных руд, серы и др.






Основные направления эволюции органического мира.


1. Прогрессивный характер развития живой природы, эволюция ее от низших форм к высшим, а также специализация, приспособление видов к конкретным условиям. Главные линии эволюции живого: 1) подъем общей организации (ароморфоз); 2) мелкие эволюционные изменения, приспособление к определенным условиям обитания (идиоадап-тация); 3) эволюционные изменения, ведущие к упрощению организации (дегенерация).



2. Осуществление подъема общей организации организмов за счет крупных эволюционных изменений, повышающих интенсивность их жизнедеятельности, обеспечивающих преимущества в борьбе за существование, освоение новых сред обитания. Примеры данного направления эволюции: появление многоклеточных организмов от одноклеточных, возникновение легких и легочного дыхания у животных, четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих, коры головного мозга у птиц, млекопитающих у человека; возникновение хлорофилла и хлороплас-тов, фотосинтеза у растений, корней, развитой проводящей системы у папоротников, семени у голосеменных, цветка и плода у покрытосеменных.



3. Направление эволюции, способствующее развитию органического мира, на основе мелких эволюционных изменений по пути приспособления к жизни в определенной среде обитания. Например, у одних видов птиц сформировались в процессе эволюции приспособления к полету (стриж, ласточка), у других — к плаванию (пеликан, утка), у третьих — к жизни в лесу (глухарь, серая куропатка); приспособления у разных видов покрытосеменных растений к жизни в разных условиях (кувшинка, рогоз, камыш к жизни в водоемах, на болоте, тюльпан, ковыль — в степи, папоротник — в лесу).



4. Направление эволюции — дегенерация, ведущая к упрощению организации, утрате организмами ряда органов, потерявших свое значение, возникновению приспособлений к специфическим условиям жизни. Наиболее частое проявление дегенерации при переходе к сидячему или паразитическому образу жизни, который не снижает уровень приспособленности организмов к среде обитания, их жизнеспособность. Пример дегенерации: у многих червей-паразитов отсутствует кишечник, но хорошо развиты присоски, при помощи которых они прикрепляются к стенкам кишечника хозяина; хорошо развиты органы размножения, обеспечивающие высокую плодовитость червей-паразитов, большую численность. Растение-паразит — повилика присосками прикрепляется к стеблю других растений, не имеет корней и листьев, питается органическими веществами растения-хозяина.



5. Эволюция видов по пути увеличения их численности, расширения ареала — биологический прогресс. Примеры: развитие серой крысы, колорадского жука, саранчи. Развитие видов по пути сокращения ареала, уменьшения численности — биологический регресс. Примеры: виды слонов, тигров, львов.






Вредные привычки, их отрицательное влияние на организм.


1. Вредные привычки, связанные с употреблением веществ, которые оказывают на человека одурманивающее действие, вызывая состояние эйфории (в переводе «повышенно радостное настроение»): токсикомания, курение, алкоголизм, наркомания.



2. Употребление токсичных веществ — токсикомания. Токсические вещества, пагубно влияющие на организм человека и вызывающие привыкание к ним: табак, вещества хозяйственно-бытового назначения (например, бензин, ацетон, синтетические моющие средства) и другие средства наркотического действия, в том числе лекарственные. Возможные последствия использования токсических веществ подростками даже при первом употреблении: сильная головная боль, тошнота, рвота, одышка, учащенное сердцебиение, усиленное потоотделение, резкое падение кровяного давления, галлюцинации, аллергические реакции у аллергиков, в тяжелых случаях острая кислородная недостаточность в клетках головного мозга и сердечной мышце.



3. Последствия многократного и длительного употребления крепкого чая и кофе в связи с наличием в них активного вещества — кофеина: нарушение сна, потеря аппетита, желудочно-кишечные расстройства, нарушение ритма сердечных сокращений, привыкание к токсическим веществам, которое может при постоянном употреблении перерасти в физическую и психическую зависимость от них.



4. Курение, его отрицательное воздействие на организм. В составе табака около 300 веществ, большинство из них вредно для здоровья: никотин, канцерогенные вещества (т. е. вызывающие злокачественные опухоли), тяжелые металлы и др. Попадание этих веществ при курении в табачный дым, содержание в нем ядовитых газов (сероводорода, угарного и углекислого газа), синильной кислоты и других вредных для организма веществ. Постепенное формирование физической зависимости от табакокурения. Отрицательное воздействие табачного дыма на курильщиков и людей, находящихся с ними в одном помещении.



Появление у курильщиков утреннего кашля, болей в области сердца, желудка, головных болей, потливости, колебаний артериального давления; потеря сна, аппетита; спазмы сосудов, нервозности. Влияние табачного дыма на легочную ткань: потеря ее эластичности, нарушение ферментативных процессов, происходящих в легких. Возможное развитие тяжелых заболеваний: хронического бронхита, инфаркта сердца, рака и др.



Осложнения во время беременности и родов у курящих женщин, увеличение вероятности рождения у них детей с патологическими изменениями (с врожденными пороками сердца, с различными формами эпилепсии, «заячьей» губой и др.). Передача вредных веществ ребенку с молоком матери.



5. Алкоголизм. Отравляющее действие алкоголя на центральную нервную систему, процессы торможения в ней, что приводит к снижению самоконтроля, самообладания, появлению несдержанности, самонадеянности, развязности. Снижение у алкоголиков умственной и физической работоспособности, ухудшение координации движений, ослабление умственных способностей, деградация личности.



Под влиянием алкоголя перерождение клеток печени, образование язвы, рака желудка, заболеваний других внутренних органов.



Развитие в результате привыкания к алкоголю хронического заболевания — алкоголизма. Его симптомы: дрожание рук, а иногда и всего тела, психическое возбуждение, страхи, потеря памяти, нарушение функций жизненно важных органов, повышенное влечение к спиртным напиткам, потеря чувства меры при их употреблении. На последних стадиях развития заболевания включение алкоголя в обмен веществ. Отставание в физическом и умственном развитии детей алкоголиков.



6. Наркомания — болезненное влечение к веществам, обладающим наркотическим действием. Запрещение законом распространения наиболее опасных наркогенных веществ (опиум, гашиш, героин и др.). Быстрое развитие (иногда, после 2—3 приемов) физической и психической зависимости от наркогенных веществ. Тяжелое состояние — «ломка» (болезненность мышц, суставов, озноб, головная боль, слабость и др.) при их отсутствии. Социальная опасность наркомании, способность человека на любые действия, даже тяжелые преступления для получения наркотиков. Необходимость социальной и медицинской помощи для лечения наркомании.






Уровни организации живой природы, их характеристика.


1. Сложная структура живой природы, выделение молекулярного, клеточного, организменно-го, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней. Соподчинение и связь разных уровней организации структур живой природы, изучение их разными областями биологической науки: молекулярной биологией, цитологией, ботаникой, зоологией, анатомией и физиологией человека, экологией и др.



2. Молекулярный, наиболее древний уровень структуры живой природы, граничащий с неживой природой. Изучение химического состава и строения молекул сложных органических веществ, входящих в состав клетки (белков, нуклеиновых кислот и др.). Выявление роли нуклеиновых кислот в хранении наследственной информации, белков — в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности клетки.



3. Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Сложное строение клетки, наличие в ней оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ. Сходное строение и жизнедеятельность клеток организмов растений, животных, грибов и бактерий.



4. Организменный уровень, включающий в себя молекулярный и клеточный. Сходство организмов разных царств живой природы — их клеточное строение, сходное строение клеток и протекающих в них процессов жизнедеятельности. Различия между растениями и животными в строении и способах питания. Связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.



5. Популяционно-видовой — надорганизменный уровень жизни, включающий в себя организменный уровень. Пищевые, территориальные и родственные связи между особями вида, связь их с факторами неживой природы. Приуроченность экологических закономерностей и эволюционных процессов к этому уровню.



6. Биоценотический уровень жизни, представляющий собой сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных различными внутривидовыми и межвидовыми взаимоотношениями, а также факторами неживой природы. Проявление на этом уровне экологических закономерностей и эволюционных процессов.



7. Биосферный — высший уровень организации жизни. Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого населения. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых организмов в нем. Роль солнечной энергии в круговов хранении наследственной информации, белков — в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности клетки.



3. Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Сложное строение клетки, наличие в ней оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ. Сходное строение и жизнедеятельность клеток организмов растений, животных, грибов и бактерий.



4. Организменный уровень, включающий в себя молекулярный и клеточный. Сходство организмов разных царств живой природы — их клеточное строение, сходное строение клеток и протекающих в них процессов жизнедеятельности. Различия между растениями и животными в строении и способах питания. Связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.



5. Популяционно-видовой — надорганизменный уровень жизни, включающий в себя организменный уровень. Пищевые, территориальные и родственные связи между особями вида, связь их с факторами неживой природы. Приуроченность экологических закономерностей и эволюционных процессов к этому уровню.



6. Биоценотический уровень жизни, представляющий собой сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных различными внутривидовыми и межвидовыми взаимоотношениями, а также факторами неживой природы. Проявление на этом уровне экологических закономерностей и эволюционных процессов.



7. Биосферный — высший уровень организации жизни. Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого населения. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых организмов в нем. Роль солнечной энергии в круговов хранении наследственной информации, белков — в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности клетки.



3. Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Сложное строение клетки, наличие в ней оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ. Сходное строение и жизнедеятельность клеток организмов растений, животных, грибов и бактерий.



4. Организменный уровень, включающий в себя молекулярный и клеточный. Сходство организмов разных царств живой природы — их клеточное строение, сходное строение клеток и протекающих в них процессов жизнедеятельности. Различия между растениями и животными в строении и способах питания. Связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.



5. Популяционно-видовой — надорганизменный уровень жизни, включающий в себя организменный уровень. Пищевые, территориальные и родственные связи между особями вида, связь их с факторами неживой природы. Приуроченность экологических закономерностей и эволюционных процессов к этому уровню.



6. Биоценотический уровень жизни, представляющий собой сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных различными внутривидовыми и межвидовыми взаимоотношениями, а также факторами неживой природы. Проявление на этом уровне экологических закономерностей и эволюционных процессов.



7. Биосферный — высший уровень организации жизни. Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого населения. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых организмов в нем. Роль солнечной энергии в круговороте веществ, значение растений и фотосинтеза в поглощении и использовании солнечной энергии для поддержания жизни всего многообразия видов на Земле, сохранения равновесия.






Гигиена умственного и физического труда. Приемы, способствующие повышению его продуктивности.


1. Особенности умственного труда. Основан на знаниях, памяти, мышлении, волевых усилиях, требует незначительной мышечной активности, небольших энергетических затрат (около 13 500 кДж в сутки). Работники умственного труда: ученые, инженеры, техники, врачи, учителя, писатели, художники, артисты, юристы, психологи. Основная задача школьников — получение знаний в процессе умственного труда.



2. Организация умственного труда школьников. Создание оптимальных условий, способствующих повышению работоспособности, развитию ученика, сохранению его здоровья. Соблюдение режима дня: выделение времени для приготовления домашних заданий, отдыха, выполнения обязанностей по дому, прогулки, достаточного по времени сна; разумная организация быта; полноценное сбалансированное питание; организация рабочего места, подбор мебели по росту; забота о сохранении правильной осанки при приготовлении домашних заданий.



3. Особенности физического труда. Большие энергозатраты (при тяжелом немеханизированном труде более 20 000 кДж в сутки), велика роль мышечной работы, возрастание потребности в кислороде в 2—4 раза, частота пульса — до 150 ударов в минуту. Усиление в мышцах обмена веществ, усиление кровотока, более интенсивное функционирование внутренних органов.



Зависимость работоспособности при физическом труде от состояния человека, трудовой нагрузки, от условий труда (температуры и влажности воздуха, шума, организации рабочего времени, чередования труда и отдыха). Уменьшение затрат энергии при повышении работоспособности, приобретении автоматических навыков.



4. Гигиена физического труда. Повышение производительности труда путем автоматизации производства и уменьшения доли тяжелой мышечной работы. Гигиенические правила, позволяющие избежать утомления и улучшить работоспособность: делать перерывы в работе, несколько раз в день менять форму деятельности, делать производственную гимнастику, правильно организовать рабочее место, определить ритм работы (примерно 1ч — врабатывание, 2ч — устойчивая работоспособность, затем утомление, снижение уровня работоспособности). В связи с этим обеденный перерыв через 4 ч, затем продолжение работы. Компенсация больших энергозатрат за счет полноценного питания, включающего белки, жиры, углеводы, витамины. Обеспечение рабочих соками, водой в связи с повышенным выделением пота в процессе физической работы. Полноценный отдых после рабочего дня. Необходимость снижать производственный шум.






Изменения в биосфере под влиянием деятельности человека.


1. Отношение человека к природе как к неиссякаемому источнику, проявляющееся в стремлении добывать больше руды, угля, нефти, строить больше дорог, чтобы обеспечить процветание, прогрессивное развитие общества. Последствия подобного отношения — истощение природных ресурсов.



2. Возобновимые (почва, растительный и животный мир) и невозобновимые (большинство руд, горючие ископаемые) природные ресурсы. Естественное восстановление возобновимых природных ресурсов с учетом непревышения критических пределов их потребления. Значительное уменьшение природных ресурсов (нефти, угля, газа, сокращение запасов меди, свинца, цинка) вследствие интенсивного их потребления.



3. Отрицательные последствия деятельности человека: ежегодное сокращение площади лесов на 2%, уничтожение тропических лесов, опасность их полного исчезновения за 20—30 лет, уничтожение тайги в Сибири за 40—50 лет, снижение численности промысловых животных, запасов рыбы. Снижение плодородия почвы из-за неправильной агротехники, их эрозия, засоление, ежегодные потери десятков миллионов гектар.



4. Загрязнение природной среды. Загрязнение воды, почвы, воздуха вследствие роста промышленного производства, транспорта, сельскохозяйственного производства, выброса вредных веществ и накопление их в природной среде — угроза здоровью человека и жизни большинства видов растений и животных. Кислотные дожди вследствие выброса в атмосферу оксидов азота и серы — причина угнетения растительности, гибели хвойных лесов. Загрязнение почвы соединениями тяжелых металлов (свинца, ртути, кадмия), радиоактивными веществами, включение их в цепи питания, их поступление в организмы растений, животных, человека — причина отравления и генетических уродств. Современное сельскохозяйственное производство — источник мощного загрязнения почвы, насыщения ее удобрениями, ядохимикатами. 5. Планетарное загрязнение природной среды,



способное вызвать изменение климата. Задержка части тепла, излучаемого Землей в космическое пространство, задымление и насыщение атмосферы углекислым газом, частицами пыли — причины парникового эффекта, который может вызвать таяние льдов, затопление больших площадей.



6. Истощение озонового слоя за счет разрушения молекул озона газообразными соединениями (фтора, хлора) — фреонами, используемыми в холодильных агрегатах, в аэрозолях.



7. Снижение биологического разнообразия, сокращение числа видов животных и растений, истребление человеком ряда видов. Изменение природной среды — угроза исчезновения 2/з существующих видов, ежедневное исчезновение нескольких видов растений и животных.



8. Защита природной среды. Рациональное, экологически грамотное природопользование, внедрение в производство экологически оправданных технологий, перестройка сознания людей — основные пути поддержания равновесия в биосфере.






Высшая нервная деятельность человека, социальная обусловленность его поведения.


1. Высшая нервная деятельность (ВНД) — совокупность сложных форм деятельности коры больших полушарий и ближайших к ней подкорковых образований, обеспечивающая взаимодействие организма с окружающей средой. Кора головного мозга и ближайшие к ней подкорковые структуры — материальная основа осуществления сложных реакций, лежащих в основе высшей нервной деятельности. Основа высшей нервной деятельности — рефлексы (безусловные и условные). Выработка в процессе жизнедеятельности организма на базе безусловных новых условных рефлексов, позволяющих ему целесообразно реагировать на внешние раздражители и тем самым приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды. Затухание или исчезновение при изменении среды выработанных ранее рефлексов благодаря торможению.



2. Рассудочная деятельность. Мышление. Элементы рассудочной деятельности у животных (шимпанзе достает высоко подвешенные бананы, поставив один ящик на другой). Прямая зависимость уровня рассудочной деятельности от уровня развития нервной системы. Наибольшее развитие рассудочной деятельности у человека, ее проявление в виде мышления.



3. Особенности ВИД человека. Раздражители для условных рефлексов у человека. Не только факторы внешней среды (тепло, холод, цвет, запах), но и слова, обозначающие тот или иной предмет, явление. Исключительная способность человека (в отличие от животных) воспринимать смысл слова, свойства предметов, явления, человеческие переживания, обобщенно мыслить, общаться друг с другом с помощью речи. Вне общества человек не может научиться говорить, воспринимать письменную и устную речь, изучать опыт, накопленный за долгие годы существования человечества и передавать его потомкам.






Движущие силы эволюции, их взаимосвязь.


1. Учение Ч. Дарвина о движущих силах эволюции. Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.



2. Наследственная изменчивость. Причина наследственных изменений — изменение генов и хромосом, перекомбинация (сочетание) родительских признаков у потомства. Полезные, вредные и нейтральные наследственные изменения. Случайный, ненаправленный характер наследственных изменений. Роль наследственной изменчивости в эволюции: поставка материала для действия естественного отбора.



3. Борьба за существование — сложные взаимоотношения между особями одного вида, разных видов, с факторами неживой природы. Причина борьбы за существование — способность особей к безграничному размножению, увеличению численности и ограниченность ресурсов (пищи, территории и др.) для их существования. Роль борьбы за существование в эволюции: обострение взаимоотношений между особями. Снижение численности особей под влиянием хищников, паразитов, болезнетворных микроорганизмов, недостатка пищи, территории, неблагоприятных погодных условий.



4. Формы борьбы за существование:



— борьба с неблагоприятными условиями неживой природы (абиотическими факторами). Влияние на любой организм неблагоприятных условий: избытка или недостатка влаги, света, повышенной или пониженной температуры воздуха. Пример: гибель или угнетение особей светолюбивого растения в условиях недостаточной освещенности;



— межвидовая борьба за существование — взаимоотношения между особями разных видов. Прямая межвидовая борьба — поедание особями одного вида особей другого вида (отношения «хищник — жертва») или паразитирование на них (отношения «паразит — хозяин»). Косвенная или конкурентная борьба между видами со сходными потребностями, например щукой и окунем, обитающими в одном водоеме и конкурирующими из-за пищи;



— внутривидовая борьба за существование — взаимоотношения между особями одного вида. Наибольшая напряженность внутривидовой борьбы вследствие сходства потребностей у особей одного вида (необходимость сходной пищи, освещенности, почвы и др.).



5. Естественный отбор — процесс выживания особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями и их последующее размножение. Отбор — следствие борьбы за существование, главный фактор эволюции, сохраняющий особей преимущественно с полезными в определенных условиях среды наследственными изменениями. Отбирающий фактор — условия внешней среды: высокая или низкая температура воздуха; избыток или недостаток влаги, света, пищи.



6. Механизм действия естественного отбора:



— появление у особей наследственных изменений (полезных, вредных, нейтральных);



— сохранение в результате борьбы за существование, естественного отбора преимущественно особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями;



— размножение особей с полезными изменениями, увеличение их численности;



— преимущественное выживание особей с изменениями, соответствующими среде обитания, среди потомства, их размножение и передача полезных изменений части потомков;



— распространение полезных в данных условиях среды наследственных изменений.



7. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Неоднородность особей вида вследствие наследственной изменчивости, поставляющей материал для действия борьбы за существование и для естественного отбора. Обострение взаимоотношений между особями в результате борьбы за существование. Сохранение особей преимущественно с полезными наследственными изменениями естественным отбором как следствие борьбы за существование.






Ферменты, их роль в организме.


1. Ферменты — биологически активные органические вещества, которые ускоряют химические реакции в клетке. Зависимость скорости любой химической реакции от свойства химических веществ, их концентрации, температуры среды. Особенности химических веществ клетки: низкая химическая активность и концентрация, сравнительно низкая температура клеточной среды.



2. Особенности химических реакций в клетке — очень большая скорость благодаря участию в них биологических катализаторов — ферментов. Ускорение химических реакций в клетке в десятки миллионов раз за счет участия в них ферментов.



3. Химическая природа ферментов. Белки — обязательная составная часть ферментов. Наличие у ряда ферментов небелковой части, образование соединений белка с витаминами или другими веществами. Все ферменты — белки, но не все белки — ферменты. Значительное превышение ферментом размера вещества, на которое он действует. Пример, молекулярная масса фермента каталазы 250 000, а пероксида водорода, на который он действует, — 34.



4. Механизм действия фермента. Главное условие химических реакций — тесное сближение молекул, участвующих в реакции.



Геометрическое соответствие структуры фермента и вещества, на которое он действует, отвечает этому условию и способствует их сближению. Соответствие структуры фермента и вещества как ключ замку. Нарушение структуры фермента — причина исчезновения его каталитических свойств.



5. Разнообразие ферментов. Огромное разнообразие химических реакций, протекающих в клетках всех организмов. Ускорение каждой химической реакции особым ферментом. Тысячи химических реакций в клетке, их ускорение несколькими тысячами различных ферментов. Так, каждую реакцию обмена веществ катализирует своя группа ферментов: многочисленные реакции пластического обмена — одна группа ферментов, а реакции энергетического обмена — другая группа ферментов.






Вид, его характеристика. Многообразие видов.


1. Вид — совокупность особей, сходных по ряду признаков, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, занимающих в природе определенный ареал и обитающих в сходных экологических условиях. Примеры видов: лютик едкий и лютик кашубский, большой пестрый дятел и малый пестрый дятел.



2. Признаки вида:



— сходство внешнего и внутреннего строения особей вида, например, сходство внешнего и внутреннего строения особей бурого медведя, отличия бурого и белого медведей, относящихся к разным видам;



— сходство процессов жизнедеятельности у особей вида. Например, замедление обмена веществ во время зимнего сна у всех особей бурого медведя;



— способность особей одного вида скрещиваться и давать плодовитое потомство. Нескрещиваемость особей разных видов, отсутствие у них потомства при скрещивании или появление бесплодного потомства. Пример: гибрид зайца-беляка и зайца-русака — заяц-тумак бесплоден;



— определенный набор хромосом, их форма и размеры в клетках организмов каждого вида. Пример:



наличие в клетках человека 46 хромосом (2п = 46), дрозофилы — 8 хромосом (2л = 8);



— определенный ареал (территория), занимаемый видом в природе. Например, обитание белого медведя в Арктике, а бурого медведя — в лесотаеж-ной зоне;



— совокупность факторов внешней среды, определенные экологические условия, в которых существует вид. Например, обитание всех особей лютика кашубского в смешанных и лиственных лесах, а лютика едкого — на увлажненных лугах.



3. Относительность признаков вида. Необходимость учета всей совокупности признаков при определении принадлежности особи к какому-либо виду вследствие относительности каждого отдельно взятого признака. Примеры: появление альбиносов (особей, лишенных пигмента и имеющих белую окраску) у ряда видов, отличающихся внешне от других особей вида; совпадение числа хромосом у отдельных видов; совпадение ареалов разных видов (например, даурской лиственницы и душистого тополя).



4. Многообразие видов. Обитание на Земле около 0,5 млн видов растений, а видов животных примерно в 3—4 раза больше, около 100 тыс. видов грибов и около 25 тыс. видов бактерий.



5. Причины многообразия видов — результат взаимодействия движущих сил эволюции: наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора.






Гормоны, их роль в регуляции деятельности организма.


1. Гормоны — биологически активные вещества, которые выделяются железами внутренней или смешанной секреции непосредственно в кровь или в тканевую жидкость и с током крови разносятся по всему организму. Главные функции гормонов: гуморальная регуляция обмена веществ и других процессов жизнедеятельности в основном путем их воздействия на активность ферментов, обмен витаминов, на рост тканей и всего организма в целом, на активность генов, на формирование пола и размножение, на приспособленность к среде обитания, на поддержание постоянства внутренней среды организма. Высокая биологическая активность гормонов (оказывают воздействие на процессы жизнедеятельности в очень низких концентрациях: 1 г действующего вещества достаточно для того, чтобы вызвать линьку у 2 • 108 особей насекомых), влияние на жизнедеятельность органов, расположенных вдали от места их образования. Специфичность действия гормонов (влияние на строго определенные клетки, ткани, органы), распространение по организму, необходимость их постоянного поступления в кровь в связи с быстрым разрушением. Взаимосвязь гуморальной и нервной регуляции функций в организме.



2. Железы внутренней секреции (гипофиз, щитовидная железа, надпочечники и др.), их значительная роль в регуляции физиологических процессов в организме.



Главная особенность желез внутренней секреции, в отличие от желез внешней секреции, — отсутствие выводных протоков. Поступление гормонов непосредственно в кровь и лимфу, а затем во все органы организма. Контроль нервной системы за деятельностью желез внутренней секреции.



3. Железы смешанной секреции (поджелудочная, половые), выработка ими гормонов. Так, поджелудочная железа вырабатывает не только поджелудочный сок, но и гормоны, регулирующие обмен углеводов. Один из них — инсулин, способствующий превращению избытка сахара в гликоген-углевод, который откладывается в запас в печени и мышцах.



4. Сахарный диабет. Нарушение обмена углеводов при недостатке инсулина в организме человека. Потеря способности поглощать и использовать глюкозу клетками тела, что ведет к истощению организма, к мышечной слабости. Повышение содержания глюкозы в крови больного при сахарном диабете, удаление ее избытка из организма с мочой, постоянная жажда. Необходимость систематического введения инсулина или использования лекарственных препаратов. Диабет — наследственное заболевание.






Загрязнение природной среды мутагенами, его последствия.


1. Мутагены — факторы, вызывающие мутации (рентгеновские лучи и другие виды излучения, различные химические вещества, в том числе алкоголь, никотин, токсические и наркотические вещества).



2. Источники загрязнения окружающей среды мутагенами: промышленные и бытовые отходы, ядерные взрывы, бесконтрольное использование удобрений и ядохимикатов.



3. Последствия загрязнения окружающей среды мутагенами: появление наследственных заболеваний у организмов, в том числе у человека вследствие мутаций.



4. Мутации — стойкие изменения генов и хромосом.



5. Причины мутаций: увеличение или уменьшение набора хромосом (например, вместо двойного набора хромосом в клетках 2п = 18 появление клеток с увеличенным вдвое набором хромосом 4л = 36); изменение числа отдельных хромосом (наличие в ядре на одну хромосому больше или меньше, чем у родительских организмов, например вместо 18 — 17 или 19 хромосом); нарушение структуры хромосом (например, потеря хромосомой какого-либо участка); изменение числа генов и др.



6. Наследственные заболевания человека: болезнь Дауна, обусловленная добавлением одной лишней хромосомы (2п = 47 вместо 2л = 46) и проявляющаяся в задержке умственного развития, врожденных заболеваниях сердца; гемофилия (не свертываемость крови), карликовость, появление лишних пальцев, отсутствие зубов или ногтей.



7. Профилактика наследственных заболеваний. Отказ от вредных привычек, здоровый образ жизни, употребление в пищу экологически чистых продуктов, предотвращение загрязнения окружающей среды путем строительства очистных сооружений, внедрения малоотходных и безотходных технологий.






Лишайники, их строение, место в системе органического мира, роль в природе.


1. Место лишайников в системе органического мира: самостоятельная группа комплексных симби-отических организмов, которых нельзя отнести ни к растениям, ни к животным, ни к грибам. Строение лишайника: тело — слоевище состоит из нитей гриба, между которыми находятся одноклеточные водоросли. Симбиоз гриба и водоросли. Гетероавтотроф-ное питание лишайника: водоросли синтезируют органические вещества из неорганических с использованием солнечной энергии, а гифы гриба поглощают из окружающей среды воду и минеральные соли.



2. Размножение лишайников — вегетативное, частями слоевища. Приспособленность лишайников к обитанию в тех местах, где не могут жить высшие растения: на скалах, камнях, раскаленных песках, на гниющих пнях, стволах деревьев и кустарников. Чувствительность лишайников к загрязнению окружающей среды, поэтому они служат показателем загрязнения атмосферы.



3. Роль лишайников в природе: участвуют в образовании почв, служат кормом для северных оленей. Роль лишайников в жизни человека: сырье для получения красок, дубильных веществ, лакмуса.






Основные методы селекции растений и животных.


1. Селекция — наука о выведении новых сортов растений и пород животных с целью увеличения их продуктивности, повышения устойчивости к болезням, вредителям, приспособления к местным условиям и др.



2. Гибридизация (скрещивание) и искусственный отбор — главные методы селекции растений и животных.



3. Скрещивание как способ увеличения наследственной неоднородности особей сорта или породы, получения исходного материала для искусственного отбора. Виды скрещивания: близкородственное (скрещивание особей одного сорта или породы), неродственное (скрещивание особей разных сортов, пород, разных видов).



4. Искусственный отбор — сохранение селекционером для размножения особей с нужными человеку признаками, не всегда полезными для самого организма, в отличие от естественного отбора, который сохраняет особей с полезными им признаками.



5. Выведение с помощью указанных и новых методов сотен и тысяч сортов культурных растений (пшеницы, кукурузы, огурцов, томатов, сои, картофеля), а также десятков пород животных (крупного рогатого скота, лошадей, свиней, кур, гусей).



6. Необходимость постоянного обновления сортов растений и пород животных в связи с новыми потребностями общества, утрата сортами и породами ценных качеств при их выращивании и разведении.






Характеристика царства грибов.


1. Строение грибов. Грибы — особое царство организмов, имеющих черты сходства и различия как с растениями, так и с животными. Грибы, как и растения, неподвижны, растут в течение всей жизни, всасывают питательные вещества всей поверхностью тела, а не заглатывают их, как животные. Наличие у клетки гриба твердой оболочки, как у растений и бактерий. Отсутствие в клетках грибов хлоро-пластов, в связи с чем в них не происходит фотосинтез. Грибы, как и животные, гетеротрофы (питаются готовыми органическими веществами). Содержание в оболочке клеток грибов хитина, как и в наружном скелете многих животных. Почти все грибы многоклеточные, тело их состоит из тонких нитей — гифов, которые часто ветвятся и образуют мицелий, или грибницу, а у некоторых грибов, например у шляпочных, и плодовые тела, в которых гифы плотно прилегают друг к другу. Сложное строение грибной клетки — наличие оболочки мембраны, цитоплазмы с органоидами и ядра с хромосомами.



2. Жизнедеятельность грибов. Грибы-гетеротро-фы всасывают органические вещества поверхностью гифов. Грибы-сапротрофы питаются органическими соединениями мертвых организмов. Грибы-паразиты используют для питания живые ткани организма хозяина. Симбиоз шляпочных грибов с деревьями — срастание гифов грибов с древесными корнями и образование микоризы. Поглощение грибами воды и раствора минеральных солей из почвы — снабжение ими растений. Использование грибами органических веществ, созданных растениями. Размножение грибов в основном бесполым путем — многочисленными спорами, очень легкими, далеко разносящимися ветром. Прорастание спор в благоприятных условиях и образование грибницы. Вегетативное размножение грибов частями грибницы, а одноклеточных грибов, например дрожжей, — почкованием. Грибам свойственно и половое размножение.



3. Многообразие грибов. Самые высокоорганизованные грибы — шляпочные: белые, подберезовики, опята, маслята, шампиньоны и др. Развитие грибницы в почве, на пнях, в тканях деревьев. Образование плодовых тел на грибнице шляпочных грибов. Быстрый рост при невысокой температуре, большой влажности, притоке воздуха. Съедобные и ядовитые шляпочные грибы (бледная поганка, мухомор, желчный гриб, ложные опята). Необходимость сохранения грибницы при сборе съедобных грибов (белого, подосиновика, сыроежки и др.). Плесневые грибы — небольшие по размерам, нетребовательные к пище и среде обитания, с высокой скоростью размножения, часто поселяющиеся на продуктах питания при хранении их в теплом, сыром месте: мукор, пеницилл. Разрушение ими органических веществ и порча продуктов. Плесневые грибы, поселяющиеся на деревянных постройках, кожаных изделиях, промышленных материалах. Плесневые грибы — возбудители заболеваний растений, животных и человека. Использование плесневых грибов: пеницилла (для производства пенициллина), а также грибов, использующихся для производства витаминов, антибиотиков, лимонной кислоты, сыра. Использование дрожжей в хлебопечении, виноделии, для производства спирта.



4. Роль грибов в природных сообществах. Симбиоз шляпочных грибов с деревьями, роль грибов в водном обмене и минеральном питании растений. Плесневые грибы, выполняющие роль санитаров, разрушают органические вещества мертвых остатков организмов до неорганических веществ. В природных сообществах важна роль грибов — разрушителей органических соединений, что способствует круговороту веществ, значит, и существованию биосферы.






Доказательства происхождения человека от животных.


1. Научное обоснование Ч. Дарвинем идеи происхождения человека от животных на основе установления сходства человека с млекопитающими животными, особенно с человекообразными обезьянами. Утверждение Ч. Дарвина, что современные человекообразные обезьяны не могут быть предками человека.



2. Доказательства происхождения человека от животных: сравнительно-анатомические, эмбриологические , палеонтологические.



3. Сравнительно-анатомические доказательства происхождения человека от млекопитающих животных: человек имеет все признаки класса млекопитающих и относится к этому классу, сходное строение всех систем органов, имеет диафрагму, млечные железы, ушные раковины и др. Наличие у человека рудиментов (развитых у млекопитающих, но атрофированных у человека органов): копчика, аппендикса, остатка третьего века (всего около 90 рудиментов) — доказательство родства человека с животными. Случаи рождения детей с признаками млекопитающих животных — атавизмы (возврат к предкам): с густым волосяным покровом тела, с большим числом сосков, с удлиненным хвостовым отделом позвоночника — доказательство происхождения человека от животных.



4. Эмбриологические доказательства происхождения человека от животных: сходство развития зародышей человека и животных, развитие начинается с одной оплодотворенной клетки, на определенном этапе у зародыша человека закладываются жаберные щели, развит хвостовой отдел позвоночника, мозг месячного эмбриона имеет сходство с мозгом рыбы, а семимесячного — с мозгом обезьяны и др.



5. Сходство строения, жизнедеятельности, поведения человека и человекообразных обезьян. Выражение обезьянами чувства радости, гнева, печали, забота о детенышах, хорошая память, развитая высшая нервная деятельность, использование предметов как орудий труда, сходные с человеком болезни. 6. Палеонтологические доказательства — находки ископаемых остатков предков человека, сходство их строения с современным человеком и человекообразными обезьянами — свидетельство их родства, а также развития предков человека и современных человекообразных обезьян по разным направлениям: по пути все большего формирования человеческих черт у предков человека и узкой специализации человекообразных обезьян к жизни в определенных условиях, к определенному образу жизни.






Факторы, сохраняющие и разрушающие здоровье человека.


1. Здоровье, его значение для жизни и деятельности человека, развития общества. Здоровье человека как его физическое, психическое и социальное благополучие, одна из основных жизненных ценностей, важнейший социальный и экономический фактор. Задача каждого человека — научиться его сохранять.



2. Факторы, сохраняющие здоровье. Общение с природой как средство для снятия нервно-эмоциональных нагрузок, восстановления сил и душевного равновесия человека. Влияние социальной и природной среды. Роль личной и общественной гигиены, рационального режима дня в сохранении здоровья. Значение двигательной активности, чередования умственного и физического труда в повышении работоспособности человека, в активизации защитно-приспособительных реакций организма (выделение биологически активных веществ в тканях и органах, иммунные и воспалительные реакции организма, повышение активности центральной нервной системы, самоочистительные функции кожи и др.). Соблюдение режима дня, труда и отдыха, чередование умственного и физического труда, гигиена сна, дыхания, умеренное полноценное питание — важнейшие факторы сохранения здоровья, нарушение обмена веществ и появление многих заболеваний вследствие недостаточного питания или переедания. Закаливание организма как основа повышения устойчивости к простуде, инфекциям, физическим и нервным перегрузкам. Предупреждение глистных, желудочно-кишечных, сердечно-сосудистых заболеваний, воздушно-капельных инфекций, заболеваний мочевыделительной системы, кожи, ВИЧ-инфекции, нарушения зрения и слуха, травматизма.



3. Факторы, нарушающие здоровье: инфекции, переохлаждение и перегревание организма, неправильное питание, малоподвижный образ жизни, травмы, употребление алкоголя, наркотиков, курение, различного рода облучения, в том числе ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами, умственное и физическое перенапряжение, избыточный производственный и бытовой шум, недостаточный сон, неполноценный отдых.






Многообразие видов — результат эволюции. Редкие и исчезающие виды растений и животных, меры по их сохранению.


1. Эволюция — процесс исторического развития органического мира. Изменение и усложнение растений и животных в течение многих миллионов лет. Вымирание одних видов, выживание других, давших начало новым видам.



2. Многообразие видов растений и животных — результат наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора. Систематика — наука о многообразии органического мира. Вид — основная единица систематики и эволюции. Разнообразие видов растений (0,5 млн) и животных (1,5 млн).



3. Значение видов растений и животных в природе и жизни человека. Многообразие видов — основа существования биосферы. Многообразие видов — богатство нашей планеты, без которого невозможна жизнь человека.



4. Сокращение числа видов растений и животных под влиянием деятельности человека. Редкие и исчезающие виды растений: гусиный лук, орхидея ятрышник, венерин башмачок, купена золотистая, пролеска голубая, безвременник и др. Редкие и исчезающие виды животных: розовая чайка, дрофа, белый журавль, амурский тигр, пятнистый олень и др.



5. Сохранение существующих видов растений и животных, предотвращение их исчезновения в результате деятельности человека. Защита природной среды от загрязнения. Красная книга — перечень редких и исчезающих видов, программа практических мер по их спасению. Заповедники, заказники, ботанические сады, зоопарки, их роль в сохранении видов растений и животных.






Рефлекс — основа нервной деятельности. Безусловные и условные рефлексы, их роль в жизни человека и животных.


1. Рефлекс — основная форма деятельности нервной системы, ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы. Восприятие раздражения из внешней и внутренней среды рецепторами, возникновение в них нервных импульсов, которые по чувствительным нейронам передаются в ЦНС, где поступают на вставочные, затем на исполнительные (двигательные) нейроны, и по ним к исполнительным органам (мышцам, железам и др.). Рефлекторная дуга — путь, по которому нервные импульсы проходят при осуществлении рефлекса. Ее целостность — обязательное условие функционирования рефлекса. Согласованная рефлекторная деятельность — результат взаимодействия в центральной нервной системе процессов возбуждения и торможения. Деление И. П. Павловым рефлексов на условные и безусловные.



2. Безусловные рефлексы — врожденные постоянные реакции на определенные внешние воздействия, присущие всем особям вида, обеспечивающие приспособление организма к постоянным условиям среды. Для их осуществления не требуется дополнительных условий.



3. Условные рефлексы — это приобретенные в течение индивидуальной жизни организма реакции, возникающие в определенных условиях на основе безусловных рефлексов. Различные условные рефлексы у разных особей одного вида. Формирование нервных путей для осуществления временных связей в результате многократного сочетания ранее безразличных раздражителей (например, звонка) с безусловными (например, с пищей). Приспособление организма с помощью условных рефлексов к изменяющимся факторам среды, воздействующим на него.






Приспособленность организмов к среде обитания — результат эволюции.


1. Приспособления — особенности строения, жизнедеятельности, размножения и развития, позволяющие организмам, видам и популяциям выживать в характерной для них среде обитания. Сохранение особей с полезными для них признаками в определенной среде обитания в результате действия естественного отбора. Примеры приспособленности: покровительственная окраска зеленого кузнечика, речного рака, самок открыто гнездящихся птиц делает их незаметными на фоне окружающей среды; предостерегающая окраска клопов-солдатиков и других «несъедобных» животных, не имеющих специальных средств защиты; сходство некоторых видов мух по форме тела и окраске с осами и пчелами, бабочек — с сухими листьями, гусениц — с сучками деревьев; изменение окраски у других животных в разные сезоны года (заяц-беляк). Приспособление растений к перекрестному опылению, к распространению семян плодов и др.



2. Относительный характер приспособленности. Приспособленность к среде обитания носит относительный характер, полезна только в тех условиях, в которых она исторически сформировалась. Крот имеет приспособления к жизни в почве, но на поверхности он беспомощен; медузы приспособлены к жизни в воде, но выброшенные на берег погибают, на яйца аскарид не действуют яды, они не погибают зимой при низких температурах, но солнечные лучи губительны для них; во время линьки речной рак беспомощен, с ним может справиться даже жук-плавунец; гусеницы капустной белянки ядовиты, птицы не едят их, но наездники откладывают яйца в гусениц этой бабочки, личинки наездника, которые выводятся из яиц, питаются гусеницами капустной белянки.



3. Приспособленность организмов к жизни в определенной среде обитания (на примере водных животных). Большая плотность воды по сравнению с наземно-воздушной сферой. В связи с этим обитание в ней высокоспециализированных видов, у которых в процессе эволюции сформировались приспособления, позволяющие уменьшить при движении затраты энергии на сопротивление воды. Так, у рыб обтекаемая форма тела, неподвижное соединение ее отделов (головы, туловища, хвоста), черепицеобразное расположение чешуи, слизь, покрывающая кожу, органы передвижения — плавники. Формирование приспособлений к передвижению в воде — основное направление эволюции видов, населяющих водную среду (тюленей, котиков, китов и др.).






Наследственные заболевания человека, их предупреждение.


1. Материальные основы наследственности человека — 46 хромосом со многими тысячами расположенных в них генов, локализация их в ядре клетки. Изменение структуры, химического состава ружение 47-й хромосомы у больных синдромом Дауна, расположение гена гемофилии, дальтонизма в Х-хромосоме. Изучение однояйцевых близнецов с целью определения роли хромосом и генов с одной стороны и влияния среды, воспитания в проявлении одаренности, предрасположенности к различным заболеваниям — с другой.



6. Предупреждение проявления наследственных заболеваний: генетическая консультация супружеской пары с целью определения степени риска появления детей с отклонениями от нормы; применение лечебных препаратов в раннем возрасте для нормализации процессов жизнедеятельности.



хромосом и генов в половых клетках — причина появления новых признаков у потомства, в том числе и наследственных заболеваний.



2. Причины изменения хромосом и генов, способствующих проявлению наследственных заболеваний у потомства, — загрязнение окружающей среды химическими и радиоактивными веществами, другими мутагенами (веществами, вызывающими мутации — наследственные изменения, связанные с нарушением строения хромосом и генов, процесса образования половых клеток и др.), наркомания, алкоголизм.



3. Изучение наследственности человека с целью выявления наследственных заболеваний, их причин, принятия мер для предупреждения их возникновения, проявления у потомства. Выявление тенденции увеличения от поколения к поколению числа мутаций, отрицательно влияющих на наследственность человека. Раннее распознавание характера заболевания, определения его наследственных основ — необходимое условие профилактики, его лечения.



4. Методы изучения наследственности человека, природы наследственных заболеваний, выявления связи их с нарушениями числа, структуры и химического состава хромосом, генов. Примеры наследственных заболеваний: болезнь Дауна, гемофилия, дальтонизм и др., а также наследственная предрасположенность к туберкулезу, шизофрении, эпилепсии и др. Выявление около 100 аномалий, связанных с нарушением числа или структуры хромосом, изменением состава генов.



5. Разнообразие методов изучения наследственности человека. Изучение родословных людей, в семьях которых обнаружены различные наследственные заболевания. Выявление наследственного характера заболеваний: гемофилии (несвертываемость крови), дальтонизма (неразличение ряда цветов, например коричневого и зеленого), болезни Дауна. Изучение числа и строения хромосом, обна-






Строение и жизнедеятельность растительной и животной клеток. Их сходство и различие.


1. Строение растительной и животной клеток. Признаки сходства в строении этих клеток: наличие ядра, цитоплазмы, клеточной мембраны, митохондрий, рибосом, комплекса Гольджи и др. Признаки сходства — доказательство родства растений и животных. Отличия: только растительные клетки имеют твердую оболочку из клетчатки, пластиды, вакуоли с клеточным соком.



2. Функции клеточных структур. Функции оболочки и клеточной мембраны: защита клетки, поступление в нее одних веществ из окружающей среды и выделение других. Выполнение оболочкой функции скелета (постоянная форма клетки). Расположение цитоплазмы между клеточной мембраной и ядром, а в цитоплазме всех органоидов клетки. Функции цитоплазмы: связь между ядром и органоидами клетки, осуществление всех процессов клеточного обмена веществ (кроме синтеза нуклеиновых кислот), расположение в ядре хромосом, в которых хранится наследственная информация о признаках организма, передача хромосом от родителей потомству в результате деления клеток. Роль ядра в управлении синтезом белка клетки и всеми физиологическими процессами. Окисление в митохондриях органических веществ кислородом с освобождением энергии. Синтез в рибосомах молекул белка. Наличие хлоропластов (пластид) в растительных клетках, образование в них органических веществ из неорганических с использованием солнечной энергии (фотосинтез).



3. Жизнедеятельность клетки. Питание, дыхание. Рост. Деление (размножение) клеток. Создание клеточной структуры в процессе питания из органических веществ. Сущность дыхания: окисление органических веществ клетки и освобождение энергии, которая используется в процессах жизнедеятельности. Рост молодых клеток и их старение. Размножение клетки путем деления.






Сходства и отличия человека и млекопитающих животных.


I. Место человека в системе органического мира. Тип хордовых, подтип позвоночных, класс млекопитающих, отряд приматов, вид человек разумный.



2. Сходство человека и млекопитающих животных: четырехкамерное сердце, диафрагма, хорошо развитая кора головного мозга, млечные железы, матка, где происходит развитие плода, теплокровность.



3. Направления эволюции человека: усложнение мозга, форм поведения, формирование признаков, связанных с прямохождением, совершенствованием руки как органа труда.



4. Отличие человека от млекопитающих: развитие головного мозга (по массе в среднем превышает мозг шимпанзе и гориллы в 3—4 раза), прогрессивное развитие областей мозга, связанных с появлением членораздельной речи, усложнение строения аппарата голосообразования, относительное увеличение мозгового отдела черепа и уменьшение лицевого, редукция волосяного покрова, S-образная форма позвоночника с четырьмя изгибами, расширенная форма таза, сводчатая стопа с расширенным большим пальцем, противопоставление большого пальца кисти остальным, развитие специфического для каждого человека узора на пальцах рук.






Учение Ч. Дарвина об эволюции органического мира.


1. Английский ученый Ч. Дарвин — автор эволюционного учения. Материалистическое объяснение Ч. Дарвином причин многообразия видов в природе, их приспособленности к среде обитания. Кругосветное путешествие Ч. Дарвина, изучение им разнообразия видов в природе, анализ методов и достижений селекции — важные условия, обеспечившие успех в разработке эволюционного учения.



2. Обобщение Ч. Дарвином успехов селекции, формулирование вывода о роли наследственной изменчивости организмов и искусственного отбора в создании новых пород животных и сортов растений. Наследственная изменчивость признаков обеспечивала селекционерам возможность отбирать для последующего размножения особей с полезными для человека признаками из поколения в поколение, получения таким путем сортов растений и пород животных с нужными качествами.



3. Движущие силы эволюции органического мира, выявленные Ч. Дарвином: наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор. Раскрытие Ч. Дарвином роли каждого компонента движущих сил эволюции в историческом развитии органического мира, обоснование необходимости их совместного действия в природе.



4. Наследственная изменчивость, ее роль в эволюции. Наследственность — свойство всех организмов сохранять и передавать признаки от родителей потомству. Изменчивость — свойство всех организмов приобретать новые признаки. Изменения, которые передаются по наследству от родителей, называют наследственной изменчивостью. Причины наследственной изменчивости — изменение генов и хромосом в половых клетках. Увеличение наследственной неоднородности особей вида — необходимое условие эффективности естественного отбора, невозможность отбора среди особей со сходными признаками.



5. Борьба за существование. Несоответствие между численностью появляющихся в результате размножения особей вида и средствами к их жизни — причина конкуренции, борьба за существование. Наиболее острая борьба между особями одного вида в связи с одинаковыми потребностями в пище, условиями обитания, например борьба между лосями, питающимися корой деревьев и кустарников. Разные формы борьбы между особями разных видов: между волками и зайцами (хищник — жертва), между лосями и зайцами (конкуренция за пищу). Воздействие на организмы неблагоприятных условий, например засухи, сильных морозов, — также пример борьбы за существование. Выживание или гибель особей в борьбе за существование — результаты, последствия ее проявления.



6. Естественный отбор — главная движущая сила эволюции. Процесс, в результате которого выживают и оставляют потомство особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями, — естественный отбор. Выполнение условиями среды роли отбирающих факторов: сильные ветры на океанических островах — отбирающий фактор для насекомых и птиц; сильные морозы, засуха — факторы отбора растений и животных. Естественный отбор — направляющий фактор эволюции, способствующий сохранению особей лишь с полезными наследственными изменениями для жизни в тех условиях, где он действует, возникновению новых видов, формированию черт приспособленности у организмов. Постоянное, ежечасное действие естественного отбора в направлении совершенствования приспособлений за счет сохранения особей с полезными для них наследственными изменениями, в направлении формирования новых видов.






Характеристика царства животных. Роль животных в биосфере.


1. Характеристика царства животных. Разнообразие животных на Земле: около 2 млн видов. Их широкое расселение, обитание во всех средах: водной, наземно-воздушной, почвенной и в других организмах. Существенные различия в строении и поведении животных. Их общие признаки: активное передвижение большинства животных, питание готовыми органическими веществами, так как они ге-теротрофы: не могут сами создавать органические вещества из неорганических. Отсутствие в клетках целлюлозной оболочки, пластид и вакуолей с клеточным соком (как у растений). Определение принадлежности к царству животных не по одному признаку (например, способу питания), а по группе признаков. Например, коралловые полипы внешне похожи на растения и не могут передвигаться, но по роду других признаков они относятся к животным. 2. Роль в биосфере. Тесная связь животных с растениями и другими организмами, их большая роль в биосфере: опыляют растения, распространяют семена в природе, обогащают почву органическими веществами, а воздух углекислым газом, создавая условия для жизни растений. Животные — организмы-потребители органических веществ, важное звено в цепи питания: преобразуют органические вещества и делают их доступными для потребления другими организмами. Растительноядные животные, питающиеся растениями, нередко являются добычей хищников. Растительноядные и хищные животные могут служить средой обитания для паразитов; трупы животных — пища для организмов-сапротрофов. Выполнение животными, которые питаются трупами других животных, роли санитаров в природе.






Изменения в экосистемах под влиянием деятельности человека.


1. Экосистема — совокупность разных видов, длительное время совместно обитающих на определенной территории, связанных между собой и с компонентами неживой природы обменом веществ и превращениями энергии. Примеры экосистем: водоем, болото, дубрава и др.



2. Разнообразие видов растений, животных и организмов других царств, территориальные (пространственные) и пищевые связи между ними, круговорот веществ, осуществляемый живыми организмами, — основа целостности и продолжительности существования экосистем.



3. Деятельность человека — антропогенный фактор, его воздействие на экосистемы. Сокращение разнообразия видов, численности ряда видов за счет истребления особей, изменения среды их обитания. Уменьшение в связи с этим разнообразия пищевых связей, источников пищи и энергии для обитателей экосистем, чрезмерное изъятие из экосистемы массы органических веществ человеком — одна из причин сокращения биоразнообразия.



4. Загрязнение природной среды отходами производства, пестицидами, мутагенами, бытовыми отходами — причины изменения среды обитания видов в экосистемах, сокращения их численности, опасность исчезновения.



5. Сокращение площади земель, занятых экосистемами, за счет расширения строительства дорог, производственных и жилых зданий, создания агроценозов — причины изменения экосистем под влиянием деятельности человека.



6. Нарушение круговорота веществ в экосистемах за счет чрезмерного изъятия продукции, загрязнения окружающей среды, сокращения площади экосистем — причины глубоких изменений в экосистемах, нарушения их целостности, смены устойчивых экосистем нестабильными.



7. Планирование деятельности человека с учетом экологических закономерностей, необходимости сохранения замкнутого круговорота веществ в экосистемах, биоразнообразия, большого разнообразия цепей питания — важные условия сохранения экосистем.






Особенности скелета человека, связанные с прямо-хождением и трудовой деятельностью.


1. Система опоры и движения. Бе компоненты: скелет и мышцы. Функции скелета в организме: опора тела или его частей, определение формы тела, защита внутренних органов от механических повреждений. Примеры: череп защищает головной мозг, а позвоночник — спинной мозг, грудная клетка защищает сердце, легкие, крупные кровеносные сосуды грудной полости. Прикрепление мышц к костям скелета, их сокращение под влиянием нервных импульсов, изменение взаимного расположения костей. Многообразие движений, совершаемых человеком и млекопитающими животными вследствие сокращения мышц.



2. Сходство скелета человека и млекопитающих животных. Формирование скелета человека и млекопитающих животных из одних и тех же отделов, образованных сходно расположенными костями в них.



3. Особенности строения скелета человека, связанные с прямохождением: позвоночник, имеющий четыре изгиба, грудная клетка, расширенная в стороны, пояс нижних конечностей в виде чаши, кости нижних конечностей более толстые и прочные, чем кости рук, свод стопы. Смягчение толчков при ходьбе благодаря изгибам позвоночника, сводчатой стопе. Пояс нижних конечностей — опора для внутренних органов брюшной полости. Массивные кости нижних конечностей — опора для всего тела. 4. Рука — орган труда. Развитие большого пальца руки и его противопоставление всем остальным, благодаря чему кисть способна выполнять разнообразные и чрезвычайно тонкие трудовые операции.






Вирусы — неклеточная форма жизни, особенности их строения и функционирования. Вирусы — возбудители заболеваний.


1. Вирусы — живые существа или неживые объекты? Особенность — неклеточное строение вирусов; состоят из молекулы ДНК или иРНК, окруженной молекулами белка подобно оболочке.



2. Проявление вирусами признаков жизнедеятельности только в клетках других организмов, отсутствие собственного обмена веществ, способности самостоятельно размножаться вне клеток других организмов, существование в форме кристалла.



3. Вирусы — внутриклеточные паразиты. Механизм их проникновения в клетку хозяина: прикрепление к оболочке клетки-хозяина, ее частичное растворение и проникновение нуклеиновой кислоты внутрь клетки, образование на ее основе новых вирусов, гибель клетки и выход из нее вирусов, заражение ими новых клеток.



4. Вирусы — возбудители многих тяжелых заболеваний: СПИДа, бешенства, полиомиелита, гриппа, оспы и др., инфекционность— характерный признак вирусов.



5. Пути заражения ВИЧ-инфекцией, бешенством, полиомиелитом, оспой и меры профилактики заболеваний, вызываемых вирусами.






Потомство одной пары воробьев за 10 лет теоретически может составить более 200 млрд особей. Объясните, почему этого не происходит в природе.


Теоретически потомство одной пары воробьев за 10 лет может составить более 200 млрд особей. В действительности этого не происходит, так как огромное количество особей гибнет в результате взаимодействия организма с факторами среды, определяющими успех его выживания и размножения. Ч. Дарвин такое взаимодействие каждого организма с факторами среды назвал борьбой за существование. Она определяется количеством пищи, пространством для жизни и для размножения, способностью защитить себя и потомство от врагов, различными неблагоприятными изменениями в природе (морозы, засухи, сильные ветры, град и др.). Вследствие борьбы за существование происходит гибель воробьев, и потомство не может достичь такой высокой численности.






Витамины, их роль в обмене веществ. Способы сохранения витаминов в продуктах питания.


1. Витамины, их роль в организме человека.



Необходимость витаминов — биологически активных органических веществ — для нормальной жизнедеятельности организма человека, кроме белков, жиров, углеводов, воды, минеральных солей. Участие витаминов в биохимических и физиологических процессах как важнейших регуляторах жизнедеятельности. Потеря многими ферментами активности при отсутствии витаминов.



2. Авитаминозы и гипервита минозы. Поступление в организм человека витаминов с растительной и животной пищей. Синтез некоторых витаминов, например витамина D, в организме: образование под действием солнечных лучей в коже вещества, которое затем превращается в витамин D. Появление серьезных заболеваний — авитаминозов (длительный недостаток витаминов) и гипервитаминозов (избыток витаминов в организме). Заболевание цингой при недостатке витамина С, «куриной слепотой» при отсутствии витамина А, рахитом при недостатке витамина D у детей. Витамины должны поступать в организм постоянно и в необходимых дозах.



3. Способы сохранения витаминов в пище. Значительное снижение содержания витаминов в пище при неправильном хранении продуктов и кулинарной обработке. Так, витамин С легко разрушается при нагревании и соприкосновении с кислородом, с металлической посудой. Поэтому овощи надо чистить в момент приготовления пищи, опускать в кипящую воду, варить в эмалированной посуде.






Биотические связи, их роль в экосистеме.


1. Биотические — связи между живыми организмами в экосистеме. Основной вид биотических связей — пищевые связи (цепи питания).



2. Звенья пищевой цепи:



— производители — растения и некоторые бактерии, создающие органические вещества из неорганических;



— потребители — животные, некоторые растения и бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами;



— разрушители — грибы и некоторые бактерии, разрушающие органические вещества до неорганических.



3. Внутривидовые отношения — биотические связи между особями одного вида. Примеры: конкуренция между самцами из-за самки, борьба особей из-за лидерства в группе, забота родителей о потомстве, охрана самцами молодых животных и самок.



4. Межвидовые отношения — биотические связи между особями разных видов (хищничество, конкуренция, паразитизм, симбиоз).



5. Хищничество — прямые пищевые связи между организмами, при которых одни организмы уничтожаются другими организмами. Примеры: поедание лисицей зайцев, синицей — гусениц.



6. Конкуренция — тип взаимоотношений, возникающий между видами со сходными экологическими потребностями из-за пищи, территории и др. Пример: конкуренция между лосями и зубрами, обитающими в одном лесу, из-за пищи. Отрицательное влияние конкуренции на оба конкурирующих вида (например, уменьшение численности лосей и зубров вследствие недостатка корма).



7. Паразитизм — форма межвидовых отношений, при которых одни организмы существуют за счет других, питаясь их кровью, тканями или переваренной пищей. Многократное использование паразитом организма хозяина. Примеры паразитизма: гриб-трутовик и дерево, собака и клещ, паразитические черви и человек.



8. Симбиоз — тип межвидовых отношений, при котором оба организма получают взаимную пользу. Примеры симбиоза: рак-отшельник и актиния, клубеньковые растения и бактерии, шляпочные грибы и деревья, лишайники (симбиоз гриба и водоросли).



9. Роль биотических связей в экосистеме. Взаимосвязь организмов — производителей, потребителей и разрушителей в экосистеме — основа круговорота веществ и превращений энергии. Цепи питания — пути передачи веществ и энергии. Пример: растения —»- растительноядное животное (заяц) —»- хищник (волк). 10. Звенья круговорота веществ: поглощение производителями из окружающей среды неорганических веществ и создание ими органических веществ с использованием энергии солнечного света; потребление органических веществ и заключенной в них энергии организмами-потребителями (растительноядными животными, хищниками, паразитами); разрушение органических веществ до минеральных с освобождением заключенной в них энергии организмами-разрушителями (бактериями, грибами).






Естественный отбор — движущая сила эволюции.


1. Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.



2. Наследственная изменчивость, ее роль в эволюции: увеличение наследственной неоднородности особей популяции, повышающей эффективность естественного отбора.



3. Борьба за существование, ее роль в эволюции: обострение взаимоотношений между особями популяции, между особями различных популяций, способствующее выживанию одних и гибели других особей.



4. Естественный отбор — процесс сохранения и размножения особей с наследственными изменениями, полезными в определенных условиях среды.



5. Действие естественного отбора носит творческий характер, так как только он ведет к формированию приспособлений, возникновению новых видов.



6. Действие естественного отбора имеет направляющий характер. Наследственные изменения могут быть вредными, нейтральными, полезными.



Одни они не могут привести к формированию приспособлений, возникновению новых видов. Только естественный отбор сохраняет особей с определенными полезными для конкретных условий среды изменениями, придает изменениям определенную направленность. Например, в многочисленном потомстве насекомого могут появиться гусеницы разной окраски; от светло-зеленой до темно-зеленой, буроватой, так как наследственная изменчивость особей носит ненаправленный характер. Благодаря направляющему характеру естественного отбора в светлом березовом лесу будут сохраняться гусеницы со светло-зеленой окраской, а в более темном смешанном лесу — с темно-зеленой окраской, а в сосновом — с буро-зеленой.






Питание, его значение в жизни организма. Особенности питания растений.


1. Способы питания. Питание — процесс поглощения веществ из окружающей среды, их преобразование в организме и создание из них усваиваемых организмом веществ, специфических для каждого конкретного организма.



2. Автотрофный и гетеротрофный способы питания. Создание органических веществ из неорганических при автотрофном способе питания. Использование готовых органических веществ при гетеротрофном способе питания. Автотрофный способ характерен для зеленых растений и некоторых видов бактерий, а гетеротрофный — для всех других организмов.








Эволюция органического мира, ее причины и результаты.


1. Причины эволюции. Существование на Земле огромного разнообразия видов (около 0,5 млн видов растений и около 2 млн видов животных). Формирование многообразия органического мира в процессе его исторического развития — эволюции. Воздействие естественных факторов на эволюцию органического мира впервые изучено английским ученым Ч. Дарвином. Его теория эволюции, доказывающая, что все организмы обладают свойствами изменчивости и наследственности. Изменчивость — свойство, благодаря которому у организмов появляются разнообразные новые признаки. Наследственность — передача признаков по наследству, появление их у потомства. Гибель под воздействием различных факторов живой и неживой природы значительной части особей, доживание до взрослого состояния и оставление потомства лишь небольшой частью наиболее приспособленных особей.



Естественный отбор — процесс выживания особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям среды. Возникновение постепенно, через множество поколений, из одного вида новых видов, более приспособленных к жизни в измененных условиях.



2. Результаты эволюции. Образование новых видов, увеличение их многообразия, а также формирование у них черт приспособленности к среде обитания.






Биологическая природа и социальная сущность человека.


1. Биосоциальная сущность человека. Подчинение жизни человека как биологическим, так и социальным законам. Формирование человека, как и других организмов, в процессе эволюции, подчинение его процессов жизнедеятельности (питания и др.) биологическим законам. Существенные отличия человека от животных — прямохождение и труд, связанные с ними изменения в строении и жизнедеятельности — наличие в скелете позвоночника с четырьмя изгибами, сводчатой стопы, особенностей строения таза, кисти, черепа; увеличение мозга, способность трудиться, создавать орудия труда, общаться друг с другом, владеть членораздельной речью, отвлеченно мыслить, создавать науку и искусство, накапливать и использовать опыт предшествующих поколений, передавать его потомкам. Невозможность объяснить эти особенности только законами биологической эволюции. Существование законов развития человеческого общества, в соответствии с которыми подлинно человеческие черты формируются в процессе жизни человека в обществе, его воспитания. Дети, выросшие с раннего возраста среди животных, не владеют хорошо развитой речью, не могут отвлеченно мыслить.



2. Роль человека в биосфере. Целенаправленное воздействие человека как на неживую природу, так и на ее обитателей. Создание новых сортов растений и пород животных, изменение ареалов дикорастущих растений и диких животных, охота на животных, сбор лекарственных трав, использование лугов и степей в качестве пастбищ. Отрицательное влияние на природу развития промышленности, сельского хозяйства, транспорта, использования земель под дороги, строительства жилья на плодородных почвах, эрозии почвы, загрязнения почвы, воздуха, водоемов, сокращения численности видов, гибель многих из них. Сокращение биологического разнообразия, повышение численности ряда видов насекомых, бактерий, грибов и других организмов в результате деятельности человека. Ухудшение экологических условий, необходимых для жизни не только человека, но и растений, животных, грибов. Необходимость сохранения биологического генофонда самого человека, учета человеком в своей хозяйственной деятельности законов природы, разработки мер регулирования численности видов, сохранения среды обитания организмов.






Биологическое разнообразие, его роль в сохранении устойчивости биосферы.


I. Биологическое разнообразие— разнообразие населяющих Землю видов, разнообразие природных экосистем на земном шаре.



2. Разнообразие видов в природе — причина разнообразных пищевых, территориальных связей между ними, наиболее полного использования природных ресурсов, замкнутого круговорота веществ в природной экосистеме. Тропический лес — устойчивая экосистема благодаря большому разнообразию видов в ней, приспособленности организмов к совместному обитанию, оптимальному использованию природных ресурсов. Экосистема, состоящая из небольшого числа видов, например небольшой водоем, луг, — пример неустойчивых природных сообществ.



3. Сокращение видового разнообразия как результат деятельности человека: строительство городов, железных и шоссейных дорог, вырубка больших массивов леса, строительство промышленных предприятий, распашка земель под сельскохозяйственные угодья. Исчезновение в настоящее время около 10% видов высших растений на Земле. Вырубка тропических лесов, в которых сосредоточена значительная часть видов растений и животных, — проблема, требующая применения специальных мер защиты лесов. Исчезновение за последние 400 лет более 60 видов млекопитающих и более 100 видов птиц.



4. Влияние загрязнения окружающей среды на видовое разнообразие, причины его сокращения. Так, загрязнение воды в реках промышленными отходами — причина сокращения численности речного рака, пресноводной жемчужницы (моллюска), некоторых видов рыб. Обработка полей и садов ядохимикатами — причина гибели птиц, которые питаются насекомыми, зараженными ядами. Экосис-темный характер сокращения видового разнообразия: каждый исчезнувший вид растений уносит с собой пять видов беспозвоночных животных, существование которых неразрывно связано с этим растением.



5. Роль биоразнообразия в сохранении устойчивости биосферы. Зависимость существования человека от состояния биосферы, от ее биологического разнообразия. Сохранение видового разнообразия, мест обитания растений и животных. Охраняемые территории: заповедники, биосферные заповедники, национальные парки, памятники природы, их роль в сохранении разнообразия жизни на Земле.






Доядерные и ядерные организмы, их характеристика.


1. Разнообразие организмов на Земле, сходство их строения и жизнедеятельности: клеточное строение, сходное строение клеток, сходство химического состава, обмена веществ, размножения.



2. Различия в строении клетки — основа деления всех организмов на две большие группы: до-ядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты). Примеры доядерных организмов: бактерии и синезеле-ные водоросли. Примеры ядерных организмов: человек, животные, растения, грибы.



3. Особенности строения доядерных организмов: 1) отсутствие оформленного ядра, ядерной оболочки, ядерное вещество располагается в цитоплазме; 2) ДНК сосредоточена в одной хромосоме, имеющей форму кольца и располагающейся в цитоплазме; 3) отсутствие ряда органоидов: митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи; 4) все организмы этой группы одноклеточные.



4. Клетка безъядерных организмов, например бактерий, имеет плотную оболочку из углеводов, плазматическую мембрану, ядерное вещество (хромосому), цитоплазму, очень мелкие рибосомы.



5. Особенности строения ядерных организмов: 1) наличие в клетке оформленного ядра, отграниченного от цитоплазмы оболочкой с порами; 2) наличие всего комплекса органоидов цитоплазмы: митохондрий, аппарата Гольджи, лизо-сом, рибосом, эндоплазматической сети, клеточного центра, а также плазматической мембраны и наружной оболочки у клеток растений, грибов; 3) наличие нескольких хромосом, расположенных в ядре.



6. Разнообразие ядерных организмов по строению (одноклеточные и многоклеточные), по способу питания (автотрофы, гетеротрофы, сапрофиты, паразиты, симбионты), по способу размножения (половое, бесполое, вегетативное).






Естественные и искусственные экосистемы, их особенности.


1. Экосистема — совокупность живых организмов разных видов, связанных между собой и с компонентами неживой природы обменом веществ и превращениями энергии на определенном участке биосферы.



2. Структура экосистемы:



— видовая — число обитающих в экосистеме видов и соотношение их численности. Пример: произрастание в хвойном лесу около 30 видов растений, в дубовом лесу — 40—50 видов, на лугу — 30— 50 видов, во влажном тропическом лесу — свыше 100 видов;



— пространственная — размещение организмов в вертикальном (ярусность) и горизонтальном (мозаичность) направлениях. Примеры: наличие в широколиственном лесу 5—6 ярусов; различия в составе растений на опушке и в чаще леса, на сухих и увлажненных участках.



3. Компоненты сообщества: абиотические и биотические. Абиотические компоненты неживой природы — свет, давление, влажность, ветер, рельеф, состав почвы и др. Биотические компоненты: организмы — производители, потребители и разрушители.



4. Производители — растения и некоторые бактерии, создающие органические вещества из неорганических с использованием энергии солнечного света.



5. Потребители — животные, некоторые растения и бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами и использующие заключенную в них энергию (растительноядные животные, хищники, паразиты).



6. Разрушители — грибы и некоторые бактерии, разрушающие органические вещества до неорганических, питающиеся трупами, растительными остатками.



7. Круговорот веществ и превращения энергии — необходимое условие существования любой экосистемы. Перенос веществ и энергии в цепях питания в экосистеме.



8. Устойчивость экосистем. Зависимость устойчивости экосистем от числа обитающих в них видов и длины цепей питания: чем больше видов, цепей питания, тем устойчивее экосистема от круговорота веществ.



9. Искусственная экосистема — созданная в результате деятельности человека. Примеры искусственных экосистем: парк, поле, сад, огород.



10. Отличия искусственной экосистемы от естественной:



— небольшое число видов (например, пшеница и некоторые виды сорных растений на пшеничном поле и связанные с ними животные);



— преобладание организмов одного или нескольких видов (пшеница в поле);



— короткие цепи питания из-за небольшого числа видов;



— незамкнутый круговорот веществ вследствие значительного выноса органических веществ и изъятия их из круговорота в виде урожая;



— невысокая устойчивость и неспособность к самостоятельному существованию без поддержки человека.






Наследственность и изменчивость — движущие силы эволюции.


1. Наследственность — свойство организмов передавать особенности строения и жизнедеятельности из поколения в поколение.



2. Материальные основы наследственности —



хромосомы и гены, в которых хранится информация о признаках организма. Передача генов и хромосом из поколения в поколение благодаря размножению. Развитие дочернего организма из одной клетки — зиготы или группы клеток материнского организма в процессе размножения. Локализация в ядрах клеток, участвующих в размножении, генов и хромосом, определяющих сходство дочернего организма с материнским.



3. Наследственность — фактор эволюции, основа сходства родителей и потомства, особей одного вида.



4. Изменчивость — общее свойство всех организмов приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.



5. Виды изменчивости: ненаследственная (мо-дификационная) и наследственная (комбинативная, мутационная).



6. Ненаследственные изменения не связаны с изменениями генов и хромосом, не передаются по наследству, возникают под влиянием факторов внешней среды, исчезают со временем. Проявление сходных модификационных изменений у всех особей вида (например, на холоде у лошадей шерсть становится гуще). Исчезновение модификационных изменений при прекращении действия фактора, вызвавшего данное изменение (загар зимой исчезает, при ухудшении условий содержания и кормления надои молока у коров уменьшаются). Примеры мо-дификационной изменчивости: появление загара летом, увеличение массы тела животных при хорошем кормлении и содержании, развитие определенных групп мышц при занятиях спортом.



7. Наследственные изменения обусловлены изменениями генов и хромосом, передаются по наследству, различаются у особей в пределах одного вида, сохраняются в течение всей жизни особи.



8. Комбинативная изменчивость. Проявление комбинативной изменчивости при скрещивании, ее обусловленность появлением новых комбинаций (сочетаний) генов у потомства. Источники комбина-тивной изменчивости: обмен участками между гомологичными хромосомами, случайное сочетание половых клеток при оплодотворении и образовании зиготы. Разнообразные сочетания генов — причина перекомбинации (нового сочетания) родительских признаков у потомства.



9. Мутации — внезапно возникающие стойкие изменения генов или хромосом. Результат мутаций — появление новых признаков у дочернего организма, которые отсутствовали у его родителей, например коротконогость у овец, отсутствие оперения у кур, альбинизм (отсутствие пигмента). Полезные, вредные и нейтральные мутации. Вред большинства мутаций для организма вследствие проявления новых признаков, не соответствующих среде его обитания.



10. Наследственная изменчивость — фактор эволюции. Появление новых признаков у организмов и их многообразие — материал для действия естественного отбора, сохранения особей с изменениями, соответствующими среде обитания, формирования приспособленности организмов к изменяющимся условиям внешней среды.






Экосистема, ее основные звенья. Цепи питания.


1. Экосистема (природное сообщество). Совместное обитание в природе организмов всех царств. Экосистема — совокупность организмов разных видов, обитающих длительное время на определенной территории, приспособленных к совместной жизни и к факторам неживой природы.



2. Виды экосистем: естественные, или природные (лес, луг, болото, водоем и др.), и искусственные (поле, сад и др.).



3. Основные пищевые (трофические) группы организмов — компоненты экосистем. Группа организмов, которые производят на свету из неорганических веществ органические (автотрофы — зеленые растения), — организмы-производители; группа организмов, которые потребляют готовые органические вещества (гетеротрофы — в основном животные, грибы), — организмы-потребители; группа организмов, которые разрушают органические вещества и перерабатывают их в неорганические (гетеротрофы — бактерии, грибы, некоторые животные), — организмы-разрушители. В пищевых (трофических) взаимосвязях эти группы организмов выполняют роль звеньев пищевой цепи. 4. Пищевые связи в экосистеме. Тесная взаимосвязь всех звеньев (пищевых групп) в сообществе — условие его существования. Пищевые связи между организмами в экосистеме, при которых организмы одних видов служат пищей для других. Например, растения служат пищей для растительноядных животных, а они — для хищников. Формирование в каждой экосистеме на основе пищевых связей цепей питания, например: растения —»- полевка —*- лисица. Здесь указаны составляющие цепь питания организмы и стрелками обозначен переход вещества и энергии в этой цепи. Начальное звено цепи питания, как правило, растения (автотрофы, создающие органические вещества в процессе фотосинтеза). Использование запасенной растениями в органических веществах солнечной энергии гетеротрофами — всеми остальными звеньями цепи питания.






Особенности высшей нервной деятельности человека.


1. Высшая нервная деятельность (ВНД)— деятельность главных отделов центральной нервной системы, обеспечивающая приспособление животных и человека к окружающей среде. Основа высшей нервной деятельности — рефлексы (безусловные и условные). Возникновение в процессе жизнедеятельности организма новых условных рефлексов, позволяющих ему целесообразно реагировать на внешние раздражители и тем самым приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды. Затухание или исчезновение выработанных ранее рефлексов благодаря торможению при изменении среды.



2. Рассудочная деятельность. Мышление. Элементы рассудочной деятельности у животных. Прямая зависимость уровня рассудочной деятельности от уровня развития нервной системы. Наибольшее развитие рассудочной деятельности у человека, ее проявление в виде мышления. 3. Особенности ВИД человека. Раздражители для условных рефлексов у человека: не только факторы внешней среды (тепло, холод, свет, запасе), но и слова, обозначающие тот или иной предмет, явление. Исключительная способность человека (в отличие от животных) воспринимать смысл слова, свойства предметов, явления, человеческие переживания, обобщенно мыслить, общаться друг с другом с помощью речи. Вне общества человек не может научиться говорить, воспринимать письменную и устную речь, изучать опыт, накопленный за долгие годы существования человечества, и передавать его потомкам.





# 20. Отличительные признаки живых организмов.

1. Живые организмы — важный компонент биосферы. Клеточное строение — характерный признак всех организмов, за исключением вирусов. Наличие в клетках плазматической мембраны, цитоплазмы, ядра. Особенность бактерий: отсутствие оформленного ядра, митохондрий, хлоропластов. Особенности растений: наличие в клетке клеточной стенки, хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, автотрофный способ питания. Особенности животных: отсутствие в клетках хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, оболочки из клетчатки, гетеротрофный способ питания.



2. Наличие в составе живых организмов органических веществ: сахара, крахмала, жира, белка, нуклеиновых кислот и неорганических веществ: воды и минеральных солей. Сходство химического состава у представителей разных царств живой природы.



3. Обмен веществ — главный признак живого, включающий питание, дыхание, транспорт веществ, их преобразование и создание из них веществ и структур собственного организма, освобождение энергии в одних процессах и использование в других, выделение конечных продуктов жизнедеятельности. Обмен веществами и энергией с окружающей средой.



4. Размножение, воспроизведение потомства — признак живых организмов. Развитие дочернего организма из одной клетки (зиготы при половом размножении) или группы клеток (при вегетативном размножении) материнского организма. Значение размножения в увеличении численности особей вида, их расселении и освоении новых территорий, сохранении сходства и преемственности между родителями и потомством в ряду многих поколений.



5. Наследственность и изменчивость — свойства организмов. Наследственность — свойство организмов передавать присущие им особенности строения и развития потомству. Примеры наследственности: из семян березы вырастают растения березы, у кошки рождаются похожие на родителей котята. Изменчивость — возникновение у потомства новых признаков. Примеры изменчивости: растения березы, выросшие из семян материнского растения одного поколения, различаются по длине и окраске ствола, числу листьев и др.



6. Раздражимость — свойство живых организмов. Способность организмов воспринимать раздражения из окружающей среды и в соответствии с ними координировать свою деятельность, поведение — комплекс приспособительных двигательных реакций, возникающих в ответ на разнообразные раздражения из окружающей среды. Особенности поведения животных. Рефлексы и элементы рассудочной деятельности животных. Поведение растений, бактерий, грибов: разные формы движения — тро-пизмы, настии, таксисы.



Только комплекс всех перечисленных признаков характеризует живые организмы.






Фотосинтез. Космическая роль растений.


1. Фотосинтез — особый тип обмена веществ,



происходящий в клетках растений и ряда бактерий, содержащих хлорофилл и хлоропласты. Фотосинтез — процесс образования органических веществ в хлоропластах из углекислого газа и воды с использованием энергии солнечного света. Суммарное уравнение фотосинтеза:







2. Хлорофилл — высокоактивное органическое вещество, зеленый пигмент, его роль в фотосинтезе: поглощение энергии солнечного света, которая используется для образования богатых энергией органических веществ из бедных энергией неорганических веществ — углекислого газа и воды.



3. Органоиды клетки — хлоропласты со множеством выростов на внутренней мембране, увеличивающих ее поверхность. Встроенные в мембраны гран молекулы хлорофилла и ферментов, необходимые для поглощения и преобразования энергии света, осуществления реакций фотосинтеза.



4. Поглощение корнями растений воды и минеральных веществ из почвы, их передвижение по сосудам проводящей ткани в листья. Поступление их путем диффузии в клетки. Поступление углекислого газа из атмосферы через устьица в межклетники, а оттуда в клетки основной (фотосинтезирующей) ткани.



5. Поглощение хлорофиллом энергии солнечного света, расщепление молекул воды на атомы водорода и кислорода, выделение молекулярного кислорода через устьица в атмосферу. Использование энергии солнечного света на синтез молекул АТФ, богатых энергией, с помощью которой осуществляется восстановление углекислого газа водородом до глюкозы. Участие во всех химических реакциях ферментов.



6. Хлорофилл — посредник между Солнцем и Землей, выполняет на нашей планете космическую роль, так как он поглощает и использует энергию солнечного света для синтеза органических веществ из неорганических. Значение фотосинтеза: обеспечение всего живого на Земле пищей (органическими веществами), энергией, кислородом.






Среди гербарных экземпляров выберите растения семейства Крестоцветные, Розоцветные, Мотыльковые, Пасленовые и др. (наиболее распространенные в вашем регионе). Дайте их систематическую характеристику.


Определить принадлежность к отделу покрытосеменных можно по наличию у растения цветка и семян внутри плода.



Определить принадлежность растения к тому или иному семейству можно по особенностям строения цветка и плода. У крестоцветных (капустных) цветок четырехчленного типа , плод стручок или стручочек. У розоцветных цветок пяти-членного типа плод яблоко, орешек, ягода. У мотыльковых (бобовых) цветок напоминает сидящего мотылька и состоит из пяти лепестков: парус, лодочка (два сросшихся) и 2 весла, тычинок 9 сросшихся и 1 свободная, пестик — 1, плод — боб. У лилейных: простой околоцветник из 6 лепестков, расположенных в 2 ряда (Л3 + з). тычинок 6, пестик — 1, плод — ягода, коробочка. Определить принадлежность к классу можно по особенностям жилкования листьев (у двудольных — сетчатое жилкование, у однодольных — параллельное или дуговое жилкование) и по строению корневой системы (у двудольных — стержневая корневая система, а у однодольных — мочковатая).






Бактерии — доядерные организмы. Особенности их строения и жизнедеятельности, роль в природе и жизни человека.


1. Строение бактерий. Бактерии — самые примитивные организмы микроскопических размеров. Это доядерные организмы (прокариоты), не имеющие оформленного ядра. Ядерное вещество (преимущественно молекулы ДНК) расположено в цитоплазме и не отграничено от нее оболочкой. Отсутствие у большинства бактерий многих органоидов, например митохондрий, хлоропластов. Особенности прочной оболочки, которая придает бактериям разную форму: шаровидную (кокки), палочковидную (бацилла), спиралевидную (вибрион) и др. Определение принадлежности бактерий к той или иной систематической группе по форме тела.



2. Жизнедеятельность бактерий. По способу питания большинство бактерий гетеротрофы, использующие для питания готовые органические вещества, но бывают и автотрофы (образующие сами для себя органические вещества). Различают бактерии: сапротрофы, паразиты и симбионты. Питание сапротрофов органическими веществами отмерших остатков растений и животных, разлагающимися органическими веществами. Симбиоз бактерий с другими организмами, например с бобовыми растениями: использование при этом клубеньковыми бактериями-симбионтами органических веществ бобового растения и в то же время обеспечение его соединениями азота. Поселение бактерий-паразитов на других организмах и использование при этом для питания их органических веществ. Активное передвижение многих бактерий благодаря форме тела и наличию одного или нескольких жгутиков. Образование бактериями спор, служащих не для размножения, а в качестве приспособления для переживания неблагоприятных условий. Сохранение бактериями в состоянии споры жизнеспособности в течение десятков лет. Размножение путем деления, в процессе которого из одной материнской клетки возникают две сходные с ней дочерние клетки. Высокая скорость размножения (способность дочерних клеток делиться уже через 30 минут). Быстрое увеличение численности бактерий, способствующее формированию приспособления их к жизни в изменившихся условиях среды.



3. Роль бактерий в природе и в жизни человека. Большинство бактерий — разрушители органических веществ до неорганических. Их участие в образовании гумуса, повышении плодородия почвы, круговороте веществ в природе. Улучшение некоторыми бактериями азотного питания растений. Использование человеком бактерий для получения кефира, сметаны, столового уксуса, для квашения капусты и засолки огурцов. Существование многих болезнетворных бактерий, вызывающих заболевания растений, животных и человека, например туберкулез, дизентерию, тиф и др. Порча продуктов питания бактериями гниения.






Деление клетки — основа размножения и роста организмов.


Деление клеток — процесс их размножения, в результате которого из одной материнской образуются две сходные с ней дочерние клетки. Рост органов и организмов растений, животных, человека, грибов за счет деления и увеличения числа клеток. Хранение наследственной информации о признаках организма в хромосомах, расположенных в ядре. Формирование в процессе эволюции сложного механизма деления клетки, точного распределения хромосом между дочерними клетками: удвоение числа хромосом перед делением клетки; их расположение в процессе деления материнской клетки в ее центре; возникновение гомологичных хроматид в результате удвоения; расхождение их к противоположным полюсам клетки. Следующий этап: формирование вокруг хромосом ядерной оболочки, двух ядер; равномерное распределение цитоплазмы и органоидов между новыми клетками. Формирование перегородки в центре клетки, возникновение двух дочерних клеток из одной материнской с таким же набором хромосом, как и в материнской клетке.






Современная система органического мира.


1. Многообразие видов на Земле: 1,5—2 млн видов животных, 350—500 тыс. видов растений, примерно 100 тыс. видов грибов. Систематика — наука о многообразии и классификации организмов. Карл Линней — основоположник систематики. Принцип бинарной номенклатуры: двойные латинские названия каждого вида (клевер ползучий, береза бородавчатая, воробей полевой, капустная белянка и др.).



2. Деление органического мира на два надцар-ства: ядерные (эукариоты) и безъядерные (доядер-ные, или прокариоты) и четыре царства: Растения, Грибы, Животные, Бактерии и цианобактерии.



3. Бактерии и синезеленые, или цианобактерии — одноклеточные простоорганизованные безъядерные организмы, автотрофы или гетеротрофы, посредники между неорганической природой и над-царством ядерных. Бактерии — разрушители органических веществ, их роль в разложении органических веществ до минеральных. Роль цианобактерии в биосфере — заселение бесплодных субстратов (камни, скалы и др.) и подготовка их для заселения разнообразными организмами.



4. Грибы — одноклеточные и многоклеточные организмы, обитающие как на суше, так и в воде. Гетеротрофы. Роль грибов в круговороте веществ в природе, в превращении органических веществ в минеральные, в почвообразовательных процессах.



5. Растения — одноклеточные и многоклеточные организмы, большинство которых в клетках содержит пигмент хлорофилл, придающий растению зеленую окраску. Растения — автотрофы, синтезируют органические вещества из неорганических с использованием энергии солнечного света. Растения — основа для существования всех других групп организмов, кроме синезеленых и ряда бактерий, так как растения снабжают их пищей, энергией, кислородом.



6. Животные — царство организмов, активно передвигающихся в пространстве (исключение составляют некоторые полипы и др.). Гетеротрофы. Роль в круговороте веществ в природе — потребители органического вещества. Транспортная функция животных в биосфере — переносят вещество и энергию.



7. Родство, общность происхождения организмов — основа их классификации.



Основные систематические категории. Пример упрощенной схемы классификации растений:








Ядро, его строение и роль в передаче наследственной информации.


1. Ядро — главная часть клетки. Наличие ядра в клетках эукариот. Одноядерные и многоядерные клетки.



2. Эукариотпы — организмы, имеющие в клетках ядро, отграниченное от цитоплазмы ядерной мембраной (грибы, растения, животные).



3. Строение ядра: ядерная оболочка, состоящая из двух мембран и имеющая поры; ядерный сок; ядрышки; хромосомы. Роль ядерной мембраны в отграничении содержимого ядра от цитоплазмы. Связь внутреннего содержимого ядра и цитоплазмы посредством пор. Ядрышки — «мастерские» по сборке рибосом.



4. Хромосомы — структуры, находящиеся в ядре и состоящие из одной молекулы ДНК и соединенных с ней молекул белков.



5. Набор хромосом в клетках. Соматические клетки — все клетки многоклеточного организма, кроме половых. Диплоидный (двойной) набор хромосом в соматических клетках большинства организмов (2п). Гаплоидный (одинарный) набор хромосом в половых клетках (In). Набор хромосом в соматических (2п = 46) и половых (In = 23) клетках человека. Гомологичные — хромосомы, имеющие одинаковую форму, размеры и определяющие проявление одинаковых признаков (окраску цветков, или форму плодов, или рост организма и др.). Негомологичные — хромосомы, относящиеся к разным парам, различающимся по форме, размерам, и отвечающие за проявление разных признаков (например, окраску и форму семян у гороха). Число, размеры и форма хромосом — главный признак вида. Изменение числа, формы или размера хромосом — причина мутаций.



6. Строение хромосомы. Хроматиды — две одинаковые нитевидные структуры, состоящие из молекулы ДНК и связанных с ней молекул белков, образующие одну хромосому и соединяющиеся между собой в области первичной перетяжки — центромеры.



7. Гены — единицы наследственности — участки хромосом, определяющие проявление определенных признаков у организма, например рост, массу тела, окраску шерсти у животных или расцветку цветков у растений и др. Ген — участок молекулы ДНК, содержащий информацию об одной белковой цепи. Содержание в одной молекуле ДНК большого числа (до нескольких тысяч) генов.



8. Роль ядра: участие в делении клетки, хранение и передача наследственных признаков организма, регуляция процессов жизнедеятельности в клетке.






Составьте схемы пищевых цепей аквариума, в котором обитают карась, улитки (прудовик и катушка), растения (элодея и валлиснерия), инфузория-туфелька, сапрофитные бактерии. Объясните, что произойдет в аквариуме, если из него удалить моллюсков.


Аквариум — модель экосистемы, ограниченное водное пространство. Три группы организмов, обитающих в аквариуме: производители органических веществ (водоросли и высшие водные растения); потребители органических веществ (рыбы, одноклеточные животные, моллюски); разрушители органических веществ (бактерии, грибы, разлагающие органические остатки до минеральных веществ).



Пищевые цепи аквариума:



сапрофитные бактерии -—» инфузория-туфелька -—» карась;



сапрофитные бактерии -—» моллюски;



растения -—» рыбы;



органические остатки -—» моллюски.



Моллюски очищают стенки аквариума и поверхность растений от различных органических остатков. Исключение моллюсков из пищевой цепи приводит к помутнению воды в результате массового размножения бактерий, а также выделения рыбами продуктов обмена и непереваренных остатков пищи.






Углеводы и жиры, их роль в организме.


1. Органические вещества клетки: углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты, АТФ. Макромолекулы — крупные и сложные по строению молекулы органических соединений, состоящие из более простых молекул — «кирпичиков».



2. Углеводы — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода.



3. Строение углеводов. Простые углеводы — глюкоза, фруктоза. Наличие глюкозы в составе фруктов, овощей, крови человека, фруктозы — в составе фруктов и меда. Сложные углеводы — макромолекулы, состоящие из остатков молекул простых углеводов. Примеры сложных углеводов: целлюлоза (клетчатка), крахмал, гликоген — животный крахмал, образующийся в печени. Образование молекул целлюлозы, крахмала и гликогена из остатков молекул глюкозы. Наличие в одной молекуле крахмала от нескольких сотен до нескольких тысяч остатков молекул глюкозы, а в составе молекулы целлюлозы — свыше 10000 звеньев. Прочность и нерастворимость молекул сложных углеводов.



4. Роль углеводов в организме:



— запасающая — способность сложных углеводов накапливаться, образуя запас питательных веществ. Примеры: накопление крахмала в клетках клубней картофеля, корневищ многих растений; образование из молекул глюкозы и накопление в клетках печени гликогена;



— энергетическая — способность молекул углеводов окисляться до углекислого газа и воды с освобождением 17,6 кДж энергии при окислении 1 г углеводов;



— структурная. Углеводы — составная часть различных частей и органоидов клетки. Пример: наличие клеточной оболочки, состоящей из целлюлозы и играющей роль наружного скелета у растений.



5. Жиры — органические вещества. Гидрофоб-ность (нерастворимость в воде) — главное свойство жиров.



6. Содержание жиров в клетках в среднем от 5 до 15% , в клетках жировой ткани — до 90% .



7. Роль жиров в организме:



— энергетическая — способность окисляться до углекислого газа и воды с освобождением энергии (38,9 кДж энергии при окислении 1 г жиров);



— структурная. Жиры входят в состав плазматической мембраны;



—- запасающая — способность жиров накапливаться в подкожной жировой клетчатке у животных, в семенах некоторых растений (подсолнечник, кукуруза и др.);



— терморегуляционная: защита организма от охлаждения у ряда животных — тюленей, моржей, китов, медведей и др.;



— защитная: у ряда животных защита организма от механических повреждений, предохранение от смачивания водой перьев или волосяного покрова.





# 11. Иммунитет. Борьба с инфекционными заболеваниями. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом.

1. Кожа, слизистые оболочки, выделяемые ими жидкости (слюна, слезы, желудочный сок и др.) — первый барьер в защите организма от микробов. Их функции: служат механической преградой, защитным барьером, предупреждающим попадание микробов в организм; вырабатывают вещества, обладающие противомикробными свойствами.



2. Роль фагоцитов в защите организма от микробов. Проникновение фагоцитов — особой группы лейкоцитов — через стенки капилляров к местам скопления микробов, ядов, чужеродных белков, попавших в организм, обволакивание и переваривание их.



3. Иммунитет. Выработка лейкоцитами антител, которые разносятся кровью по организму, соединяются с бактериями и делают их беззащитными против фагоцитов. Контакт некоторых видов лейкоцитов с болезнетворными бактериями, вирусами, выделение лейкоцитами веществ, которые вызывают их гибель. Наличие в крови этих защитных веществ обеспечивает иммунитет — невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Действие разных антител на микробы.



4. Предупреждение инфекционных заболеваний. Введение в организм человека (как правило, в детском возрасте) ослабленных или убитых возбудителей наиболее распространенных инфекционных заболеваний — кори, коклюша, дифтерии, полиомиелита и др. — для предупреждения заболевания. Невосприимчивость человека к этим заболеваниям или протекание болезни в легкой форме благодаря выработке в организме антител. При заражении человека инфекционной болезнью введение ему сыворотки крови, полученной от переболевших людей или животных. Содержание в сыворотке антител против той или иной болезни. 5. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом. СПИД — инфекционное заболевание, для которого характерен дефицит иммунитета. ВИЧ — вирус иммунодефицита человека, вызывающий потерю иммунитета, что делает человека беззащитным перед инфекционным заболеванием. Заражение происходит половым путем, а также при переливании крови, содержащей ВИЧ, использование плохо стерилизованных шприцев, при родах (заражение ребенка от матери — носительницы возбудителя СПИДа). В связи с отсутствием эффективного лечения важна профилактика заражения вирусом СПИДа: жесткий контроль донорской крови и кровепрепаратов, использование одноразовых шприцев, исключение беспорядочных половых связей, применение презервативов, ранняя диагностика заболевания.






Биологическое значение размножения организмов. Способы размножения.


1. Размножение и его значение. Размножение — воспроизведение себе подобных организмов, что обеспечивает существование видов в течение многих тысячелетий, способствует увеличению численности особей вида, преемственности жизни. Бесполое, половое и вегетативное размножение организмов.



2. Бесполое размножение — наиболее древний способ. В бесполом участвует один организм, в то время как в половом чаще всего участвуют две особи. У растений бесполое размножение с помощью споры — одной специализированной клетки. Размножение спорами водорослей, мхов, хвощей, плаунов, папоротников. Высыпание спор из растений, прорастание их и развитие из них новых дочерних организмов в благоприятных условиях. Гибель огромного числа спор, попадающих в неблагоприятные условия. Невысокая вероятность появления новых организмов из спор, поскольку они содержат мало питательных веществ и проросток поглощает их в основном из окружающей среды.



3. Вегетативное размножение — размножение растений с помощью вегетативных органов: надземного или подземного побега, части корня, листа, клубня, луковицы. Участие в вегетативном размножении одного организма или его части. Сходство дочернего растения с материнским, так как оно продолжает развитие материнского организма. Большая эффективность и распространение вегетативного размножения в природе, так как дочерний организм формируется быстрее из части материнского, чем из споры. Примеры вегетативного размножения: с помощью корневищ — ландыш, мята, пырей и др.; укоренением нижних, касающихся почвы ветвей (отводками) — смородина, дикий виноград; усами — земляника; луковицами — тюльпан, нарцисс, крокус. Использование вегетативного размножения при выращивании культурных растений: клубнями размножают картофель, луковицами — лук и чеснок, отводками — смородину и крыжовник, корневыми отпрысками — вишню, сливу, черенками — плодовые деревья.



4. Половое размножение. Сущность полового размножения в формировании половых клеток (гамет), слиянии мужской половой клетки (сперматозоида) и женской (яйцеклетки) — оплодотворении и развитии нового дочернего организма из оплодотворенной яйцеклетки. Благодаря оплодотворению получение дочернего организма с более разнообразным набором хромосом, значит, с более разнообразными наследственными признаками, вследствие чего он может оказаться более приспособленным к среде обитания. Наличие полового размножения у водорослей, мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных. Усложнение полового процесса у растений в процессе их эволюции, появление наиболее сложной формы у семенных растений.



5. Семенное размножение происходит с помощью семян, оно характерно для голосеменных и покрытосеменных растений (у покрытосеменных широко распространено и вегетативное размножение). Последовательность этапов семенного размножения: опыление — перенос пыльцы на рыльце пестика, ее прорастание, появление путем деления двух спермиев, их продвижение в семязачаток, затем слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — со вторичным ядром (у покрытосеменных). Формирование из семязачатка семени — зародыша с запасом питательных веществ, а из стенок завязи — плода. Семя — зачаток нового растения, в благоприятных условиях оно прорастает и первое время проросток питается за счет питательных веществ семени, а затем его корни начинают поглощать воду и минеральные вещества из почвы, а листья — углекислый газ из воздуха на солнечном свету. Самостоятельная жизнь нового растения.






Белки, их роль в организме.


1. Состав молекул белков. Белки— органические вещества, в состав молекул которых входят углерод, водород, кислород и азот, а иногда — сера и другие химические элементы.



2. Строение белков. Белки — макромолекулы, состоящие из десятков, сотен аминокислот. Разнообразие аминокислот (около 20 видов), входящих в состав белков.



3. Видовая специфичность белков — различие белков, входящих в состав организмов, относящихся к разным видам, определяемое числом аминокислот, их разнообразием, последовательностью соединения в молекулах белка. Специфичность белков у разных организмов одного вида — причина отторжения органов и тканей (тканевой несовместимости) при их пересадке от одного человека другому.



4. Структура белков — сложная конфигурация молекул белков в пространстве, поддерживаемая разнообразными химическими связями — ионными, водородными, ковалентными. Естественное состояние белка. Денатурация — нарушение структуры молекул белков под влиянием различных факторов — нагревания, облучения, действия химических веществ. Примеры денатурации: изменение свойств белка при варке яиц, переход белка из жидкого состояния в твердое при построении пауком паутины.



5. Роль белков в организме:



— каталитическая. Белки — катализаторы, увеличивающие скорость химических реакций в клетках организма. Ферменты — биологические катализаторы;



— структурная. Белки — элементы плазматической мембраны, а также хрящей, костей, перьев, ногтей, волос, всех тканей и органов;



— энергетическая. Способность молекул белков к окислению с освобождением необходимой для жизнедеятельности организма энергии;



— сократительная. Актин и миозин — белки, входящие в состав мышечных волокон и обеспечивающие их сокращение вследствие способности молекул этих белков к денатурации;



— двигательная. Передвижение ряда одноклеточных организмов, а также сперматозоидов при помощи ресничек и жгутиков, в состав которых входят белки;



— транспортная. Например, гемоглобин — белок, входящий в состав эритроцитов и обеспечивающий перенос кислорода и углекислого газа;



— запасающая. Накопление белков в организме в качестве запасных питательных веществ, например в яйце, молоке, семенах растений;



— защитная. Антитела, фибриноген, тромбин — белки, участвующие в выработке иммунитета и свертывании крови;



— регуляторная. Гормоны — вещества, обеспечивающие наряду с нервной системой гуморальную регуляцию функций организма. Роль гормона инсулина в регуляции содержания сахара в крови.






Составьте схему цепей питания наземной экосистемы, компонентами которой являются растения, ястреб, кузнечики, ящерицы. Укажите, какой компонент данной цепи наиболее часто встречается в других цепях питания.


Цепи питания — пути передачи веществ и энергии в экосистеме. Цепь питания составляет ряд видов, в котором каждое последующее звено служит пищей предыдущему. Цепь питания наземной экосистемы: растения —»- кузнечики —»- ящерицы —»- ястреб.



Обычно начальным звеном в различных цепях питания служат растения (цепи выедания).






Организмы-паразиты. Особенности строения и жизнедеятельности.


1. Многообразие паразитов, особенности их питания. Влияние на организм хозяина. Паразиты — организмы, использующие другие организмы в качестве места обитания и источника пищи, питаются органическими веществами организма-хозяина или его пищей либо заглатывая и переваривая твердые частицы пищи (аскарида), либо всасывая жидкие органические вещества всей поверхностью тела (бычий цепень) или с помощью специальных органов (клещи, клопы). Примеры паразитов: вирусы, многие бактерии, грибы (головня, спорынья, трутовик), простейшие (малярийный паразит, лямблии), плоские и круглые черви (аскарида, острица, печеночный сосальщик, бычий и свиной цепни, кошачья двуустка, эхинококк), клещи (чесоточный, таежный), насекомые (клопы, блохи, вши). Явление паразитизма среди растений (петров крест, заразиха), позвоночных животных (гнездовой паразитизм у кукушки).



Отрицательное влияние на организм хозяина большинства паразитов (вызывают разнообразные заболевания, разрушают клетки или ткани у хозяина, выделяют в организм хозяина ядовитые вещества).



2. Упрощение организации паразитов, обусловленное обилием пищи, отсутствием в организме хозяина врагов, резких колебаний температуры, влажности. Упрощение организации паразитов в процессе эволюции по сравнению со свободноживущими предками. Исчезновение у многих паразитов органов передвижения, органов чувств, более простое строение нервной системы. В связи с питанием переваренной или полупереваренной пищей упрощение строения пищеварительной системы или вообще ее отсутствие у некоторых видов; всасывание пищи, переваренной хозяином, через поверхность тела.



3. Приспособленность паразитов к жизни в организме хозяина. Формирование у паразитов в процессе эволюции приспособлений, защищающих их от неблагоприятных воздействий среды, например особой оболочки, покрывающей тело червей-паразитов и защищающей их от переваривания пищеварительными соками хозяина, приспособлений, позволяющих червям-паразитам удерживаться в пищеварительном канале, несмотря на сокращение его стенок, движение пищи и пищеварительных соков: удлиненная форма тела, наличие крючков и присосок. Преимущество в выживании и оставлении потомства в процессе эволюции тех особей, у которых такие черты приспособленности были наиболее развиты. Высокая плодовитость паразитов — важная черта приспособленности. Эволюция паразитов в направлении увеличения численности потомства: у ряда паразитов число яиц достигает нескольких сотен тысяч и даже миллионов. Причина большой плодовитости —- гибель многих яиц на ранних стадиях развития от воздействия абиотических и биотических факторов. У паразитов многих видов размножение происходит в организме не только основного, но и промежуточного хозяина. Значительное развитие органов размножения, гермафродитизм.



Упрощение организации паразитов, наличие черт приспособленности к жизни за счет организма хозяина, высокая плодовитость и другие признаки приспособленности к паразитическому образу жизни у червей обеспечивают их выживание.



4. Профилактика глистных заболеваний на основе знаний циклов развития червей-паразитов. Чтобы не заразиться бычьим цепнем, необходимо уничтожать зараженное мясо, хорошо проваривать или прожаривать говядину перед употреблением в пищу.






Химический состав клетки. Роль воды и неорганических веществ в жизнедеятельности клетки.


1. Элементарный состав клетки. Сходство химического состава клеток разных организмов как доказательство их родства. Основные химические элементы, входящие в состав клетки: кислород, углерод, водород, азот, калий, сера, фосфор, хлор, магний, натрий, кальций, железо.



2. Роль различных химических элементов в клетке. Кислород, углерод, водород и азот — основные химические элементы, из которых состоят молекулы органических веществ. Такие элементы, как калий, натрий и хлор, — входят в состав плазмы крови, участвуют в обмене веществ и обеспечивают постоянство внутренней среды организма — гомеостаз.



Сера — элемент, входящий в состав некоторых белков, фосфор входит в состав всех нуклеиновых кислот, магний — хлорофилла, железо — гемоглобина (гемоглобин — белок, входящий в состав эритроцитов и обеспечивающий перенос кислорода и углекислого газа в организме), кальций — костей, раковин моллюсков.



3. Химические вещества, входящие в состав клетки: неорганические (вода, минеральные соли) и органические (углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты, АТФ).



4. Минеральные соли, их роль в клетке. Содержание минеральных солей в клетке в виде катионов (К+, Na+, Ca2+, Mg2+) и анионов (—НРО|~, — Н2РС>4, —СГ, —НСС*з). Уравновешенность содержания катионов и анионов в клетке, обеспечивающая постоянство внутренней среды организма. Примеры: в клетке среда слабощелочная, внутри клетки высокая концентрация ионов К+, а в окружающей клетку среде — ионов Na+. Участие минеральных солей в обмене веществ.



5. Вода. Содержание воды в клетке — от 40 до 98% ее массы. Роль воды в клетке:



— обеспечение упругости клетки. Последствия потери клеткой воды — увядание листьев, высыхание плодов;



— ускорение химических реакций за счет растворения веществ в воде;



— обеспечение перемещения веществ: поступление большинства веществ в клетку и удаление их из клетки в виде растворов;



— обеспечение растворения многих химических веществ (ряда солей, Сахаров);



— участие в ряде химических реакций;



— участие в процессе теплорегуляции благодаря способности к медленному нагреванию и медленному остыванию.






Усложнение организации хордовых в процессе эволюции. Причины эволюции.


1. Первые хордовые. Хрящевые и костные рыбы. Предки хордовых — двусторонне-симметрич-ные животные, похожие на кольчатых червей. Активный образ жизни первых хордовых. Происхождение от них двух групп животных: малоподвижных (в том числе предков современных ланцетников) и свободноплавающих, с хорошо развитым позвоночником, головным мозгом и органами чувств. Происхождение от древних свободноплавающих хордовых предков хрящевых и костных рыб.



2. Более высокий уровень организации костных рыб по сравнению с хрящевыми: наличие плавательного пузыря, более легкого и прочного скелета, жаберных крышек, более совершенного способа дыхания, что позволило костным рыбам широко распространиться в пресных водоемах, морях и океанах.



3. Происхождение древних земноводных. Одна из групп древних костных рыб — кистеперые. В результате наследственной изменчивости и действия естественного отбора формирование у кистеперых рыб расчлененных конечностей, приспособлений к воздушному дыханию, развитие трехкамерного сердца. Происхождение от кистеперых рыб древних земноводных.



4. Происхождение древних пресмыкающихся. Среда обитания древних земноводных — влажные места, берега водоемов. Проникновение в глубь суши их потомков — древних пресмыкающихся, у которых появились приспособления к размножению на суше, вместо слизистой железистой кожи земноводных сформировался роговой покров, предохраняющий тело от высыхания.



5. Происхождение птиц и млекопитающих. Древние пресмыкающиеся — предки древних высших позвоночных — птиц и млекопитающих. Признаки более высокой их организации: высокоразвитая нервная система и органы чувств; четырех-камерное сердце и два круга кровообращения, исключающие смешивание артериальной и венозной крови, более интенсивный обмен веществ; высокоразвитая система органов дыхания; постоянная температура тела, теплорегуляция и др. Более сложное и прогрессивное среди млекопитающих развитие приматов, от которых произошел человек.






Транспорт веществ в живых организмах.


1. Передвижение воды и минеральных веществ в растении. Поглощение воды и минеральных веществ корневыми волосками, расположенными в зоне всасывания корня. Передвижение воды и минеральных веществ по сосудам — проводящей ткани корня, стебля, листа. Сосуды — длинные полые трубки, образованные одним рядом клеток, между которыми растворились поперечные перегородки.



2. Корневое давление — сила, благодаря которой вода и минеральные вещества передвигаются по стеблю в листья. Роль корневого давления в перемещении воды и минеральных веществ из сосудов корня в жилки, а затем в клетки листа. Жилки — сосудисто-волокнистые пучки листа. Испарение воды листьями за счет непрерывного движения воды из корней вверх к листьям. Устьица — щели, ограниченные двумя замыкающими клетками, их роль в испарении воды: периодическое открывание и закрывание в зависимости от условий среды.



3. Сосущая сила, возникающая в результате испарения воды, и корневое давление — причины передвижения минеральных веществ в растении. Путь воды из корня в листья — восходящий ток. Короткий восходящий ток у травянистых растений, длинный — у деревьев. Передвижение воды и минеральных веществ у ели на высоту до 30 м, у эвкалипта — до 100 м. Опыт со срезанной веткой, помещенной в подкрашенную чернилами воду, — доказательство передвижения воды по сосудам древесины.



4. Передвижение органических веществ в растении. Образование органических веществ в клетках растений с хлоропластами в процессе фотосинтеза. Их использование всеми органами в процессе жизнедеятельности: рост, дыхание, движение. Передвижение органических веществ по ситовидным трубкам — живым тонкостенным удлиненным клеткам, соединенным узкими концами, пронизанными порами. Кора дерева, наличие в ней луба с лубяными волокнами и ситовидными трубками. Передвижение органических веществ из листьев во все органы — нисходящий ток. Опыт с окольцованной веткой, помещенной в сосуд с водой, — доказательство передвижения органических веществ по ситовидным трубкам луба.



5. Движение крови в организме человека по двум кругам кровообращения — большому и малому. Поступление крови по большому кругу к клеткам тела, а по малому — в легкие.



6. Большой круг кровообращения. Выталкивание из левого желудочка сердца насыщенной кислородом артериальной крови в аорту, которая разветвляется на артерии. Поступление по ним крови в капилляры — самые мелкие сосуды со множеством отверстий. Отдача кислорода капиллярами клеткам тела и поступление из клеток углекислого газа в капилляры. Насыщение крови в капиллярах углекислым газом, превращение ее в венозную. Движение венозной крови по венам в правое предсердие.



7. Малый круг кровообращения. Выталкивание венозной крови из правого желудочка в легочную артерию, которая разветвляется на множество капилляров, оплетающих легочные пузырьки. Диффузия кислорода из легочных пузырьков в капилляры — превращение венозной крови в артериальную. Поступление углекислого газа из капилляров в легочные пузырьки путем диффузии. Удаление углекислого газа из организма при выдохе. Возвращение по венам малого круга артериальной крови, насыщенной кислородом, в левое предсердие.






Царство растений, их строение и жизнедеятельность. Роль в природе и жизни

1. Характеристика царства растений. Разнообразие растений: водоросли, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные (цветковые), их приспособленность к различным условиям среды. Общие черты растений: растут всю жизнь, практически не перемещаются с одного места на другое. Наличие в клетке прочной оболочки из клетчатки, которая придает ей форму, и вакуолей, заполненных клеточным соком. Главная особенность растений - наличие в их клетках пластид, среди которых ведущая роль принадлежит хлоропластам, содержащим зеленый пигмент - хлорофилл. Способ питания ав-тотрофный: растения самостоятельно создают органические вещества из неорганических с использованием солнечной энергии (фотосинтез).



2. Роль растений в биосфере. Использование солнечной энергии для создания органических веществ в процессе фотосинтеза и выделение при этом кислорода, необходимого для дыхания всех живых организмов. Растения - производители органического вещества, обеспечивающие самих себя, а также животных, грибы, большинство бактерий и человека пищей и заключенной в ней энергией. Роль растений в круговороте углекислого газа и кислорода в атмосфере.






Дыхание организмов, его сущность и значение.


1. Сущность дыхания— окисление органических веществ в клетках с освобождением энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности. Поступление необходимого для дыхания кислорода в клетки тела растений и животных: у растений через устьица, чечевички, трещины в коре деревьев; у животных — через поверхность тела (например, у дождевого червя), через органы дыхания (трахеи у насекомых, жабры у рыб, легкие у наземных позвоночных и человека). Транспорт кислорода кровью и поступление его в клетки различных тканей и органов у многих животных и человека.



2. Участие кислорода в окислении органических веществ до неорганических, освобождение при этом полученной с пищей энергии, использование ее во всех процессах жизнедеятельности. Поглощение кислорода организмом и удаление из него углекислого газа через поверхность тела или органы дыхания — газообмен.



3. Взаимосвязь строения и функций органов дыхания. Приспособленность органов дыхания, например у животных и человека, к выполнению функций поглощения кислорода и выделения углекислого газа: увеличение объема легких человека и млекопитающих животных за счет огромного числа легочных пузырьков, пронизанных капиллярами, возрастание поверхности соприкосновения крови с воздухом, повышение за счет этого интенсивности газообмена. Приспособленность строения стенок дыхательных путей к движению воздуха при вдохе и выдохе, очищению его от пыли (реснитчатый эпителий, наличие хрящей).



4. Газообмен в легких. Обмен газов в организме путем диффузии. Поступление в легкие по артериям малого круга кровообращения венозной крови, содержащей небольшое количество кислорода и большое количество углекислого газа. Проникновение в плазму венозной крови кислорода из легочных пузырьков и капилляров путем диффузии через их тонкие стенки, а затем в эритроциты. Образование непрочного соединения кислорода с гемоглобином — оксигемоглобина. Постоянное насыщение плазмы крови кислородом и одновременное выделение из крови в воздух легких углекислого газа, превращение венозной крови в артериальную.



5. Газообмен в тканях. Поступление по большому кругу кровообращения артериальной, насыщенной кислородом и бедной углекислым газом крови в ткани. Поступление кислорода в межклеточное вещество и клетки тела, где его концентрация значительно ниже, чем в крови. Одновременное насыщение крови углекислым газом, превращение ее из артериальной в венозную. Транспорт углекислого газа, образующего непрочное соединение с гемоглобином, в легкие.






Экология как биологическая наука


Термин "Экология" был введён в 1866 г. немецким ученым зоологом Геккелем..... и тд.


Обмен веществ клетки


Совокупность химических реакций биосинтеза и распада...



Биосинтез белка - одно из наиболее важных свойств живой клетки




Водоросли


Водоросли - это низшие растения, живущие приемущественно в водной среде

Известно около 30000 видов...




рассмотрите несколько растений одного вида. Выявите у них черты сходства.укажите, какие признаки наиболее изменчивы. Объясните, чем обусловлено сходство и различие особей.


Растения одного вида очень сходны между собой, так как они имеют одинаковое число и сходное строение хромосом, отвечающих за наследственность. В то же время растения одного вида благодаря изменчивости различаются между собой размерами листьев, высотой стеблей, длиной корней. Менее изменчиво строение и окраска цветков. Следовательно, наследственность определяет сходство особей вида, а изменчивость — различия между ними.


продемонстрируйте меры первой доврачебной помощи при растяжении связок одного из суставов указательного пальца.


Вначале надо охладить поврежденный сустав, положив на него грелку или полиэтиленовый пакет с холодной водой, льдом или снегом. Через 15— 20 мин туго забинтовать палец с поврежденным суставом и отвести пострадавшего к врачу.






продемонстрируйте меры первой доврачебной помощи при повреждении крупных сосудов руки.


. Вначале необходимо определить тип кровотечения. Если это венозное кровотечение, то кровь темного цвета и вытекает из раны равномерной, непрерывной, не пульсирующей струей. При артериальном кровотечении кровь алого цвета вытекает фонтанирующей струей. При венозном кровотечении надо обработать кожу вокруг раны настойкой йода, закрыть ее чистой марлевой повязкой и наложить давящую повязку, а руку приподнять вверх. Если кровотечение не прекратится, то больного надо направить к врачу. При артериальном кровотечении следует после наложения давящей повязки приподнять руку. При ранении крупных артерий сдавить артерию пальцами выше места повреждения, а затем наложить жгут выше места ранения и затянуть так, чтобы сдавить мягкие ткани и стенки сосудов. Под жгут не забыть положить мягкую ткань и записку с указанием времени наложения жгута. После этого больного направить к врачу.






подсчитайте свой пульс. Определите, имеются ли отклонения от нормы. Поясните ответ.


Найти пульс на поверхности своей лучевой кости и подсчитать число ударов в минуту. Для этого надо прижать пальцем артерию, расположенную под кожей на лучевой кости около кисти, и почувствовать четкие ритмические колебания стенки сосуда — пульс. Затем сосчитать их число за одну минуту. Если получится результат, близкий к среднему значению пульса, то можно сделать вывод о нормальной работе сердца, так как артериальный пульс соответствует каждому сокращению сердца и представляет собой колебания стенок сосуда, вызванные изменением давления крови в сосудах в ритме сокращения сердца.






выполните задание. Истребление волков в ряде районов нашей страны привело к резкому увеличению численности копытных, которые уничтожили некоторые виды кустарников и подрастающих деревьев, как восстановить равновесие в данном сообществе.


Волки — хищники. Они регулируют численность многих копытных — косуль, лосей, оленей и др. Волки — санитары леса, так как нападают прежде всего на больных животных, распознают их по запаху. Истребление волков приводит к увеличению численности животных, которыми они питаются, прежде всего копытных, пищей которым служат древесные растения. Чтобы восстановить равновесие в лесу, необходимо увеличить численность волков до определенного уровня, прекратить их отстрел.








выполните задание. В возрасте 1-2 лет на 1 га леса может рости около 20тыс. растений. Через 100 лет на этой площади остается 400-700 деревьев. Объясните, почему.


Между деревьями происходит межвидовая, внутривидовая борьба и борьба с неблагоприятными условиями. В результате этой борьбы многие деревья погибнут и из 20 000 останется примерно 400—700 взрослых особей. Каждое взрослое дерево занимает больше места, ему необходимо больше питательных веществ, влаги, света.










рассмотрите муляжи шляпочных грибов, найдите среди них съедобные и ядовитые, назовите меры первой доврачебной помощи при отравлении грибами.


Отобрать муляжи ядовитых и съедобных грибов. К ядовитым относятся бледная поганка, ложный опенок, ложная лисичка, мухомор. Ядовитые грибы имеют сходство со съедобными: бледная поганка с шампиньоном, ложный опенок со съедобным опенком, ложная лисичка со съедобной лисичкой. К съедобным относят белый гриб, подберезовик, рыжик, сыроежку, масленок и др. Ложные опята, похожие на съедобные опята, не имеют кольца из пленки на пеньке, а пластинки под шляпкой зеленоватые. Бледная поганка похожа на шампиньон, но у нее нижняя сторона шляпки зеленовато-белая, а у шампиньона розовая. При отравлении грибами надо прочистить желудок и кишечник: искусственно вызвать рвоту, поставить клизму, давать много пить молока или воды с содой.






выполните задание. Подсчитали, что на площади леса в 1га обитает 20 пар насекомоядных птиц и одна пара хищных.школьники повесили на данной территории 60 скворечников. Объясните, нужно ли такое колличество скворечников на данной плдощади.


На 1 га леса нельзя развешивать 60 скворечников, так как если все их заселят птицы и они размножатся, то всем им не хватит пищевых ресурсов, территории для расселения.






выполните задение.в лесу вырубили все дуплистые деревья, после чего крепкие молодые деревья были объедены вредителями, и лес погиб. Объясните, почему.


Вырубка дуплистых деревьев в лесу приводит к нарушению связей между его обитателями, а также к нарушению круговорота веществ. С вырубкой дуплистых деревьев лес покидают многие насекомоядные птицы, заселяющие дупла. Это приводит к увеличению численности насекомых-вредителей, которые повреждают молодые деревья, от чего они могут погибнуть.






заложите опыт, доказывающий необходимость наличия света для процесса фотосинтеза.


Одно растение поставить на свет. А другое в темное помещение.оба растения надо поливать одинакого.через некоторое времяу растения в темном помещении листья станут бледно-зелеными, затем пожелтеют и растение погибнет. пРичина гибели растения-в темноте-отсутствие света, который необходим для образования хлорофила и для фотосинтеза-образовния органических веществ из неорганических сиспользованием энергии света. На свету растение растет нормально.






заложите опыт, доказывающий необходимость наличия воды для проростания семян.


Чтобы доказать необходимость воды для прорастания семян, надо поместить две пробирки с семенами в теплое место. В одной пробирке оставить семена сухими, а в другой смочить. Через несколько суток семена, смоченные водой, прорастут.






заложите опыт, доказывающий необходимость наличия воздуха для проростания семян.


Чтобы показать необходимость воздуха для прорастания семян, надо поместить семена гороха или другого растения в две пробирки (или два стакана) и поставить их в теплое место. В первой пробирке семена надо только смочить, а во второй — залить водой. Через несколько дней семена в первой пробирке прорастут, а во второй — погибнут из-за недостатка воздуха.








используя комнатные растения, укажите черты приспособленности их к выполнению функции воздушного питания.


Орган воздушного питания у растения — лист. Для воздушного питания характерно поглощение листьями углекислого газа через устьица и образование органических веществ; выделение неорганических — углекислого газа и воды с использованием солнечной энергии. Приспособление к поглощению углекислого газа — большая поверхность листовой пластинки, ее плоская форма и множество устьиц. Приспособление к использованию солнечной энергии — прозрачная кожица листа и множество хлоро-пластов в клетках основной ткани.








укажите способы размножения следующих растений: пшеницы, картофеля, земляники.


Для этого надо знать биологию растения. Так, пшеница размножается семенами, картофель — клубнями (видоизмененными подземными побегами), земляника — усами (видоизмененными надземными побегами).








в коллекции грибов найдите трутовик. Объясните, почему его относят к грибам паразитам.




Плодовое тело трутовика находится на коре дерева, оно очень плотное, серо-бурого цвета, состоит из плотно переплетенных нитей — гиф гриба. Грибница трутовика находится внутри стебля дерева, ее нити пронизывают ткани ствола и высасывают из дерева органические и минеральные вещества, воду. Это гриб-паразит.








используя таблицы и рисунки, гербарные экземпляры, опишите приспособление к среде обитания у верблюжьей колючки, клюквы, осота. Объясните, как могли возникнуть эти приспособления.


Верблюжья колючка — растение пустынь и полупустынь произрастает в условиях с недостатком влаги. В процессе исторического развития у этого растения выработались приспособления для добывания и



сохранения влаги: длинные корни, проникающие на глубину 15—20 м и достигающие подземных вод.



Как могло возникнуть такое приспособление к жизни в условиях засухи у верблюжьей колючки? В результате изменчивости одни растения верблюжьей колючки имели более длинные корни, чем другие. Эти растения находились в лучших условиях, поскольку могли достать воду из более глубоких слоев почвы и таким образом выжить. Растения же с более короткими корнями получали меньше воды и чаще погибали. Первые растения верблюжьей колючки давали потомство, среди которого чаще выживали растения с более длинными корнями. Так постепенно, из поколения в поколение шел отбор растений верблюжьей колючки в направлении удлинения корней.










используя таблицы и рисунки, опишите приспособления к жизни в почве у дождевого червя, крота. Обьясните, как могли возникнуть эти приспособления.




Большая плотность почвы (по сравнению с водной и наземно-воздушной средами). В связи с этим обитание в ней высокоспециализированных видов, например обыкновенного крота, у которого в процессе эволюции сформировалось тело, имеющее форму цилиндра, заостренное спереди, покрытое короткой густой шерстью, произошла редукция ушных раковин и органов зрения. Развитие в связи с роющим образом жизни коротких, но сильных передних конечностей, интенсивного обмена веществ. Формирование приспособлений к передвижению в почве (например, хорошо развитых мышц, щетинок - - упругих образований на брюшной стороне каждого членика у дождевого червя — и других особенностей их строения) — основное направление эволюции обитателей почвы. Роль наследственности, изменчивости и естественного отбора в формировании признаков приспособленности к среде.








среди пробирок с семенами выберите ту, в которой находятся семена, высеваемые на глубину 1-2 см. поясните свой выбор.


. Если сеять семена на глубину 1—2 см, то надо выбрать пробирку с мелкими семенами (мака, петрушки, моркови), так как они содержат небольшой запас питательных веществ. Если такие семена посеять глубоко, то развившиеся из них растения не смогут пробиться к свету из-за недостатка питательных веществ. На глубину 6—7 см надо сеять более крупные семена (кукурузы, бобов, гороха), так как в них содержится достаточное количество питательных веществ для появления проростков на поверхности почвы.








среди нескольких комнатных растений найдите однодольное и двудольное, назовите их отличительные признаки.


Рассмотрите комнатные растения. Как правило, у двудольных растений листья имеют сетчатое жилкование, а у однодольных — дуговое или параллельное. Нередко в цветочном горшке заметна луковица однодольного растения (например, у амариллиса, крокуса, нарцисса, тюльпана). Корень однодольных — мочковатый (заметен у злаков, луковиц).








рассмотрите под микроскопом готовый микропрепарат эвглены зеленой. Объясните, почему ботаники относят ее к растениям, а зоологи к животным.


В цитоплазме зеленой эвглены располагаются хло-ропласты, значит, она может, как растения, в процессе фотосинтеза создавать органические вещества из неорганических. В то же время эвглена в темноте может питаться, как животное, всасывая растворы органических веществ.








отличительные признаки живых организпмов.


.1. Живые организмы важный компонент биосферы. Клеточное строение — характерный признак всех организмов, за исключением вирусов.



Наличие в клетках плазматической мембраны, цитоплазмы, ядра. Особенность бактерий: отсутствие оформленного ядра, митохондрий, хлоропластов. Особенности растений: наличие в клетке клеточной стенки, хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, автотрофный способ питания. Особенности животных: отсутствие в клетках хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, оболочки из клетчатки, гетеротрофный способ питания.



2. Наличие в составе живых организмов органических веществ: сахара, крахмала, жира, белка, нуклеиновых кислот и неорганических веществ: воды и минеральных солей. Сходство химического состава у представителей разных царств живой природы.



3. Обмен веществ - - главный признак живого, включающий питание, дыхание, транспорт веществ, их преобразование и создание из них веществ и структур собственного организма, освобождение энергии в одних процессах и использование в других, выделение конечных продуктов жизнедеятельности. Обмен веществами и энергией с окружающей средой.



4. Размножение, воспроизведение потомства — признак живых организмов. Развитие дочернего организма из одной клетки (зиготы при половом размножении) или группы клеток (при вегетативном размножении) материнского организма. Значение размножения в увеличении численности особей вида, их расселении и освоении новых территорий, сохранении сходства и преемственности между родителями и потомством в ряду многих поколений.



5. Наследственность и изменчивость — свойства организмов. Наследственность — свойство организмов передавать присущие им особенности строения и развития потомству. Примеры наследственности: из семян березы вырастают растения березы, у кошки рождаются похожие на родителей котята. Изменчивость — возникновение у потомства новых признаков. Примеры изменчивости: растения березы, выросшие из семян материнского растения одного поколения, различаются по длине и окраске ствола, числу листьев и др.



6. Раздражимость — свойство живых организмов. Способность организмов воспринимать раздражения из окружающей среды и в соответствии с ними координировать свою деятельность, поведение — комплекс приспособительных двигательных реакций, возникающих в ответ на разнообразные раздражения из окружающей среды. Особенности поведения животных. Рефлексы и элементы рассудочной деятельности животных. Поведение растений, бактерий, грибов: разные формы движения — тро-пизмы, настии, таксисы.



Только комплекс всех перечисленных признаков характеризует живые организмы.








рассмотрите под микроскопом микропрепараты клеток различных организмов, определите животную клетку.


Приготовить к работе микроскоп, положить микропрепарат на предметный столик, осветить поле зрения микроскопа, добиться четкого изображения с помощью винтов и рассмотреть клетку. Если в ней отсутствуют оформленное ядро и вакуоли с клеточным соком, то это бактериальная клетка. Если в клетке кроме клеточной мембраны есть толстая оболочка, в цитоплазме видны ядро, хлоропласты и вакуоли с клеточным соком, то это растительная клетка. В животной клетке должны отсутствовать оболочка, хлоропласты и вакуоли с клеточным соком. В грибной клетке есть ядро (в отличие от бактериальной), толстая оболочка (в отличие от животной), нет хлоропластов (в отличие от растительной).








рассмотрите под микроскопом готовые микропрепараты тканий растений. Найдите среди них покровную. Поясните свой выбор.


Приготовить к работе два микроскопа. На предметный столик первого микроскопа положить микропрепарат с одной тканью, а на предметный столик второго микроскопа — другой микропрепарат. Осветить поле зрения микроскопа, перемещением тубуса добиться получения более четкого изображения. Рассмотреть препараты, используя знания признаков покровной ткани, выбрать из них нужный, пояснив при этом, что клетки покровной ткани плотно прилегают друг к другу, имеют утолщенные наружные стенки, что способствует выполнению функции защиты. Расположенные в покровной ткани устьица (две специализированные клетки с устьичной щелью между ними) функционируют в процессах газообмена, фотосинтеза и испарения воды растениями.








иммунитет. борьба с инфекционными заболеваниями. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом.


I. Кожа, слизистые оболочки, выделяемые ими жидкости (слюна, слезы, желудочный сок и др.) — первый барьер в защите организма от микробов. Их функции: служат механической преградой, защитным барьером, предупреждающим попадание микробов в организм; вырабатывают вещества, обладающие противомикробными свойствами.



2. Роль фагоцитов в защите организма от микробов. Проникновение фагоцитов — особой группы лейкоцитов — через стенки капилляров к местам скопления микробов, ядов, чужеродных белков, попавших в организм, обволакивание и переваривание их.



3. Иммунитет. Выработка лейкоцитами антител, которые разносятся кровью по организму, соединяются с бактериями и делают их беззащитными против фагоцитов. Контакт некоторых видов лейкоцитов с болезнетворными бактериями, вирусами, выделение лейкоцитами веществ, которые вызывают их гибель. Наличие в крови этих защитных веществ обеспечивает иммунитет — невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Действие разных антител на микробы.



4. Предупреждение инфекционных заболеваний. Введение в организм человека (как правило, в детском возрасте) ослабленных или убитых возбудителей наиболее распространенных инфекционных заболеваний кори, коклюша, дифтерии, полиомиелита и др. — для предупреждения заболевания. Невосприимчивость человека к этим заболеваниям или протекание болезни в легкой форме благодаря выработке в организме антител. При заражении человека инфекционной болезнью введение ему сыворотки крови, полученной от переболевших людей или животных. Содержание в сыворотке антител против той или иной болезни.



5. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом. СПИД — инфекционное заболевание, для которого характерен дефицит иммунитета. ВИЧ — вирус иммунодефицита человека, вызывающий потерю иммунитета, что делает человека беззащитным перед инфекционным заболеванием. Заражение происходит половым путем, а также при переливании крови, содержащей ВИЧ, использование плохо стерилизованных шприцев, при родах (заражение ребенка от матери — носительницы возбудителя СПИДа). В связи с отсутствием эффективного лечения важна профилактика заражения вирусом СПИДа: жесткий контроль донорской крови и кровепрепаратов, использование одноразовых шприцев, исключение беспорядочных половых связей, применение презервативов, ранняя диагностика заболевания.








рассмотрите под микроскопом микропрепараты эпиталеальной и соединительной тканей, выявите их различие.


Приготовить к работе два микроскопа, положить на предметные столики микропрепараты указанных тканей, осветить поле зрения микроскопов, перемещением тубуса винтами добиться четкого изображения. Рассмотреть микропрепараты, сравнить их и указать следующие различия: клетки эпителиальной ткани располагаются плотно, прилегая друг к другу, а в соединительной ткани — рыхло. Межклеточного вещества в эпителиальной ткани мало, а в соединительной много.






приготовьте и рассмотрите под микроскопом микропрепарат(кожицы чешуи лука или листа элодеи). Ззарисуйте клетку и подпишите её части.


На предметное стекло наносят 2—3 капли подкрашенной иодом воды. С белой мясистой чешуи лука снимают небольшую часть прозрачной кожицы и помещают ее на предметное стекло в подкрашенную воду. Расправляют кожицу иглой и накрывают покровным стеклом. Микропрепарат помещают на предметный столик микроскопа, освещают с помощью зеркала и опускают с помощью винтов. Затем поднимают тубус до получения четкого изображения. Просматривают весь препарат, выбирают одну клетку, различают ее части. Затем клетку зарисовывают и делают подписи: оболочка, цитоплазма и ядро.






рассмотрите готовый микропрепарат простейшего и назовите его вид.


Рассмотрите у животного, которое находится в поле зрения микроскопа, форму тела и органоиды передвижения. Если простейшее имеет вид прозрачного бесформенного комочка с большим числом ложноножек, то это обыкновенная амеба. Если животное внешне похоже на туфельку, а тело его покрыто ресничками, то это инфузория-туфелька. У зеленой эвглены постоянная форма тела, органоид передвижения — жгутик, она зеленого цвета, так как в ее цитоплазме расположены хлоропласты.






Определите увеличение школьного микроскопа, подготовьте его к работе.


Увеличение школьного микроскопа определяют путем умножения цифр на объективе и окуляре, указывающих на их увеличение. Для работы с микроскопом его надо поставить штативом к себе, навести зеркалом свет на отверстие предметного столика, положить на столик микропрепарат, закрепить его зажимами, опустить тубус вниз, не повреждая микропрепарат, а затем, глядя в окуляр, медленно с помощью винтов поднять тубус до получения четкого изображения.






Усложнение организации растений в процессе эволюции.Причины эволюции.


1. Водоросли. Одноклеточные водоросли— наиболее простоорганизованные растения. Появление в результате изменчивости и наследственности многоклеточных водорослей, сохранение особей с этой полезной особенностью естественным отбором.



2. Происхождение от древних водорослей более сложных растений — псилофитов, а от них — мхов и папоротников. Появление у мхов органов — стебля и листьев, а у папоротников — корня и более развитой проводящей системы.



3. Происхождение от древних папоротников благодаря наследственности и изменчивости, действию естественного отбора более сложных растений древних голосеменных, у которых появилось семя. В отличие от споры (одной специализированной клетки, из которой развивается новое растение) семя — многоклеточное образование, имеющее сформировавшийся зародыш с запасом питательных веществ и покрытое плотной кожурой. Значительно большая вероятность появления нового растения из семени, чем из споры, имеющей небольшой запас питательных веществ.



4. Происхождение от древних голосеменных более сложных растений — покрытосеменных, у которых появился цветок и плод. Роль плода — защита семени от неблагоприятных условий и увеличение вероятности их широкого распространения в природе.



5. Усложнение строения растений от водорослей до покрытосеменных в течение многих тысячелетий благодаря способности изменяться, передавать изменения по наследству и благодаря действию естественного отбора.


взаимосвязь пластического и энегетического обмена веществ.


1. Постоянное взаимодействие каждого живого организма с окружающей средой. Поглощение из окружающей среды одних веществ и выделение в нее продуктов жизнедеятельности. Обмен веществ между организмом и средой — главный признак живого. Поглощение растениями и некоторыми бактериями из окружающей среды неорганических веществ и энергии солнечного света, использование их на создание органических веществ. Поглощение растениями и животными из окружающей среды кислорода в процессе дыхания и выделение углекислого газа. Получение из окружающей среды животными, грибами, большинством бактерий, человеком органических веществ и запасенной в них энергии.



2. Сущность обмена. Обмен веществ и превращения энергии в клетке — совокупность химических реакций образования органических веществ с использованием энергии и расщепления органических веществ с освобождением энергии.



3. Пластический обмен — совокупность реакций синтеза органических веществ, из которых образуются структуры клетки, обновляется ее состав, а также синтезируются ферменты, необходимые для ускорения химических реакций в клетке. Синтез сложного органического вещества — белка — из менее сложных органических веществ — аминокислот — пример пластического обмена. Роль ферментов в ускорении химических реакций, использование энергии на синтез органических веществ, освобожденной в процессе энергетического обмена.



4. Энергетический обмен — расщепление сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов) до простых веществ (в конечном счете до углекислого газа и воды) с освобождением энергии, используемой в процессах жизнедеятельности. Дыхание — пример энергетического обмена, в процессе которого поступивший из воздуха в клетку кислород окисляет органические вещества и при этом освобождается энергия. Участие в энергетическом обмене ферментов, которые синтезировались в процессе пластического обмена, в ускорении реакций окисления органических веществ.



5. Взаимосвязь пластического и энергетического обмена: пластический обмен поставляет для энергетического обмена органические вещества и ферменты, а энергетический обмен поставляет для пластического — энергию, без которой не могут идти реакции синтеза. Нарушение одного из видов клеточного обмена ведет к нарушению всех процессов жизнедеятельности, к гибели организма.






рассмотрите несколько растений одного вида. Выявите у них черты сходства.укажите, какие признаки наиболее изменчивы. Объясните, чем обусловлено сходство и различие особей.


Растения одного вида очень сходны между собой, так как они имеют одинаковое число и сходное строение хромосом, отвечающих за наследственность. В то же время растения одного вида благодаря изменчивости различаются между собой размерами листьев, высотой стеблей, длиной корней. Менее изменчиво строение и окраска цветков. Следовательно, наследственность определяет сходство особей вида, а изменчивость — различия между ними.


продемонстрируйте меры первой доврачебной помощи при растяжении связок одного из суставов указательного пальца.


Вначале надо охладить поврежденный сустав, положив на него грелку или полиэтиленовый пакет с холодной водой, льдом или снегом. Через 15— 20 мин туго забинтовать палец с поврежденным суставом и отвести пострадавшего к врачу.






продемонстрируйте меры первой доврачебной помощи при повреждении крупных сосудов руки.


. Вначале необходимо определить тип кровотечения. Если это венозное кровотечение, то кровь темного цвета и вытекает из раны равномерной, непрерывной, не пульсирующей струей. При артериальном кровотечении кровь алого цвета вытекает фонтанирующей струей. При венозном кровотечении надо обработать кожу вокруг раны настойкой йода, закрыть ее чистой марлевой повязкой и наложить давящую повязку, а руку приподнять вверх. Если кровотечение не прекратится, то больного надо направить к врачу. При артериальном кровотечении следует после наложения давящей повязки приподнять руку. При ранении крупных артерий сдавить артерию пальцами выше места повреждения, а затем наложить жгут выше места ранения и затянуть так, чтобы сдавить мягкие ткани и стенки сосудов. Под жгут не забыть положить мягкую ткань и записку с указанием времени наложения жгута. После этого больного направить к врачу.






подсчитайте свой пульс. Определите, имеются ли отклонения от нормы. Поясните ответ.


Найти пульс на поверхности своей лучевой кости и подсчитать число ударов в минуту. Для этого надо прижать пальцем артерию, расположенную под кожей на лучевой кости около кисти, и почувствовать четкие ритмические колебания стенки сосуда — пульс. Затем сосчитать их число за одну минуту. Если получится результат, близкий к среднему значению пульса, то можно сделать вывод о нормальной работе сердца, так как артериальный пульс соответствует каждому сокращению сердца и представляет собой колебания стенок сосуда, вызванные изменением давления крови в сосудах в ритме сокращения сердца.






выполните задание. Истребление волков в ряде районов нашей страны привело к резкому увеличению численности копытных, которые уничтожили некоторые виды кустарников и подрастающих деревьев, как восстановить равновесие в данном сообществе.


Волки — хищники. Они регулируют численность многих копытных — косуль, лосей, оленей и др. Волки — санитары леса, так как нападают прежде всего на больных животных, распознают их по запаху. Истребление волков приводит к увеличению численности животных, которыми они питаются, прежде всего копытных, пищей которым служат древесные растения. Чтобы восстановить равновесие в лесу, необходимо увеличить численность волков до определенного уровня, прекратить их отстрел.








выполните задание. В возрасте 1-2 лет на 1 га леса может рости около 20тыс. растений. Через 100 лет на этой площади остается 400-700 деревьев. Объясните, почему.


Между деревьями происходит межвидовая, внутривидовая борьба и борьба с неблагоприятными условиями. В результате этой борьбы многие деревья погибнут и из 20 000 останется примерно 400—700 взрослых особей. Каждое взрослое дерево занимает больше места, ему необходимо больше питательных веществ, влаги, света.










рассмотрите муляжи шляпочных грибов, найдите среди них съедобные и ядовитые, назовите меры первой доврачебной помощи при отравлении грибами.


Отобрать муляжи ядовитых и съедобных грибов. К ядовитым относятся бледная поганка, ложный опенок, ложная лисичка, мухомор. Ядовитые грибы имеют сходство со съедобными: бледная поганка с шампиньоном, ложный опенок со съедобным опенком, ложная лисичка со съедобной лисичкой. К съедобным относят белый гриб, подберезовик, рыжик, сыроежку, масленок и др. Ложные опята, похожие на съедобные опята, не имеют кольца из пленки на пеньке, а пластинки под шляпкой зеленоватые. Бледная поганка похожа на шампиньон, но у нее нижняя сторона шляпки зеленовато-белая, а у шампиньона розовая. При отравлении грибами надо прочистить желудок и кишечник: искусственно вызвать рвоту, поставить клизму, давать много пить молока или воды с содой.






выполните задание. Подсчитали, что на площади леса в 1га обитает 20 пар насекомоядных птиц и одна пара хищных.школьники повесили на данной территории 60 скворечников. Объясните, нужно ли такое колличество скворечников на данной плдощади.


На 1 га леса нельзя развешивать 60 скворечников, так как если все их заселят птицы и они размножатся, то всем им не хватит пищевых ресурсов, территории для расселения.






выполните задение.в лесу вырубили все дуплистые деревья, после чего крепкие молодые деревья были объедены вредителями, и лес погиб. Объясните, почему.


Вырубка дуплистых деревьев в лесу приводит к нарушению связей между его обитателями, а также к нарушению круговорота веществ. С вырубкой дуплистых деревьев лес покидают многие насекомоядные птицы, заселяющие дупла. Это приводит к увеличению численности насекомых-вредителей, которые повреждают молодые деревья, от чего они могут погибнуть.






заложите опыт, доказывающий необходимость наличия света для процесса фотосинтеза.


Одно растение поставить на свет. А другое в темное помещение.оба растения надо поливать одинакого.через некоторое времяу растения в темном помещении листья станут бледно-зелеными, затем пожелтеют и растение погибнет. пРичина гибели растения-в темноте-отсутствие света, который необходим для образования хлорофила и для фотосинтеза-образовния органических веществ из неорганических сиспользованием энергии света. На свету растение растет нормально.






заложите опыт, доказывающий необходимость наличия воды для проростания семян.


Чтобы доказать необходимость воды для прорастания семян, надо поместить две пробирки с семенами в теплое место. В одной пробирке оставить семена сухими, а в другой смочить. Через несколько суток семена, смоченные водой, прорастут.






заложите опыт, доказывающий необходимость наличия воздуха для проростания семян.


Чтобы показать необходимость воздуха для прорастания семян, надо поместить семена гороха или другого растения в две пробирки (или два стакана) и поставить их в теплое место. В первой пробирке семена надо только смочить, а во второй — залить водой. Через несколько дней семена в первой пробирке прорастут, а во второй — погибнут из-за недостатка воздуха.








используя комнатные растения, укажите черты приспособленности их к выполнению функции воздушного питания.


Орган воздушного питания у растения — лист. Для воздушного питания характерно поглощение листьями углекислого газа через устьица и образование органических веществ; выделение неорганических — углекислого газа и воды с использованием солнечной энергии. Приспособление к поглощению углекислого газа — большая поверхность листовой пластинки, ее плоская форма и множество устьиц. Приспособление к использованию солнечной энергии — прозрачная кожица листа и множество хлоро-пластов в клетках основной ткани.








укажите способы размножения следующих растений: пшеницы, картофеля, земляники.


Для этого надо знать биологию растения. Так, пшеница размножается семенами, картофель — клубнями (видоизмененными подземными побегами), земляника — усами (видоизмененными надземными побегами).








в коллекции грибов найдите трутовик. Объясните, почему его относят к грибам паразитам.




Плодовое тело трутовика находится на коре дерева, оно очень плотное, серо-бурого цвета, состоит из плотно переплетенных нитей — гиф гриба. Грибница трутовика находится внутри стебля дерева, ее нити пронизывают ткани ствола и высасывают из дерева органические и минеральные вещества, воду. Это гриб-паразит.








используя таблицы и рисунки, гербарные экземпляры, опишите приспособление к среде обитания у верблюжьей колючки, клюквы, осота. Объясните, как могли возникнуть эти приспособления.


Верблюжья колючка — растение пустынь и полупустынь произрастает в условиях с недостатком влаги. В процессе исторического развития у этого растения выработались приспособления для добывания и



сохранения влаги: длинные корни, проникающие на глубину 15—20 м и достигающие подземных вод.



Как могло возникнуть такое приспособление к жизни в условиях засухи у верблюжьей колючки? В результате изменчивости одни растения верблюжьей колючки имели более длинные корни, чем другие. Эти растения находились в лучших условиях, поскольку могли достать воду из более глубоких слоев почвы и таким образом выжить. Растения же с более короткими корнями получали меньше воды и чаще погибали. Первые растения верблюжьей колючки давали потомство, среди которого чаще выживали растения с более длинными корнями. Так постепенно, из поколения в поколение шел отбор растений верблюжьей колючки в направлении удлинения корней.










используя таблицы и рисунки, опишите приспособления к жизни в почве у дождевого червя, крота. Обьясните, как могли возникнуть эти приспособления.




Большая плотность почвы (по сравнению с водной и наземно-воздушной средами). В связи с этим обитание в ней высокоспециализированных видов, например обыкновенного крота, у которого в процессе эволюции сформировалось тело, имеющее форму цилиндра, заостренное спереди, покрытое короткой густой шерстью, произошла редукция ушных раковин и органов зрения. Развитие в связи с роющим образом жизни коротких, но сильных передних конечностей, интенсивного обмена веществ. Формирование приспособлений к передвижению в почве (например, хорошо развитых мышц, щетинок - - упругих образований на брюшной стороне каждого членика у дождевого червя — и других особенностей их строения) — основное направление эволюции обитателей почвы. Роль наследственности, изменчивости и естественного отбора в формировании признаков приспособленности к среде.








среди пробирок с семенами выберите ту, в которой находятся семена, высеваемые на глубину 1-2 см. поясните свой выбор.


. Если сеять семена на глубину 1—2 см, то надо выбрать пробирку с мелкими семенами (мака, петрушки, моркови), так как они содержат небольшой запас питательных веществ. Если такие семена посеять глубоко, то развившиеся из них растения не смогут пробиться к свету из-за недостатка питательных веществ. На глубину 6—7 см надо сеять более крупные семена (кукурузы, бобов, гороха), так как в них содержится достаточное количество питательных веществ для появления проростков на поверхности почвы.








среди нескольких комнатных растений найдите однодольное и двудольное, назовите их отличительные признаки.


Рассмотрите комнатные растения. Как правило, у двудольных растений листья имеют сетчатое жилкование, а у однодольных — дуговое или параллельное. Нередко в цветочном горшке заметна луковица однодольного растения (например, у амариллиса, крокуса, нарцисса, тюльпана). Корень однодольных — мочковатый (заметен у злаков, луковиц).








рассмотрите под микроскопом готовый микропрепарат эвглены зеленой. Объясните, почему ботаники относят ее к растениям, а зоологи к животным.


В цитоплазме зеленой эвглены располагаются хло-ропласты, значит, она может, как растения, в процессе фотосинтеза создавать органические вещества из неорганических. В то же время эвглена в темноте может питаться, как животное, всасывая растворы органических веществ.








отличительные признаки живых организпмов.


.1. Живые организмы важный компонент биосферы. Клеточное строение — характерный признак всех организмов, за исключением вирусов.



Наличие в клетках плазматической мембраны, цитоплазмы, ядра. Особенность бактерий: отсутствие оформленного ядра, митохондрий, хлоропластов. Особенности растений: наличие в клетке клеточной стенки, хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, автотрофный способ питания. Особенности животных: отсутствие в клетках хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, оболочки из клетчатки, гетеротрофный способ питания.



2. Наличие в составе живых организмов органических веществ: сахара, крахмала, жира, белка, нуклеиновых кислот и неорганических веществ: воды и минеральных солей. Сходство химического состава у представителей разных царств живой природы.



3. Обмен веществ - - главный признак живого, включающий питание, дыхание, транспорт веществ, их преобразование и создание из них веществ и структур собственного организма, освобождение энергии в одних процессах и использование в других, выделение конечных продуктов жизнедеятельности. Обмен веществами и энергией с окружающей средой.



4. Размножение, воспроизведение потомства — признак живых организмов. Развитие дочернего организма из одной клетки (зиготы при половом размножении) или группы клеток (при вегетативном размножении) материнского организма. Значение размножения в увеличении численности особей вида, их расселении и освоении новых территорий, сохранении сходства и преемственности между родителями и потомством в ряду многих поколений.



5. Наследственность и изменчивость — свойства организмов. Наследственность — свойство организмов передавать присущие им особенности строения и развития потомству. Примеры наследственности: из семян березы вырастают растения березы, у кошки рождаются похожие на родителей котята. Изменчивость — возникновение у потомства новых признаков. Примеры изменчивости: растения березы, выросшие из семян материнского растения одного поколения, различаются по длине и окраске ствола, числу листьев и др.



6. Раздражимость — свойство живых организмов. Способность организмов воспринимать раздражения из окружающей среды и в соответствии с ними координировать свою деятельность, поведение — комплекс приспособительных двигательных реакций, возникающих в ответ на разнообразные раздражения из окружающей среды. Особенности поведения животных. Рефлексы и элементы рассудочной деятельности животных. Поведение растений, бактерий, грибов: разные формы движения — тро-пизмы, настии, таксисы.



Только комплекс всех перечисленных признаков характеризует живые организмы.








рассмотрите под микроскопом микропрепараты клеток различных организмов, определите животную клетку.


Приготовить к работе микроскоп, положить микропрепарат на предметный столик, осветить поле зрения микроскопа, добиться четкого изображения с помощью винтов и рассмотреть клетку. Если в ней отсутствуют оформленное ядро и вакуоли с клеточным соком, то это бактериальная клетка. Если в клетке кроме клеточной мембраны есть толстая оболочка, в цитоплазме видны ядро, хлоропласты и вакуоли с клеточным соком, то это растительная клетка. В животной клетке должны отсутствовать оболочка, хлоропласты и вакуоли с клеточным соком. В грибной клетке есть ядро (в отличие от бактериальной), толстая оболочка (в отличие от животной), нет хлоропластов (в отличие от растительной).








рассмотрите под микроскопом готовые микропрепараты тканий растений. Найдите среди них покровную. Поясните свой выбор.


Приготовить к работе два микроскопа. На предметный столик первого микроскопа положить микропрепарат с одной тканью, а на предметный столик второго микроскопа — другой микропрепарат. Осветить поле зрения микроскопа, перемещением тубуса добиться получения более четкого изображения. Рассмотреть препараты, используя знания признаков покровной ткани, выбрать из них нужный, пояснив при этом, что клетки покровной ткани плотно прилегают друг к другу, имеют утолщенные наружные стенки, что способствует выполнению функции защиты. Расположенные в покровной ткани устьица (две специализированные клетки с устьичной щелью между ними) функционируют в процессах газообмена, фотосинтеза и испарения воды растениями.








иммунитет. борьба с инфекционными заболеваниями. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом.


I. Кожа, слизистые оболочки, выделяемые ими жидкости (слюна, слезы, желудочный сок и др.) — первый барьер в защите организма от микробов. Их функции: служат механической преградой, защитным барьером, предупреждающим попадание микробов в организм; вырабатывают вещества, обладающие противомикробными свойствами.



2. Роль фагоцитов в защите организма от микробов. Проникновение фагоцитов — особой группы лейкоцитов — через стенки капилляров к местам скопления микробов, ядов, чужеродных белков, попавших в организм, обволакивание и переваривание их.



3. Иммунитет. Выработка лейкоцитами антител, которые разносятся кровью по организму, соединяются с бактериями и делают их беззащитными против фагоцитов. Контакт некоторых видов лейкоцитов с болезнетворными бактериями, вирусами, выделение лейкоцитами веществ, которые вызывают их гибель. Наличие в крови этих защитных веществ обеспечивает иммунитет — невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Действие разных антител на микробы.



4. Предупреждение инфекционных заболеваний. Введение в организм человека (как правило, в детском возрасте) ослабленных или убитых возбудителей наиболее распространенных инфекционных заболеваний кори, коклюша, дифтерии, полиомиелита и др. — для предупреждения заболевания. Невосприимчивость человека к этим заболеваниям или протекание болезни в легкой форме благодаря выработке в организме антител. При заражении человека инфекционной болезнью введение ему сыворотки крови, полученной от переболевших людей или животных. Содержание в сыворотке антител против той или иной болезни.



5. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом. СПИД — инфекционное заболевание, для которого характерен дефицит иммунитета. ВИЧ — вирус иммунодефицита человека, вызывающий потерю иммунитета, что делает человека беззащитным перед инфекционным заболеванием. Заражение происходит половым путем, а также при переливании крови, содержащей ВИЧ, использование плохо стерилизованных шприцев, при родах (заражение ребенка от матери — носительницы возбудителя СПИДа). В связи с отсутствием эффективного лечения важна профилактика заражения вирусом СПИДа: жесткий контроль донорской крови и кровепрепаратов, использование одноразовых шприцев, исключение беспорядочных половых связей, применение презервативов, ранняя диагностика заболевания.








рассмотрите под микроскопом микропрепараты эпиталеальной и соединительной тканей, выявите их различие.


Приготовить к работе два микроскопа, положить на предметные столики микропрепараты указанных тканей, осветить поле зрения микроскопов, перемещением тубуса винтами добиться четкого изображения. Рассмотреть микропрепараты, сравнить их и указать следующие различия: клетки эпителиальной ткани располагаются плотно, прилегая друг к другу, а в соединительной ткани — рыхло. Межклеточного вещества в эпителиальной ткани мало, а в соединительной много.






приготовьте и рассмотрите под микроскопом микропрепарат(кожицы чешуи лука или листа элодеи). Ззарисуйте клетку и подпишите её части.


На предметное стекло наносят 2—3 капли подкрашенной иодом воды. С белой мясистой чешуи лука снимают небольшую часть прозрачной кожицы и помещают ее на предметное стекло в подкрашенную воду. Расправляют кожицу иглой и накрывают покровным стеклом. Микропрепарат помещают на предметный столик микроскопа, освещают с помощью зеркала и опускают с помощью винтов. Затем поднимают тубус до получения четкого изображения. Просматривают весь препарат, выбирают одну клетку, различают ее части. Затем клетку зарисовывают и делают подписи: оболочка, цитоплазма и ядро.






рассмотрите готовый микропрепарат простейшего и назовите его вид.


Рассмотрите у животного, которое находится в поле зрения микроскопа, форму тела и органоиды передвижения. Если простейшее имеет вид прозрачного бесформенного комочка с большим числом ложноножек, то это обыкновенная амеба. Если животное внешне похоже на туфельку, а тело его покрыто ресничками, то это инфузория-туфелька. У зеленой эвглены постоянная форма тела, органоид передвижения — жгутик, она зеленого цвета, так как в ее цитоплазме расположены хлоропласты.






Определите увеличение школьного микроскопа, подготовьте его к работе.


Увеличение школьного микроскопа определяют путем умножения цифр на объективе и окуляре, указывающих на их увеличение. Для работы с микроскопом его надо поставить штативом к себе, навести зеркалом свет на отверстие предметного столика, положить на столик микропрепарат, закрепить его зажимами, опустить тубус вниз, не повреждая микропрепарат, а затем, глядя в окуляр, медленно с помощью винтов поднять тубус до получения четкого изображения.






Усложнение организации растений в процессе эволюции.Причины эволюции.


1. Водоросли. Одноклеточные водоросли— наиболее простоорганизованные растения. Появление в результате изменчивости и наследственности многоклеточных водорослей, сохранение особей с этой полезной особенностью естественным отбором.



2. Происхождение от древних водорослей более сложных растений — псилофитов, а от них — мхов и папоротников. Появление у мхов органов — стебля и листьев, а у папоротников — корня и более развитой проводящей системы.



3. Происхождение от древних папоротников благодаря наследственности и изменчивости, действию естественного отбора более сложных растений древних голосеменных, у которых появилось семя. В отличие от споры (одной специализированной клетки, из которой развивается новое растение) семя — многоклеточное образование, имеющее сформировавшийся зародыш с запасом питательных веществ и покрытое плотной кожурой. Значительно большая вероятность появления нового растения из семени, чем из споры, имеющей небольшой запас питательных веществ.



4. Происхождение от древних голосеменных более сложных растений — покрытосеменных, у которых появился цветок и плод. Роль плода — защита семени от неблагоприятных условий и увеличение вероятности их широкого распространения в природе.



5. Усложнение строения растений от водорослей до покрытосеменных в течение многих тысячелетий благодаря способности изменяться, передавать изменения по наследству и благодаря действию естественного отбора.


взаимосвязь пластического и энегетического обмена веществ.


1. Постоянное взаимодействие каждого живого организма с окружающей средой. Поглощение из окружающей среды одних веществ и выделение в нее продуктов жизнедеятельности. Обмен веществ между организмом и средой — главный признак живого. Поглощение растениями и некоторыми бактериями из окружающей среды неорганических веществ и энергии солнечного света, использование их на создание органических веществ. Поглощение растениями и животными из окружающей среды кислорода в процессе дыхания и выделение углекислого газа. Получение из окружающей среды животными, грибами, большинством бактерий, человеком органических веществ и запасенной в них энергии.



2. Сущность обмена. Обмен веществ и превращения энергии в клетке — совокупность химических реакций образования органических веществ с использованием энергии и расщепления органических веществ с освобождением энергии.



3. Пластический обмен — совокупность реакций синтеза органических веществ, из которых образуются структуры клетки, обновляется ее состав, а также синтезируются ферменты, необходимые для ускорения химических реакций в клетке. Синтез сложного органического вещества — белка — из менее сложных органических веществ — аминокислот — пример пластического обмена. Роль ферментов в ускорении химических реакций, использование энергии на синтез органических веществ, освобожденной в процессе энергетического обмена.



4. Энергетический обмен — расщепление сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов) до простых веществ (в конечном счете до углекислого газа и воды) с освобождением энергии, используемой в процессах жизнедеятельности. Дыхание — пример энергетического обмена, в процессе которого поступивший из воздуха в клетку кислород окисляет органические вещества и при этом освобождается энергия. Участие в энергетическом обмене ферментов, которые синтезировались в процессе пластического обмена, в ускорении реакций окисления органических веществ.



5. Взаимосвязь пластического и энергетического обмена: пластический обмен поставляет для энергетического обмена органические вещества и ферменты, а энергетический обмен поставляет для пластического — энергию, без которой не могут идти реакции синтеза. Нарушение одного из видов клеточного обмена ведет к нарушению всех процессов жизнедеятельности, к гибели организма.






Основные направления развития биотехнологии.


1. Биотехнология — целенаправленное использование биологических объектов и процессов в разных отраслях производства: медицине, охране природы. Микроорганизмы, клетки растений, животных — основные объекты биотехнологии. Производство человеком с давних времен сыра, хлебопечение, виноделие, выделка кож на основе использования микроорганизмов.



2. Выращивание бактерий, низших грибов, дрожжей на специальных питательных средах в стерильных условиях, при определенной температуре, реакции среды с целью повышения интенсивности их размножения, ускорения производства витаминов, ферментов, белков, антибиотиков, лимонной, уксусной кислот.



Использование произведенной с помощью микроорганизмов продукции в пищевой промышленности (в качестве пищевых добавок, корма для скота), в здравоохранении (в качестве лекарств), применение ферментов для ускорения процесса производства сыров. Производство с помощью микроорганизмов свыше 150 видов продукции, в том числе ценной аминокислоты — лизина, который не синтезируется в организме человека и животных, а его недостаток в организме задерживает рост. 3. Клеточная инженерия — направление биотехнологии, в основе которого лежит процесс выращивания из отдельной клетки или кусочка ткани целых организмов или большой массы органического вещества. Создание для выращивания клеток специальных условий: особой питательной среды, определенной реакции среды, температуры, влажности, стерильных условий. Возможность получения из небольшой части растения путем выделения и выращивания отдельных клеток до 1 млн растений в год. Использование этого метода в селекции растений для ускорения размножения растений нового сорта и сокращения сроков его выведения с 12 до 4 лет. Нерешенность проблемы выращивания из отдельных клеток организма животного. Выращивание биологической массы женьшеня с помощью клеточной инженерии, сокращение сроков выращивания до 5—6 недель вместо 5—6 лет в природе.



4. Генная инженерия — направление биотехнологии, в основе которого лежит пересадка генов от одного организма к другому, получение организмов с новыми свойствами. Создание с помощью пересадки генов новых сортов растений с ценными для человека признаками, например устойчивого к колорадскому жуку картофеля, высокоурожайных сортов сои и других растений. Возможность пересадки генов человека в клетки микроорганизмов с целью синтеза ими ценных для человека ферментов, гормонов, например инсулина, необходимого больным сахарным диабетом.



5. Клонирование — новое направление в биотехнологии, в основе которого лежит пересадка ядра из клетки тела в яйцеклетку другого организма, пересадка этой яйцеклетки в клетку другого животного с целью получения организма с новыми свойствами. Пример клонирования — получение овечки Доли в Англии.








Экологические факторы, их влияние на организм.


1. Экологические факторы— элементы среды обитания, которые прямо или косвенно связаны с организмами, ее населяющими; их объединение в группы: абиотические, биотические, антропогенные факторы.



Абиотические факторы — факторы неживой природы, среди них химические (например, состав атмосферного воздуха, пресной и соленой воды, содержание в них разнообразных примесей) и физические (температура воздуха, воды, их плотность, давление, господствующие ветры, течения, радиационный фон). Биотические факторы живой природы — животные, растения, грибы, бактерии, оказывающие своей жизнедеятельностью влияние на другие организмы и на неживую природу. Антропогенный фактор (деятельность человека) — фактор, оказывающий наиболее сильное воздействие на организмы и их среду обитания.



2. Взаимосвязь организма и среды его обитания. Поглощение организмами из среды различных веществ: кислорода, углекислого газа, воды, органических и минеральных веществ. Выделение в окружающую среду организмами продуктов обмена. Отрицательное влияние недостатка какого-либо фактора среды (кислорода, воды, света, органических веществ для животных) на жизнедеятельность организмов. Зависимость численности и распределения видов и популяций от абиотических факторов. Биотические факторы как пища, среда обитания для других организмов (растительноядные животные для хищных, хозяева для паразитов). Влияние экологических факторов на размножение организмов (насекомых на опыление растений), их распространение.



3. Приспособленность организмов. Формирование в процессе эволюции у организмов приспособлений к различным экологическим факторам, например к недостатку влаги, тепла, кислорода. Примеры приспособлений: покровительственная окраска и форма тела насекомых, пресмыкающихся, птиц и других животных, благодаря которым они незаметны на окружающем их фоне; восковой налет на листьях некоторых растений, их опушенность, превращение в колючки — защита от чрезмерного испарения воды; обтекаемая форма тела водных животных — приспособление к преодолению сопротивления воды при передвижении. Различные отношения между организмами: конкуренция, симбиоз, хищник — жертва, паразит — хозяин. Примеры: симбиоз ряда шляпочных грибов и деревьев, клубеньковых бактерий и бобовых растений, рака-отшельника и актинии, что приносит пользу обоим организмам; взаимоотношения типа конкуренции (хищник — жертва, паразит — хозяин) способствуют регуляции численности видов и не ведут к гибели всех жертв.






Бактерии, их строение, место в системе органического мира, роль в природе.


1. Бактерии — доядерные организмы (прокариоты). Отсутствие в клетках бактерий оформленного ядра. Наличие нуклеоида, рассеянного в цитоплазме ядерного вещества. Роль нуклеоида в делении бактериальной клетки. Отсутствие в клетках бактерий митохондрий. Особенности строения оболочки (клеточной стенки), ее отличия по химическому составу от растений, грибов, животных. 2. Бактерии — в основном гетеротрофы по способу питания. Подавляющее большинство бактерий — сапрофиты (сапротрофы) — разрушители органических веществ. Существование бактерий — автотрофов, способных образовывать органические вещества из неорганических. Бактерии — паразиты болезнетворные (туберкулезная палочка, дизентерийная палочка и др.). Образование бактериями спор — приспособление к перенесению неблагоприятных условий.



3. Роль бактерий в природе. Участие в круговороте многих химических элементов: углерода, азота, фосфора, железа. Бактерии — разрушители органических веществ до неорганических, важное звено в цепи питания. Роль клубеньковых бактерий в повышении плодородия почвы, улучшении азотного питания растений. Участие бактерий в образовании полезных ископаемых; селитры — ценного азотного удобрения, железных руд, серы и др.






Основные направления эволюции органического мира.


1. Прогрессивный характер развития живой природы, эволюция ее от низших форм к высшим, а также специализация, приспособление видов к конкретным условиям. Главные линии эволюции живого: 1) подъем общей организации (ароморфоз); 2) мелкие эволюционные изменения, приспособление к определенным условиям обитания (идиоадап-тация); 3) эволюционные изменения, ведущие к упрощению организации (дегенерация).



2. Осуществление подъема общей организации организмов за счет крупных эволюционных изменений, повышающих интенсивность их жизнедеятельности, обеспечивающих преимущества в борьбе за существование, освоение новых сред обитания. Примеры данного направления эволюции: появление многоклеточных организмов от одноклеточных, возникновение легких и легочного дыхания у животных, четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих, коры головного мозга у птиц, млекопитающих у человека; возникновение хлорофилла и хлороплас-тов, фотосинтеза у растений, корней, развитой проводящей системы у папоротников, семени у голосеменных, цветка и плода у покрытосеменных.



3. Направление эволюции, способствующее развитию органического мира, на основе мелких эволюционных изменений по пути приспособления к жизни в определенной среде обитания. Например, у одних видов птиц сформировались в процессе эволюции приспособления к полету (стриж, ласточка), у других — к плаванию (пеликан, утка), у третьих — к жизни в лесу (глухарь, серая куропатка); приспособления у разных видов покрытосеменных растений к жизни в разных условиях (кувшинка, рогоз, камыш к жизни в водоемах, на болоте, тюльпан, ковыль — в степи, папоротник — в лесу).



4. Направление эволюции — дегенерация, ведущая к упрощению организации, утрате организмами ряда органов, потерявших свое значение, возникновению приспособлений к специфическим условиям жизни. Наиболее частое проявление дегенерации при переходе к сидячему или паразитическому образу жизни, который не снижает уровень приспособленности организмов к среде обитания, их жизнеспособность. Пример дегенерации: у многих червей-паразитов отсутствует кишечник, но хорошо развиты присоски, при помощи которых они прикрепляются к стенкам кишечника хозяина; хорошо развиты органы размножения, обеспечивающие высокую плодовитость червей-паразитов, большую численность. Растение-паразит — повилика присосками прикрепляется к стеблю других растений, не имеет корней и листьев, питается органическими веществами растения-хозяина.



5. Эволюция видов по пути увеличения их численности, расширения ареала — биологический прогресс. Примеры: развитие серой крысы, колорадского жука, саранчи. Развитие видов по пути сокращения ареала, уменьшения численности — биологический регресс. Примеры: виды слонов, тигров, львов.






Вредные привычки, их отрицательное влияние на организм.


1. Вредные привычки, связанные с употреблением веществ, которые оказывают на человека одурманивающее действие, вызывая состояние эйфории (в переводе «повышенно радостное настроение»): токсикомания, курение, алкоголизм, наркомания.



2. Употребление токсичных веществ — токсикомания. Токсические вещества, пагубно влияющие на организм человека и вызывающие привыкание к ним: табак, вещества хозяйственно-бытового назначения (например, бензин, ацетон, синтетические моющие средства) и другие средства наркотического действия, в том числе лекарственные. Возможные последствия использования токсических веществ подростками даже при первом употреблении: сильная головная боль, тошнота, рвота, одышка, учащенное сердцебиение, усиленное потоотделение, резкое падение кровяного давления, галлюцинации, аллергические реакции у аллергиков, в тяжелых случаях острая кислородная недостаточность в клетках головного мозга и сердечной мышце.



3. Последствия многократного и длительного употребления крепкого чая и кофе в связи с наличием в них активного вещества — кофеина: нарушение сна, потеря аппетита, желудочно-кишечные расстройства, нарушение ритма сердечных сокращений, привыкание к токсическим веществам, которое может при постоянном употреблении перерасти в физическую и психическую зависимость от них.



4. Курение, его отрицательное воздействие на организм. В составе табака около 300 веществ, большинство из них вредно для здоровья: никотин, канцерогенные вещества (т. е. вызывающие злокачественные опухоли), тяжелые металлы и др. Попадание этих веществ при курении в табачный дым, содержание в нем ядовитых газов (сероводорода, угарного и углекислого газа), синильной кислоты и других вредных для организма веществ. Постепенное формирование физической зависимости от табакокурения. Отрицательное воздействие табачного дыма на курильщиков и людей, находящихся с ними в одном помещении.



Появление у курильщиков утреннего кашля, болей в области сердца, желудка, головных болей, потливости, колебаний артериального давления; потеря сна, аппетита; спазмы сосудов, нервозности. Влияние табачного дыма на легочную ткань: потеря ее эластичности, нарушение ферментативных процессов, происходящих в легких. Возможное развитие тяжелых заболеваний: хронического бронхита, инфаркта сердца, рака и др.



Осложнения во время беременности и родов у курящих женщин, увеличение вероятности рождения у них детей с патологическими изменениями (с врожденными пороками сердца, с различными формами эпилепсии, «заячьей» губой и др.). Передача вредных веществ ребенку с молоком матери.



5. Алкоголизм. Отравляющее действие алкоголя на центральную нервную систему, процессы торможения в ней, что приводит к снижению самоконтроля, самообладания, появлению несдержанности, самонадеянности, развязности. Снижение у алкоголиков умственной и физической работоспособности, ухудшение координации движений, ослабление умственных способностей, деградация личности.



Под влиянием алкоголя перерождение клеток печени, образование язвы, рака желудка, заболеваний других внутренних органов.



Развитие в результате привыкания к алкоголю хронического заболевания — алкоголизма. Его симптомы: дрожание рук, а иногда и всего тела, психическое возбуждение, страхи, потеря памяти, нарушение функций жизненно важных органов, повышенное влечение к спиртным напиткам, потеря чувства меры при их употреблении. На последних стадиях развития заболевания включение алкоголя в обмен веществ. Отставание в физическом и умственном развитии детей алкоголиков.



6. Наркомания — болезненное влечение к веществам, обладающим наркотическим действием. Запрещение законом распространения наиболее опасных наркогенных веществ (опиум, гашиш, героин и др.). Быстрое развитие (иногда, после 2—3 приемов) физической и психической зависимости от наркогенных веществ. Тяжелое состояние — «ломка» (болезненность мышц, суставов, озноб, головная боль, слабость и др.) при их отсутствии. Социальная опасность наркомании, способность человека на любые действия, даже тяжелые преступления для получения наркотиков. Необходимость социальной и медицинской помощи для лечения наркомании.






Уровни организации живой природы, их характеристика.


1. Сложная структура живой природы, выделение молекулярного, клеточного, организменно-го, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней. Соподчинение и связь разных уровней организации структур живой природы, изучение их разными областями биологической науки: молекулярной биологией, цитологией, ботаникой, зоологией, анатомией и физиологией человека, экологией и др.



2. Молекулярный, наиболее древний уровень структуры живой природы, граничащий с неживой природой. Изучение химического состава и строения молекул сложных органических веществ, входящих в состав клетки (белков, нуклеиновых кислот и др.). Выявление роли нуклеиновых кислот в хранении наследственной информации, белков — в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности клетки.



3. Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Сложное строение клетки, наличие в ней оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ. Сходное строение и жизнедеятельность клеток организмов растений, животных, грибов и бактерий.



4. Организменный уровень, включающий в себя молекулярный и клеточный. Сходство организмов разных царств живой природы — их клеточное строение, сходное строение клеток и протекающих в них процессов жизнедеятельности. Различия между растениями и животными в строении и способах питания. Связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.



5. Популяционно-видовой — надорганизменный уровень жизни, включающий в себя организменный уровень. Пищевые, территориальные и родственные связи между особями вида, связь их с факторами неживой природы. Приуроченность экологических закономерностей и эволюционных процессов к этому уровню.



6. Биоценотический уровень жизни, представляющий собой сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных различными внутривидовыми и межвидовыми взаимоотношениями, а также факторами неживой природы. Проявление на этом уровне экологических закономерностей и эволюционных процессов.



7. Биосферный — высший уровень организации жизни. Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого населения. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых организмов в нем. Роль солнечной энергии в круговов хранении наследственной информации, белков — в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности клетки.



3. Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Сложное строение клетки, наличие в ней оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ. Сходное строение и жизнедеятельность клеток организмов растений, животных, грибов и бактерий.



4. Организменный уровень, включающий в себя молекулярный и клеточный. Сходство организмов разных царств живой природы — их клеточное строение, сходное строение клеток и протекающих в них процессов жизнедеятельности. Различия между растениями и животными в строении и способах питания. Связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.



5. Популяционно-видовой — надорганизменный уровень жизни, включающий в себя организменный уровень. Пищевые, территориальные и родственные связи между особями вида, связь их с факторами неживой природы. Приуроченность экологических закономерностей и эволюционных процессов к этому уровню.



6. Биоценотический уровень жизни, представляющий собой сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных различными внутривидовыми и межвидовыми взаимоотношениями, а также факторами неживой природы. Проявление на этом уровне экологических закономерностей и эволюционных процессов.



7. Биосферный — высший уровень организации жизни. Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого населения. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых организмов в нем. Роль солнечной энергии в круговов хранении наследственной информации, белков — в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности клетки.



3. Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Сложное строение клетки, наличие в ней оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ. Сходное строение и жизнедеятельность клеток организмов растений, животных, грибов и бактерий.



4. Организменный уровень, включающий в себя молекулярный и клеточный. Сходство организмов разных царств живой природы — их клеточное строение, сходное строение клеток и протекающих в них процессов жизнедеятельности. Различия между растениями и животными в строении и способах питания. Связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.



5. Популяционно-видовой — надорганизменный уровень жизни, включающий в себя организменный уровень. Пищевые, территориальные и родственные связи между особями вида, связь их с факторами неживой природы. Приуроченность экологических закономерностей и эволюционных процессов к этому уровню.



6. Биоценотический уровень жизни, представляющий собой сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных различными внутривидовыми и межвидовыми взаимоотношениями, а также факторами неживой природы. Проявление на этом уровне экологических закономерностей и эволюционных процессов.



7. Биосферный — высший уровень организации жизни. Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого населения. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых организмов в нем. Роль солнечной энергии в круговороте веществ, значение растений и фотосинтеза в поглощении и использовании солнечной энергии для поддержания жизни всего многообразия видов на Земле, сохранения равновесия.






Гигиена умственного и физического труда. Приемы, способствующие повышению его продуктивности.


1. Особенности умственного труда. Основан на знаниях, памяти, мышлении, волевых усилиях, требует незначительной мышечной активности, небольших энергетических затрат (около 13 500 кДж в сутки). Работники умственного труда: ученые, инженеры, техники, врачи, учителя, писатели, художники, артисты, юристы, психологи. Основная задача школьников — получение знаний в процессе умственного труда.



2. Организация умственного труда школьников. Создание оптимальных условий, способствующих повышению работоспособности, развитию ученика, сохранению его здоровья. Соблюдение режима дня: выделение времени для приготовления домашних заданий, отдыха, выполнения обязанностей по дому, прогулки, достаточного по времени сна; разумная организация быта; полноценное сбалансированное питание; организация рабочего места, подбор мебели по росту; забота о сохранении правильной осанки при приготовлении домашних заданий.



3. Особенности физического труда. Большие энергозатраты (при тяжелом немеханизированном труде более 20 000 кДж в сутки), велика роль мышечной работы, возрастание потребности в кислороде в 2—4 раза, частота пульса — до 150 ударов в минуту. Усиление в мышцах обмена веществ, усиление кровотока, более интенсивное функционирование внутренних органов.



Зависимость работоспособности при физическом труде от состояния человека, трудовой нагрузки, от условий труда (температуры и влажности воздуха, шума, организации рабочего времени, чередования труда и отдыха). Уменьшение затрат энергии при повышении работоспособности, приобретении автоматических навыков.



4. Гигиена физического труда. Повышение производительности труда путем автоматизации производства и уменьшения доли тяжелой мышечной работы. Гигиенические правила, позволяющие избежать утомления и улучшить работоспособность: делать перерывы в работе, несколько раз в день менять форму деятельности, делать производственную гимнастику, правильно организовать рабочее место, определить ритм работы (примерно 1ч — врабатывание, 2ч — устойчивая работоспособность, затем утомление, снижение уровня работоспособности). В связи с этим обеденный перерыв через 4 ч, затем продолжение работы. Компенсация больших энергозатрат за счет полноценного питания, включающего белки, жиры, углеводы, витамины. Обеспечение рабочих соками, водой в связи с повышенным выделением пота в процессе физической работы. Полноценный отдых после рабочего дня. Необходимость снижать производственный шум.






Изменения в биосфере под влиянием деятельности человека.


1. Отношение человека к природе как к неиссякаемому источнику, проявляющееся в стремлении добывать больше руды, угля, нефти, строить больше дорог, чтобы обеспечить процветание, прогрессивное развитие общества. Последствия подобного отношения — истощение природных ресурсов.



2. Возобновимые (почва, растительный и животный мир) и невозобновимые (большинство руд, горючие ископаемые) природные ресурсы. Естественное восстановление возобновимых природных ресурсов с учетом непревышения критических пределов их потребления. Значительное уменьшение природных ресурсов (нефти, угля, газа, сокращение запасов меди, свинца, цинка) вследствие интенсивного их потребления.



3. Отрицательные последствия деятельности человека: ежегодное сокращение площади лесов на 2%, уничтожение тропических лесов, опасность их полного исчезновения за 20—30 лет, уничтожение тайги в Сибири за 40—50 лет, снижение численности промысловых животных, запасов рыбы. Снижение плодородия почвы из-за неправильной агротехники, их эрозия, засоление, ежегодные потери десятков миллионов гектар.



4. Загрязнение природной среды. Загрязнение воды, почвы, воздуха вследствие роста промышленного производства, транспорта, сельскохозяйственного производства, выброса вредных веществ и накопление их в природной среде — угроза здоровью человека и жизни большинства видов растений и животных. Кислотные дожди вследствие выброса в атмосферу оксидов азота и серы — причина угнетения растительности, гибели хвойных лесов. Загрязнение почвы соединениями тяжелых металлов (свинца, ртути, кадмия), радиоактивными веществами, включение их в цепи питания, их поступление в организмы растений, животных, человека — причина отравления и генетических уродств. Современное сельскохозяйственное производство — источник мощного загрязнения почвы, насыщения ее удобрениями, ядохимикатами. 5. Планетарное загрязнение природной среды,



способное вызвать изменение климата. Задержка части тепла, излучаемого Землей в космическое пространство, задымление и насыщение атмосферы углекислым газом, частицами пыли — причины парникового эффекта, который может вызвать таяние льдов, затопление больших площадей.



6. Истощение озонового слоя за счет разрушения молекул озона газообразными соединениями (фтора, хлора) — фреонами, используемыми в холодильных агрегатах, в аэрозолях.



7. Снижение биологического разнообразия, сокращение числа видов животных и растений, истребление человеком ряда видов. Изменение природной среды — угроза исчезновения 2/з существующих видов, ежедневное исчезновение нескольких видов растений и животных.



8. Защита природной среды. Рациональное, экологически грамотное природопользование, внедрение в производство экологически оправданных технологий, перестройка сознания людей — основные пути поддержания равновесия в биосфере.






Высшая нервная деятельность человека, социальная обусловленность его поведения.


1. Высшая нервная деятельность (ВНД) — совокупность сложных форм деятельности коры больших полушарий и ближайших к ней подкорковых образований, обеспечивающая взаимодействие организма с окружающей средой. Кора головного мозга и ближайшие к ней подкорковые структуры — материальная основа осуществления сложных реакций, лежащих в основе высшей нервной деятельности. Основа высшей нервной деятельности — рефлексы (безусловные и условные). Выработка в процессе жизнедеятельности организма на базе безусловных новых условных рефлексов, позволяющих ему целесообразно реагировать на внешние раздражители и тем самым приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды. Затухание или исчезновение при изменении среды выработанных ранее рефлексов благодаря торможению.



2. Рассудочная деятельность. Мышление. Элементы рассудочной деятельности у животных (шимпанзе достает высоко подвешенные бананы, поставив один ящик на другой). Прямая зависимость уровня рассудочной деятельности от уровня развития нервной системы. Наибольшее развитие рассудочной деятельности у человека, ее проявление в виде мышления.



3. Особенности ВИД человека. Раздражители для условных рефлексов у человека. Не только факторы внешней среды (тепло, холод, цвет, запах), но и слова, обозначающие тот или иной предмет, явление. Исключительная способность человека (в отличие от животных) воспринимать смысл слова, свойства предметов, явления, человеческие переживания, обобщенно мыслить, общаться друг с другом с помощью речи. Вне общества человек не может научиться говорить, воспринимать письменную и устную речь, изучать опыт, накопленный за долгие годы существования человечества и передавать его потомкам.






Движущие силы эволюции, их взаимосвязь.


1. Учение Ч. Дарвина о движущих силах эволюции. Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.



2. Наследственная изменчивость. Причина наследственных изменений — изменение генов и хромосом, перекомбинация (сочетание) родительских признаков у потомства. Полезные, вредные и нейтральные наследственные изменения. Случайный, ненаправленный характер наследственных изменений. Роль наследственной изменчивости в эволюции: поставка материала для действия естественного отбора.



3. Борьба за существование — сложные взаимоотношения между особями одного вида, разных видов, с факторами неживой природы. Причина борьбы за существование — способность особей к безграничному размножению, увеличению численности и ограниченность ресурсов (пищи, территории и др.) для их существования. Роль борьбы за существование в эволюции: обострение взаимоотношений между особями. Снижение численности особей под влиянием хищников, паразитов, болезнетворных микроорганизмов, недостатка пищи, территории, неблагоприятных погодных условий.



4. Формы борьбы за существование:



— борьба с неблагоприятными условиями неживой природы (абиотическими факторами). Влияние на любой организм неблагоприятных условий: избытка или недостатка влаги, света, повышенной или пониженной температуры воздуха. Пример: гибель или угнетение особей светолюбивого растения в условиях недостаточной освещенности;



— межвидовая борьба за существование — взаимоотношения между особями разных видов. Прямая межвидовая борьба — поедание особями одного вида особей другого вида (отношения «хищник — жертва») или паразитирование на них (отношения «паразит — хозяин»). Косвенная или конкурентная борьба между видами со сходными потребностями, например щукой и окунем, обитающими в одном водоеме и конкурирующими из-за пищи;



— внутривидовая борьба за существование — взаимоотношения между особями одного вида. Наибольшая напряженность внутривидовой борьбы вследствие сходства потребностей у особей одного вида (необходимость сходной пищи, освещенности, почвы и др.).



5. Естественный отбор — процесс выживания особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями и их последующее размножение. Отбор — следствие борьбы за существование, главный фактор эволюции, сохраняющий особей преимущественно с полезными в определенных условиях среды наследственными изменениями. Отбирающий фактор — условия внешней среды: высокая или низкая температура воздуха; избыток или недостаток влаги, света, пищи.



6. Механизм действия естественного отбора:



— появление у особей наследственных изменений (полезных, вредных, нейтральных);



— сохранение в результате борьбы за существование, естественного отбора преимущественно особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями;



— размножение особей с полезными изменениями, увеличение их численности;



— преимущественное выживание особей с изменениями, соответствующими среде обитания, среди потомства, их размножение и передача полезных изменений части потомков;



— распространение полезных в данных условиях среды наследственных изменений.



7. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Неоднородность особей вида вследствие наследственной изменчивости, поставляющей материал для действия борьбы за существование и для естественного отбора. Обострение взаимоотношений между особями в результате борьбы за существование. Сохранение особей преимущественно с полезными наследственными изменениями естественным отбором как следствие борьбы за существование.






Ферменты, их роль в организме.


1. Ферменты — биологически активные органические вещества, которые ускоряют химические реакции в клетке. Зависимость скорости любой химической реакции от свойства химических веществ, их концентрации, температуры среды. Особенности химических веществ клетки: низкая химическая активность и концентрация, сравнительно низкая температура клеточной среды.



2. Особенности химических реакций в клетке — очень большая скорость благодаря участию в них биологических катализаторов — ферментов. Ускорение химических реакций в клетке в десятки миллионов раз за счет участия в них ферментов.



3. Химическая природа ферментов. Белки — обязательная составная часть ферментов. Наличие у ряда ферментов небелковой части, образование соединений белка с витаминами или другими веществами. Все ферменты — белки, но не все белки — ферменты. Значительное превышение ферментом размера вещества, на которое он действует. Пример, молекулярная масса фермента каталазы 250 000, а пероксида водорода, на который он действует, — 34.



4. Механизм действия фермента. Главное условие химических реакций — тесное сближение молекул, участвующих в реакции.



Геометрическое соответствие структуры фермента и вещества, на которое он действует, отвечает этому условию и способствует их сближению. Соответствие структуры фермента и вещества как ключ замку. Нарушение структуры фермента — причина исчезновения его каталитических свойств.



5. Разнообразие ферментов. Огромное разнообразие химических реакций, протекающих в клетках всех организмов. Ускорение каждой химической реакции особым ферментом. Тысячи химических реакций в клетке, их ускорение несколькими тысячами различных ферментов. Так, каждую реакцию обмена веществ катализирует своя группа ферментов: многочисленные реакции пластического обмена — одна группа ферментов, а реакции энергетического обмена — другая группа ферментов.






Вид, его характеристика. Многообразие видов.


1. Вид — совокупность особей, сходных по ряду признаков, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, занимающих в природе определенный ареал и обитающих в сходных экологических условиях. Примеры видов: лютик едкий и лютик кашубский, большой пестрый дятел и малый пестрый дятел.



2. Признаки вида:



— сходство внешнего и внутреннего строения особей вида, например, сходство внешнего и внутреннего строения особей бурого медведя, отличия бурого и белого медведей, относящихся к разным видам;



— сходство процессов жизнедеятельности у особей вида. Например, замедление обмена веществ во время зимнего сна у всех особей бурого медведя;



— способность особей одного вида скрещиваться и давать плодовитое потомство. Нескрещиваемость особей разных видов, отсутствие у них потомства при скрещивании или появление бесплодного потомства. Пример: гибрид зайца-беляка и зайца-русака — заяц-тумак бесплоден;



— определенный набор хромосом, их форма и размеры в клетках организмов каждого вида. Пример:



наличие в клетках человека 46 хромосом (2п = 46), дрозофилы — 8 хромосом (2л = 8);



— определенный ареал (территория), занимаемый видом в природе. Например, обитание белого медведя в Арктике, а бурого медведя — в лесотаеж-ной зоне;



— совокупность факторов внешней среды, определенные экологические условия, в которых существует вид. Например, обитание всех особей лютика кашубского в смешанных и лиственных лесах, а лютика едкого — на увлажненных лугах.



3. Относительность признаков вида. Необходимость учета всей совокупности признаков при определении принадлежности особи к какому-либо виду вследствие относительности каждого отдельно взятого признака. Примеры: появление альбиносов (особей, лишенных пигмента и имеющих белую окраску) у ряда видов, отличающихся внешне от других особей вида; совпадение числа хромосом у отдельных видов; совпадение ареалов разных видов (например, даурской лиственницы и душистого тополя).



4. Многообразие видов. Обитание на Земле около 0,5 млн видов растений, а видов животных примерно в 3—4 раза больше, около 100 тыс. видов грибов и около 25 тыс. видов бактерий.



5. Причины многообразия видов — результат взаимодействия движущих сил эволюции: наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора.






Гормоны, их роль в регуляции деятельности организма.


1. Гормоны — биологически активные вещества, которые выделяются железами внутренней или смешанной секреции непосредственно в кровь или в тканевую жидкость и с током крови разносятся по всему организму. Главные функции гормонов: гуморальная регуляция обмена веществ и других процессов жизнедеятельности в основном путем их воздействия на активность ферментов, обмен витаминов, на рост тканей и всего организма в целом, на активность генов, на формирование пола и размножение, на приспособленность к среде обитания, на поддержание постоянства внутренней среды организма. Высокая биологическая активность гормонов (оказывают воздействие на процессы жизнедеятельности в очень низких концентрациях: 1 г действующего вещества достаточно для того, чтобы вызвать линьку у 2 • 108 особей насекомых), влияние на жизнедеятельность органов, расположенных вдали от места их образования. Специфичность действия гормонов (влияние на строго определенные клетки, ткани, органы), распространение по организму, необходимость их постоянного поступления в кровь в связи с быстрым разрушением. Взаимосвязь гуморальной и нервной регуляции функций в организме.



2. Железы внутренней секреции (гипофиз, щитовидная железа, надпочечники и др.), их значительная роль в регуляции физиологических процессов в организме.



Главная особенность желез внутренней секреции, в отличие от желез внешней секреции, — отсутствие выводных протоков. Поступление гормонов непосредственно в кровь и лимфу, а затем во все органы организма. Контроль нервной системы за деятельностью желез внутренней секреции.



3. Железы смешанной секреции (поджелудочная, половые), выработка ими гормонов. Так, поджелудочная железа вырабатывает не только поджелудочный сок, но и гормоны, регулирующие обмен углеводов. Один из них — инсулин, способствующий превращению избытка сахара в гликоген-углевод, который откладывается в запас в печени и мышцах.



4. Сахарный диабет. Нарушение обмена углеводов при недостатке инсулина в организме человека. Потеря способности поглощать и использовать глюкозу клетками тела, что ведет к истощению организма, к мышечной слабости. Повышение содержания глюкозы в крови больного при сахарном диабете, удаление ее избытка из организма с мочой, постоянная жажда. Необходимость систематического введения инсулина или использования лекарственных препаратов. Диабет — наследственное заболевание.






Загрязнение природной среды мутагенами, его последствия.


1. Мутагены — факторы, вызывающие мутации (рентгеновские лучи и другие виды излучения, различные химические вещества, в том числе алкоголь, никотин, токсические и наркотические вещества).



2. Источники загрязнения окружающей среды мутагенами: промышленные и бытовые отходы, ядерные взрывы, бесконтрольное использование удобрений и ядохимикатов.



3. Последствия загрязнения окружающей среды мутагенами: появление наследственных заболеваний у организмов, в том числе у человека вследствие мутаций.



4. Мутации — стойкие изменения генов и хромосом.



5. Причины мутаций: увеличение или уменьшение набора хромосом (например, вместо двойного набора хромосом в клетках 2п = 18 появление клеток с увеличенным вдвое набором хромосом 4л = 36); изменение числа отдельных хромосом (наличие в ядре на одну хромосому больше или меньше, чем у родительских организмов, например вместо 18 — 17 или 19 хромосом); нарушение структуры хромосом (например, потеря хромосомой какого-либо участка); изменение числа генов и др.



6. Наследственные заболевания человека: болезнь Дауна, обусловленная добавлением одной лишней хромосомы (2п = 47 вместо 2л = 46) и проявляющаяся в задержке умственного развития, врожденных заболеваниях сердца; гемофилия (не свертываемость крови), карликовость, появление лишних пальцев, отсутствие зубов или ногтей.



7. Профилактика наследственных заболеваний. Отказ от вредных привычек, здоровый образ жизни, употребление в пищу экологически чистых продуктов, предотвращение загрязнения окружающей среды путем строительства очистных сооружений, внедрения малоотходных и безотходных технологий.






Лишайники, их строение, место в системе органического мира, роль в природе.


1. Место лишайников в системе органического мира: самостоятельная группа комплексных симби-отических организмов, которых нельзя отнести ни к растениям, ни к животным, ни к грибам. Строение лишайника: тело — слоевище состоит из нитей гриба, между которыми находятся одноклеточные водоросли. Симбиоз гриба и водоросли. Гетероавтотроф-ное питание лишайника: водоросли синтезируют органические вещества из неорганических с использованием солнечной энергии, а гифы гриба поглощают из окружающей среды воду и минеральные соли.



2. Размножение лишайников — вегетативное, частями слоевища. Приспособленность лишайников к обитанию в тех местах, где не могут жить высшие растения: на скалах, камнях, раскаленных песках, на гниющих пнях, стволах деревьев и кустарников. Чувствительность лишайников к загрязнению окружающей среды, поэтому они служат показателем загрязнения атмосферы.



3. Роль лишайников в природе: участвуют в образовании почв, служат кормом для северных оленей. Роль лишайников в жизни человека: сырье для получения красок, дубильных веществ, лакмуса.






Основные методы селекции растений и животных.


1. Селекция — наука о выведении новых сортов растений и пород животных с целью увеличения их продуктивности, повышения устойчивости к болезням, вредителям, приспособления к местным условиям и др.



2. Гибридизация (скрещивание) и искусственный отбор — главные методы селекции растений и животных.



3. Скрещивание как способ увеличения наследственной неоднородности особей сорта или породы, получения исходного материала для искусственного отбора. Виды скрещивания: близкородственное (скрещивание особей одного сорта или породы), неродственное (скрещивание особей разных сортов, пород, разных видов).



4. Искусственный отбор — сохранение селекционером для размножения особей с нужными человеку признаками, не всегда полезными для самого организма, в отличие от естественного отбора, который сохраняет особей с полезными им признаками.



5. Выведение с помощью указанных и новых методов сотен и тысяч сортов культурных растений (пшеницы, кукурузы, огурцов, томатов, сои, картофеля), а также десятков пород животных (крупного рогатого скота, лошадей, свиней, кур, гусей).



6. Необходимость постоянного обновления сортов растений и пород животных в связи с новыми потребностями общества, утрата сортами и породами ценных качеств при их выращивании и разведении.






Характеристика царства грибов.


1. Строение грибов. Грибы — особое царство организмов, имеющих черты сходства и различия как с растениями, так и с животными. Грибы, как и растения, неподвижны, растут в течение всей жизни, всасывают питательные вещества всей поверхностью тела, а не заглатывают их, как животные. Наличие у клетки гриба твердой оболочки, как у растений и бактерий. Отсутствие в клетках грибов хлоро-пластов, в связи с чем в них не происходит фотосинтез. Грибы, как и животные, гетеротрофы (питаются готовыми органическими веществами). Содержание в оболочке клеток грибов хитина, как и в наружном скелете многих животных. Почти все грибы многоклеточные, тело их состоит из тонких нитей — гифов, которые часто ветвятся и образуют мицелий, или грибницу, а у некоторых грибов, например у шляпочных, и плодовые тела, в которых гифы плотно прилегают друг к другу. Сложное строение грибной клетки — наличие оболочки мембраны, цитоплазмы с органоидами и ядра с хромосомами.



2. Жизнедеятельность грибов. Грибы-гетеротро-фы всасывают органические вещества поверхностью гифов. Грибы-сапротрофы питаются органическими соединениями мертвых организмов. Грибы-паразиты используют для питания живые ткани организма хозяина. Симбиоз шляпочных грибов с деревьями — срастание гифов грибов с древесными корнями и образование микоризы. Поглощение грибами воды и раствора минеральных солей из почвы — снабжение ими растений. Использование грибами органических веществ, созданных растениями. Размножение грибов в основном бесполым путем — многочисленными спорами, очень легкими, далеко разносящимися ветром. Прорастание спор в благоприятных условиях и образование грибницы. Вегетативное размножение грибов частями грибницы, а одноклеточных грибов, например дрожжей, — почкованием. Грибам свойственно и половое размножение.



3. Многообразие грибов. Самые высокоорганизованные грибы — шляпочные: белые, подберезовики, опята, маслята, шампиньоны и др. Развитие грибницы в почве, на пнях, в тканях деревьев. Образование плодовых тел на грибнице шляпочных грибов. Быстрый рост при невысокой температуре, большой влажности, притоке воздуха. Съедобные и ядовитые шляпочные грибы (бледная поганка, мухомор, желчный гриб, ложные опята). Необходимость сохранения грибницы при сборе съедобных грибов (белого, подосиновика, сыроежки и др.). Плесневые грибы — небольшие по размерам, нетребовательные к пище и среде обитания, с высокой скоростью размножения, часто поселяющиеся на продуктах питания при хранении их в теплом, сыром месте: мукор, пеницилл. Разрушение ими органических веществ и порча продуктов. Плесневые грибы, поселяющиеся на деревянных постройках, кожаных изделиях, промышленных материалах. Плесневые грибы — возбудители заболеваний растений, животных и человека. Использование плесневых грибов: пеницилла (для производства пенициллина), а также грибов, использующихся для производства витаминов, антибиотиков, лимонной кислоты, сыра. Использование дрожжей в хлебопечении, виноделии, для производства спирта.



4. Роль грибов в природных сообществах. Симбиоз шляпочных грибов с деревьями, роль грибов в водном обмене и минеральном питании растений. Плесневые грибы, выполняющие роль санитаров, разрушают органические вещества мертвых остатков организмов до неорганических веществ. В природных сообществах важна роль грибов — разрушителей органических соединений, что способствует круговороту веществ, значит, и существованию биосферы.






Доказательства происхождения человека от животных.


1. Научное обоснование Ч. Дарвинем идеи происхождения человека от животных на основе установления сходства человека с млекопитающими животными, особенно с человекообразными обезьянами. Утверждение Ч. Дарвина, что современные человекообразные обезьяны не могут быть предками человека.



2. Доказательства происхождения человека от животных: сравнительно-анатомические, эмбриологические , палеонтологические.



3. Сравнительно-анатомические доказательства происхождения человека от млекопитающих животных: человек имеет все признаки класса млекопитающих и относится к этому классу, сходное строение всех систем органов, имеет диафрагму, млечные железы, ушные раковины и др. Наличие у человека рудиментов (развитых у млекопитающих, но атрофированных у человека органов): копчика, аппендикса, остатка третьего века (всего около 90 рудиментов) — доказательство родства человека с животными. Случаи рождения детей с признаками млекопитающих животных — атавизмы (возврат к предкам): с густым волосяным покровом тела, с большим числом сосков, с удлиненным хвостовым отделом позвоночника — доказательство происхождения человека от животных.



4. Эмбриологические доказательства происхождения человека от животных: сходство развития зародышей человека и животных, развитие начинается с одной оплодотворенной клетки, на определенном этапе у зародыша человека закладываются жаберные щели, развит хвостовой отдел позвоночника, мозг месячного эмбриона имеет сходство с мозгом рыбы, а семимесячного — с мозгом обезьяны и др.



5. Сходство строения, жизнедеятельности, поведения человека и человекообразных обезьян. Выражение обезьянами чувства радости, гнева, печали, забота о детенышах, хорошая память, развитая высшая нервная деятельность, использование предметов как орудий труда, сходные с человеком болезни. 6. Палеонтологические доказательства — находки ископаемых остатков предков человека, сходство их строения с современным человеком и человекообразными обезьянами — свидетельство их родства, а также развития предков человека и современных человекообразных обезьян по разным направлениям: по пути все большего формирования человеческих черт у предков человека и узкой специализации человекообразных обезьян к жизни в определенных условиях, к определенному образу жизни.






Факторы, сохраняющие и разрушающие здоровье человека.


1. Здоровье, его значение для жизни и деятельности человека, развития общества. Здоровье человека как его физическое, психическое и социальное благополучие, одна из основных жизненных ценностей, важнейший социальный и экономический фактор. Задача каждого человека — научиться его сохранять.



2. Факторы, сохраняющие здоровье. Общение с природой как средство для снятия нервно-эмоциональных нагрузок, восстановления сил и душевного равновесия человека. Влияние социальной и природной среды. Роль личной и общественной гигиены, рационального режима дня в сохранении здоровья. Значение двигательной активности, чередования умственного и физического труда в повышении работоспособности человека, в активизации защитно-приспособительных реакций организма (выделение биологически активных веществ в тканях и органах, иммунные и воспалительные реакции организма, повышение активности центральной нервной системы, самоочистительные функции кожи и др.). Соблюдение режима дня, труда и отдыха, чередование умственного и физического труда, гигиена сна, дыхания, умеренное полноценное питание — важнейшие факторы сохранения здоровья, нарушение обмена веществ и появление многих заболеваний вследствие недостаточного питания или переедания. Закаливание организма как основа повышения устойчивости к простуде, инфекциям, физическим и нервным перегрузкам. Предупреждение глистных, желудочно-кишечных, сердечно-сосудистых заболеваний, воздушно-капельных инфекций, заболеваний мочевыделительной системы, кожи, ВИЧ-инфекции, нарушения зрения и слуха, травматизма.



3. Факторы, нарушающие здоровье: инфекции, переохлаждение и перегревание организма, неправильное питание, малоподвижный образ жизни, травмы, употребление алкоголя, наркотиков, курение, различного рода облучения, в том числе ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами, умственное и физическое перенапряжение, избыточный производственный и бытовой шум, недостаточный сон, неполноценный отдых.






Многообразие видов — результат эволюции. Редкие и исчезающие виды растений и животных, меры по их сохранению.


1. Эволюция — процесс исторического развития органического мира. Изменение и усложнение растений и животных в течение многих миллионов лет. Вымирание одних видов, выживание других, давших начало новым видам.



2. Многообразие видов растений и животных — результат наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора. Систематика — наука о многообразии органического мира. Вид — основная единица систематики и эволюции. Разнообразие видов растений (0,5 млн) и животных (1,5 млн).



3. Значение видов растений и животных в природе и жизни человека. Многообразие видов — основа существования биосферы. Многообразие видов — богатство нашей планеты, без которого невозможна жизнь человека.



4. Сокращение числа видов растений и животных под влиянием деятельности человека. Редкие и исчезающие виды растений: гусиный лук, орхидея ятрышник, венерин башмачок, купена золотистая, пролеска голубая, безвременник и др. Редкие и исчезающие виды животных: розовая чайка, дрофа, белый журавль, амурский тигр, пятнистый олень и др.



5. Сохранение существующих видов растений и животных, предотвращение их исчезновения в результате деятельности человека. Защита природной среды от загрязнения. Красная книга — перечень редких и исчезающих видов, программа практических мер по их спасению. Заповедники, заказники, ботанические сады, зоопарки, их роль в сохранении видов растений и животных.






Рефлекс — основа нервной деятельности. Безусловные и условные рефлексы, их роль в жизни человека и животных.


1. Рефлекс — основная форма деятельности нервной системы, ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы. Восприятие раздражения из внешней и внутренней среды рецепторами, возникновение в них нервных импульсов, которые по чувствительным нейронам передаются в ЦНС, где поступают на вставочные, затем на исполнительные (двигательные) нейроны, и по ним к исполнительным органам (мышцам, железам и др.). Рефлекторная дуга — путь, по которому нервные импульсы проходят при осуществлении рефлекса. Ее целостность — обязательное условие функционирования рефлекса. Согласованная рефлекторная деятельность — результат взаимодействия в центральной нервной системе процессов возбуждения и торможения. Деление И. П. Павловым рефлексов на условные и безусловные.



2. Безусловные рефлексы — врожденные постоянные реакции на определенные внешние воздействия, присущие всем особям вида, обеспечивающие приспособление организма к постоянным условиям среды. Для их осуществления не требуется дополнительных условий.



3. Условные рефлексы — это приобретенные в течение индивидуальной жизни организма реакции, возникающие в определенных условиях на основе безусловных рефлексов. Различные условные рефлексы у разных особей одного вида. Формирование нервных путей для осуществления временных связей в результате многократного сочетания ранее безразличных раздражителей (например, звонка) с безусловными (например, с пищей). Приспособление организма с помощью условных рефлексов к изменяющимся факторам среды, воздействующим на него.






Приспособленность организмов к среде обитания — результат эволюции.


1. Приспособления — особенности строения, жизнедеятельности, размножения и развития, позволяющие организмам, видам и популяциям выживать в характерной для них среде обитания. Сохранение особей с полезными для них признаками в определенной среде обитания в результате действия естественного отбора. Примеры приспособленности: покровительственная окраска зеленого кузнечика, речного рака, самок открыто гнездящихся птиц делает их незаметными на фоне окружающей среды; предостерегающая окраска клопов-солдатиков и других «несъедобных» животных, не имеющих специальных средств защиты; сходство некоторых видов мух по форме тела и окраске с осами и пчелами, бабочек — с сухими листьями, гусениц — с сучками деревьев; изменение окраски у других животных в разные сезоны года (заяц-беляк). Приспособление растений к перекрестному опылению, к распространению семян плодов и др.



2. Относительный характер приспособленности. Приспособленность к среде обитания носит относительный характер, полезна только в тех условиях, в которых она исторически сформировалась. Крот имеет приспособления к жизни в почве, но на поверхности он беспомощен; медузы приспособлены к жизни в воде, но выброшенные на берег погибают, на яйца аскарид не действуют яды, они не погибают зимой при низких температурах, но солнечные лучи губительны для них; во время линьки речной рак беспомощен, с ним может справиться даже жук-плавунец; гусеницы капустной белянки ядовиты, птицы не едят их, но наездники откладывают яйца в гусениц этой бабочки, личинки наездника, которые выводятся из яиц, питаются гусеницами капустной белянки.



3. Приспособленность организмов к жизни в определенной среде обитания (на примере водных животных). Большая плотность воды по сравнению с наземно-воздушной сферой. В связи с этим обитание в ней высокоспециализированных видов, у которых в процессе эволюции сформировались приспособления, позволяющие уменьшить при движении затраты энергии на сопротивление воды. Так, у рыб обтекаемая форма тела, неподвижное соединение ее отделов (головы, туловища, хвоста), черепицеобразное расположение чешуи, слизь, покрывающая кожу, органы передвижения — плавники. Формирование приспособлений к передвижению в воде — основное направление эволюции видов, населяющих водную среду (тюленей, котиков, китов и др.).






Наследственные заболевания человека, их предупреждение.


1. Материальные основы наследственности человека — 46 хромосом со многими тысячами расположенных в них генов, локализация их в ядре клетки. Изменение структуры, химического состава ружение 47-й хромосомы у больных синдромом Дауна, расположение гена гемофилии, дальтонизма в Х-хромосоме. Изучение однояйцевых близнецов с целью определения роли хромосом и генов с одной стороны и влияния среды, воспитания в проявлении одаренности, предрасположенности к различным заболеваниям — с другой.



6. Предупреждение проявления наследственных заболеваний: генетическая консультация супружеской пары с целью определения степени риска появления детей с отклонениями от нормы; применение лечебных препаратов в раннем возрасте для нормализации процессов жизнедеятельности.



хромосом и генов в половых клетках — причина появления новых признаков у потомства, в том числе и наследственных заболеваний.



2. Причины изменения хромосом и генов, способствующих проявлению наследственных заболеваний у потомства, — загрязнение окружающей среды химическими и радиоактивными веществами, другими мутагенами (веществами, вызывающими мутации — наследственные изменения, связанные с нарушением строения хромосом и генов, процесса образования половых клеток и др.), наркомания, алкоголизм.



3. Изучение наследственности человека с целью выявления наследственных заболеваний, их причин, принятия мер для предупреждения их возникновения, проявления у потомства. Выявление тенденции увеличения от поколения к поколению числа мутаций, отрицательно влияющих на наследственность человека. Раннее распознавание характера заболевания, определения его наследственных основ — необходимое условие профилактики, его лечения.



4. Методы изучения наследственности человека, природы наследственных заболеваний, выявления связи их с нарушениями числа, структуры и химического состава хромосом, генов. Примеры наследственных заболеваний: болезнь Дауна, гемофилия, дальтонизм и др., а также наследственная предрасположенность к туберкулезу, шизофрении, эпилепсии и др. Выявление около 100 аномалий, связанных с нарушением числа или структуры хромосом, изменением состава генов.



5. Разнообразие методов изучения наследственности человека. Изучение родословных людей, в семьях которых обнаружены различные наследственные заболевания. Выявление наследственного характера заболеваний: гемофилии (несвертываемость крови), дальтонизма (неразличение ряда цветов, например коричневого и зеленого), болезни Дауна. Изучение числа и строения хромосом, обна-






Строение и жизнедеятельность растительной и животной клеток. Их сходство и различие.


1. Строение растительной и животной клеток. Признаки сходства в строении этих клеток: наличие ядра, цитоплазмы, клеточной мембраны, митохондрий, рибосом, комплекса Гольджи и др. Признаки сходства — доказательство родства растений и животных. Отличия: только растительные клетки имеют твердую оболочку из клетчатки, пластиды, вакуоли с клеточным соком.



2. Функции клеточных структур. Функции оболочки и клеточной мембраны: защита клетки, поступление в нее одних веществ из окружающей среды и выделение других. Выполнение оболочкой функции скелета (постоянная форма клетки). Расположение цитоплазмы между клеточной мембраной и ядром, а в цитоплазме всех органоидов клетки. Функции цитоплазмы: связь между ядром и органоидами клетки, осуществление всех процессов клеточного обмена веществ (кроме синтеза нуклеиновых кислот), расположение в ядре хромосом, в которых хранится наследственная информация о признаках организма, передача хромосом от родителей потомству в результате деления клеток. Роль ядра в управлении синтезом белка клетки и всеми физиологическими процессами. Окисление в митохондриях органических веществ кислородом с освобождением энергии. Синтез в рибосомах молекул белка. Наличие хлоропластов (пластид) в растительных клетках, образование в них органических веществ из неорганических с использованием солнечной энергии (фотосинтез).



3. Жизнедеятельность клетки. Питание, дыхание. Рост. Деление (размножение) клеток. Создание клеточной структуры в процессе питания из органических веществ. Сущность дыхания: окисление органических веществ клетки и освобождение энергии, которая используется в процессах жизнедеятельности. Рост молодых клеток и их старение. Размножение клетки путем деления.






Сходства и отличия человека и млекопитающих животных.


I. Место человека в системе органического мира. Тип хордовых, подтип позвоночных, класс млекопитающих, отряд приматов, вид человек разумный.



2. Сходство человека и млекопитающих животных: четырехкамерное сердце, диафрагма, хорошо развитая кора головного мозга, млечные железы, матка, где происходит развитие плода, теплокровность.



3. Направления эволюции человека: усложнение мозга, форм поведения, формирование признаков, связанных с прямохождением, совершенствованием руки как органа труда.



4. Отличие человека от млекопитающих: развитие головного мозга (по массе в среднем превышает мозг шимпанзе и гориллы в 3—4 раза), прогрессивное развитие областей мозга, связанных с появлением членораздельной речи, усложнение строения аппарата голосообразования, относительное увеличение мозгового отдела черепа и уменьшение лицевого, редукция волосяного покрова, S-образная форма позвоночника с четырьмя изгибами, расширенная форма таза, сводчатая стопа с расширенным большим пальцем, противопоставление большого пальца кисти остальным, развитие специфического для каждого человека узора на пальцах рук.






Учение Ч. Дарвина об эволюции органического мира.


1. Английский ученый Ч. Дарвин — автор эволюционного учения. Материалистическое объяснение Ч. Дарвином причин многообразия видов в природе, их приспособленности к среде обитания. Кругосветное путешествие Ч. Дарвина, изучение им разнообразия видов в природе, анализ методов и достижений селекции — важные условия, обеспечившие успех в разработке эволюционного учения.



2. Обобщение Ч. Дарвином успехов селекции, формулирование вывода о роли наследственной изменчивости организмов и искусственного отбора в создании новых пород животных и сортов растений. Наследственная изменчивость признаков обеспечивала селекционерам возможность отбирать для последующего размножения особей с полезными для человека признаками из поколения в поколение, получения таким путем сортов растений и пород животных с нужными качествами.



3. Движущие силы эволюции органического мира, выявленные Ч. Дарвином: наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор. Раскрытие Ч. Дарвином роли каждого компонента движущих сил эволюции в историческом развитии органического мира, обоснование необходимости их совместного действия в природе.



4. Наследственная изменчивость, ее роль в эволюции. Наследственность — свойство всех организмов сохранять и передавать признаки от родителей потомству. Изменчивость — свойство всех организмов приобретать новые признаки. Изменения, которые передаются по наследству от родителей, называют наследственной изменчивостью. Причины наследственной изменчивости — изменение генов и хромосом в половых клетках. Увеличение наследственной неоднородности особей вида — необходимое условие эффективности естественного отбора, невозможность отбора среди особей со сходными признаками.



5. Борьба за существование. Несоответствие между численностью появляющихся в результате размножения особей вида и средствами к их жизни — причина конкуренции, борьба за существование. Наиболее острая борьба между особями одного вида в связи с одинаковыми потребностями в пище, условиями обитания, например борьба между лосями, питающимися корой деревьев и кустарников. Разные формы борьбы между особями разных видов: между волками и зайцами (хищник — жертва), между лосями и зайцами (конкуренция за пищу). Воздействие на организмы неблагоприятных условий, например засухи, сильных морозов, — также пример борьбы за существование. Выживание или гибель особей в борьбе за существование — результаты, последствия ее проявления.



6. Естественный отбор — главная движущая сила эволюции. Процесс, в результате которого выживают и оставляют потомство особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями, — естественный отбор. Выполнение условиями среды роли отбирающих факторов: сильные ветры на океанических островах — отбирающий фактор для насекомых и птиц; сильные морозы, засуха — факторы отбора растений и животных. Естественный отбор — направляющий фактор эволюции, способствующий сохранению особей лишь с полезными наследственными изменениями для жизни в тех условиях, где он действует, возникновению новых видов, формированию черт приспособленности у организмов. Постоянное, ежечасное действие естественного отбора в направлении совершенствования приспособлений за счет сохранения особей с полезными для них наследственными изменениями, в направлении формирования новых видов.






Характеристика царства животных. Роль животных в биосфере.


1. Характеристика царства животных. Разнообразие животных на Земле: около 2 млн видов. Их широкое расселение, обитание во всех средах: водной, наземно-воздушной, почвенной и в других организмах. Существенные различия в строении и поведении животных. Их общие признаки: активное передвижение большинства животных, питание готовыми органическими веществами, так как они ге-теротрофы: не могут сами создавать органические вещества из неорганических. Отсутствие в клетках целлюлозной оболочки, пластид и вакуолей с клеточным соком (как у растений). Определение принадлежности к царству животных не по одному признаку (например, способу питания), а по группе признаков. Например, коралловые полипы внешне похожи на растения и не могут передвигаться, но по роду других признаков они относятся к животным. 2. Роль в биосфере. Тесная связь животных с растениями и другими организмами, их большая роль в биосфере: опыляют растения, распространяют семена в природе, обогащают почву органическими веществами, а воздух углекислым газом, создавая условия для жизни растений. Животные — организмы-потребители органических веществ, важное звено в цепи питания: преобразуют органические вещества и делают их доступными для потребления другими организмами. Растительноядные животные, питающиеся растениями, нередко являются добычей хищников. Растительноядные и хищные животные могут служить средой обитания для паразитов; трупы животных — пища для организмов-сапротрофов. Выполнение животными, которые питаются трупами других животных, роли санитаров в природе.






Изменения в экосистемах под влиянием деятельности человека.


1. Экосистема — совокупность разных видов, длительное время совместно обитающих на определенной территории, связанных между собой и с компонентами неживой природы обменом веществ и превращениями энергии. Примеры экосистем: водоем, болото, дубрава и др.



2. Разнообразие видов растений, животных и организмов других царств, территориальные (пространственные) и пищевые связи между ними, круговорот веществ, осуществляемый живыми организмами, — основа целостности и продолжительности существования экосистем.



3. Деятельность человека — антропогенный фактор, его воздействие на экосистемы. Сокращение разнообразия видов, численности ряда видов за счет истребления особей, изменения среды их обитания. Уменьшение в связи с этим разнообразия пищевых связей, источников пищи и энергии для обитателей экосистем, чрезмерное изъятие из экосистемы массы органических веществ человеком — одна из причин сокращения биоразнообразия.



4. Загрязнение природной среды отходами производства, пестицидами, мутагенами, бытовыми отходами — причины изменения среды обитания видов в экосистемах, сокращения их численности, опасность исчезновения.



5. Сокращение площади земель, занятых экосистемами, за счет расширения строительства дорог, производственных и жилых зданий, создания агроценозов — причины изменения экосистем под влиянием деятельности человека.



6. Нарушение круговорота веществ в экосистемах за счет чрезмерного изъятия продукции, загрязнения окружающей среды, сокращения площади экосистем — причины глубоких изменений в экосистемах, нарушения их целостности, смены устойчивых экосистем нестабильными.



7. Планирование деятельности человека с учетом экологических закономерностей, необходимости сохранения замкнутого круговорота веществ в экосистемах, биоразнообразия, большого разнообразия цепей питания — важные условия сохранения экосистем.






Особенности скелета человека, связанные с прямо-хождением и трудовой деятельностью.


1. Система опоры и движения. Бе компоненты: скелет и мышцы. Функции скелета в организме: опора тела или его частей, определение формы тела, защита внутренних органов от механических повреждений. Примеры: череп защищает головной мозг, а позвоночник — спинной мозг, грудная клетка защищает сердце, легкие, крупные кровеносные сосуды грудной полости. Прикрепление мышц к костям скелета, их сокращение под влиянием нервных импульсов, изменение взаимного расположения костей. Многообразие движений, совершаемых человеком и млекопитающими животными вследствие сокращения мышц.



2. Сходство скелета человека и млекопитающих животных. Формирование скелета человека и млекопитающих животных из одних и тех же отделов, образованных сходно расположенными костями в них.



3. Особенности строения скелета человека, связанные с прямохождением: позвоночник, имеющий четыре изгиба, грудная клетка, расширенная в стороны, пояс нижних конечностей в виде чаши, кости нижних конечностей более толстые и прочные, чем кости рук, свод стопы. Смягчение толчков при ходьбе благодаря изгибам позвоночника, сводчатой стопе. Пояс нижних конечностей — опора для внутренних органов брюшной полости. Массивные кости нижних конечностей — опора для всего тела. 4. Рука — орган труда. Развитие большого пальца руки и его противопоставление всем остальным, благодаря чему кисть способна выполнять разнообразные и чрезвычайно тонкие трудовые операции.






Вирусы — неклеточная форма жизни, особенности их строения и функционирования. Вирусы — возбудители заболеваний.


1. Вирусы — живые существа или неживые объекты? Особенность — неклеточное строение вирусов; состоят из молекулы ДНК или иРНК, окруженной молекулами белка подобно оболочке.



2. Проявление вирусами признаков жизнедеятельности только в клетках других организмов, отсутствие собственного обмена веществ, способности самостоятельно размножаться вне клеток других организмов, существование в форме кристалла.



3. Вирусы — внутриклеточные паразиты. Механизм их проникновения в клетку хозяина: прикрепление к оболочке клетки-хозяина, ее частичное растворение и проникновение нуклеиновой кислоты внутрь клетки, образование на ее основе новых вирусов, гибель клетки и выход из нее вирусов, заражение ими новых клеток.



4. Вирусы — возбудители многих тяжелых заболеваний: СПИДа, бешенства, полиомиелита, гриппа, оспы и др., инфекционность— характерный признак вирусов.



5. Пути заражения ВИЧ-инфекцией, бешенством, полиомиелитом, оспой и меры профилактики заболеваний, вызываемых вирусами.






Потомство одной пары воробьев за 10 лет теоретически может составить более 200 млрд особей. Объясните, почему этого не происходит в природе.


Теоретически потомство одной пары воробьев за 10 лет может составить более 200 млрд особей. В действительности этого не происходит, так как огромное количество особей гибнет в результате взаимодействия организма с факторами среды, определяющими успех его выживания и размножения. Ч. Дарвин такое взаимодействие каждого организма с факторами среды назвал борьбой за существование. Она определяется количеством пищи, пространством для жизни и для размножения, способностью защитить себя и потомство от врагов, различными неблагоприятными изменениями в природе (морозы, засухи, сильные ветры, град и др.). Вследствие борьбы за существование происходит гибель воробьев, и потомство не может достичь такой высокой численности.






Витамины, их роль в обмене веществ. Способы сохранения витаминов в продуктах питания.


1. Витамины, их роль в организме человека.



Необходимость витаминов — биологически активных органических веществ — для нормальной жизнедеятельности организма человека, кроме белков, жиров, углеводов, воды, минеральных солей. Участие витаминов в биохимических и физиологических процессах как важнейших регуляторах жизнедеятельности. Потеря многими ферментами активности при отсутствии витаминов.



2. Авитаминозы и гипервита минозы. Поступление в организм человека витаминов с растительной и животной пищей. Синтез некоторых витаминов, например витамина D, в организме: образование под действием солнечных лучей в коже вещества, которое затем превращается в витамин D. Появление серьезных заболеваний — авитаминозов (длительный недостаток витаминов) и гипервитаминозов (избыток витаминов в организме). Заболевание цингой при недостатке витамина С, «куриной слепотой» при отсутствии витамина А, рахитом при недостатке витамина D у детей. Витамины должны поступать в организм постоянно и в необходимых дозах.



3. Способы сохранения витаминов в пище. Значительное снижение содержания витаминов в пище при неправильном хранении продуктов и кулинарной обработке. Так, витамин С легко разрушается при нагревании и соприкосновении с кислородом, с металлической посудой. Поэтому овощи надо чистить в момент приготовления пищи, опускать в кипящую воду, варить в эмалированной посуде.






Биотические связи, их роль в экосистеме.


1. Биотические — связи между живыми организмами в экосистеме. Основной вид биотических связей — пищевые связи (цепи питания).



2. Звенья пищевой цепи:



— производители — растения и некоторые бактерии, создающие органические вещества из неорганических;



— потребители — животные, некоторые растения и бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами;



— разрушители — грибы и некоторые бактерии, разрушающие органические вещества до неорганических.



3. Внутривидовые отношения — биотические связи между особями одного вида. Примеры: конкуренция между самцами из-за самки, борьба особей из-за лидерства в группе, забота родителей о потомстве, охрана самцами молодых животных и самок.



4. Межвидовые отношения — биотические связи между особями разных видов (хищничество, конкуренция, паразитизм, симбиоз).



5. Хищничество — прямые пищевые связи между организмами, при которых одни организмы уничтожаются другими организмами. Примеры: поедание лисицей зайцев, синицей — гусениц.



6. Конкуренция — тип взаимоотношений, возникающий между видами со сходными экологическими потребностями из-за пищи, территории и др. Пример: конкуренция между лосями и зубрами, обитающими в одном лесу, из-за пищи. Отрицательное влияние конкуренции на оба к