Вчимо біологію

четвер, 9 листопада 2017 р.

біологія.6 from nosnatali2014

будова головного мозгу from Едуард Танчинець

Заняття 11. Загальна характеристика вітамінів. Жиророзчинні вітаміни: будова, біологічна роль, ознаки гіпо- та авітамінозів - презентацыя до from Ekaterinazlt

Заняття 11. Водорозчинні вітаміни: будова, біологічна роль, ознаки гіпо- та авітамінозів - презентація до заняття from Ekaterinazlt

Заняття 3. Будова і рівні організації білкової молекули - презентація до заняття from Ekaterinazlt

субота, 4 листопада 2017 р.

Біологія

Вступ до біології

Біологія- багатограння наука, яка включає у себе декілька біологічних напрямів, такі як:

Ботаніка- наука про рослини.
Зоологія- наука про тваринний світ.
Антропологія- наука про вимерлих істот.
Вірусологія- наука, що вивчає віруси (згодом ви довідаєтесь чому для вірусів виділяють окрему науку).

За структурою, властивостями і проявами індивідуального життя в біології виділяють:

Морфологію і анатомію- вивчають форми і будову організмів.

Фізіологію- аналізує функції організмів.

Генетику- досліджує закономірності спадковості та мінливості організмів.

Еволюційне вчення- досліджує еволюцію рганічного світу за данними інших наук.

Екологію- вивчає спосіб життя рослин і тварин та їх взаємозв'язок із навколишнвм середовищем.

До біологічних методів дослідження відносять:

Метод спостереження — є основою морфологічних наук, використовується, як на мікроскопічному, так і макроскопічному рівнях. Сутність методу полягає у встановленні індивідуальності об'єкта, що досліджується, без штучного втручання до його процесів життєдіяльності. Зібрана інформація використовується для подальшого дослідження.

Порівняльний метод — використовується для порівняння об'єкта дослідження з подібними об'єктами чи процесами. Він дозволяє відкривати нові види живих істот та класифікувати їх, детально аналізуючи схожі та відмінні риси порівняно з близькими до них формами.

Експериментальний метод — використовується для вивчення об'єктів чи процесів у спеціально створених штучних умовах. На відміну від методу спостереження, експериментальний метод передбачає навмисне втручання експериментатора у природу, що дозволяє встановити наслідки від впливу тих, чи інших факторів на об'єкт дослідження. Метод може застосовуватись як у природних умовах, так і лабораторних.

Моніторинг — це метод постійного спостереження за станом окремих біологічних об'єктів, перебігом певних процесів в окремих екологічних системах, або убіосфері в цілому.

Моделювання — це метод демонстрації та дослідження певних процесів, явищ або організмів за допомогою їх спрощеної імітації. Він дає можливість вивчати об'єкти та процеси, котрі складно чи неможливо відтворити експериментально, або безпосередньо спостерігати.

Статистичний метод — метод оснований на статистичній обробці кількісного матеріалу, зібраного у результаті інших досліджень (спостережень, експериментів, моделювань), що дозволяє його всебічно проаналізувати та встановити певні закономірності. Рі́вні організа́ції живо́ї мате́рії — ієрархічно супідрядні рівні організації біосистем, що відображають рівні їх ускладнення. Найчастіше виділяють шість основних структурних рівнів життя:

Молекулярний

Клітинний- прокаріотичні й еукоріотичні клітини

Організменний- одноклітинні й багатоклітинні організми

Популяційно-видовий- популяції і види

Біогеоценотичний - сукупність популяцій різних видів на певній ділянці суходолу або води

Біосферний- сукупність біогеноценозів У типовому випадку кожен з цих рівнів є системою з підсистем нижчого рівня і підсистемою системи вищого рівня.

Слід підкреслити, що побудова універсального списку рівнів біосистем неможлива. Виділяти окремий рівень організації доцільно в тому випадку, якщо на ньому виникають нові властивості, відсутні у систем нижчого рівня. Наприклад, феномен життя виникає на клітинному рівні, а потенційне безсмертя — на популяційному[1]. При дослідженні різних об'єктів або різних аспектів їх функціонування можуть виділятися різні набори рівнів організації. Наприклад, у одноклітинних організмів клітинний і організменний рівень збігаються. При вивченні проліферації (розмноження) клітин багатоклітинного рівня може бути необхідне виділення окремих тканинного і органного рівнів, так як для тканини і для органу можуть бути характерні специфічні механізми регуляції досліджуваного процесу.

Одним із висновків, що випливають із загальної теорії систем є те, що біосистеми різних рівнів можуть бути подібні у своїх істотних властивостях, наприклад, принципах регуляції важливих для їхнього існування параметрів

Молекулярний рівень організації життя

Молекулярний рівень організації життя

Вивчати біологію ми будемо систематизовано, за рівнем організації живої матерії. І першим ми вивчатимемо Молекулярний рівень.

Хімічні елементи, які входять до складу живих організмів

Науку, яка вивчає хімічні речовини, що входять до складу живих організмів, їх структуру, розподіл, перетворення і функції називають біологічною хімією, або біохімією (від грецьк. bios - життя, хімія). Ця наука почала формуватися наприкінці ХІХ ст. До середини ХХ ст. були відкриті основні класи речовин, що входять до складу живих організмів.

Клітини живих організмів містять майже всі відомі в природі хімічні елементи. За кількісним складом у клітині їх можна розділити на три основні групи: макроелементи, мікроелементи, ультрамікроелементи.

Макроелементи складають основну масу органічних і неорганічних речовин. Чотири хімічні елементи, зокрема оксиген (О), гідроген (Н), карбон (С), нітроген (N), становлять майже 98% і входять до складу органічних сполук. Тому їх ще називають органогенними. Із чим пов'язано кількісне переважання цієї "четвірки"? Організми - складні системи. Це означає, що хімічні сполуки, з яких вони утворені, мають бути дуже різноманітними. Щоб ці сполуки зберігали свої властивості, їм треба мати стійку структуру. Таким чином, зв' язки, за допомогою яких утворюються ці речовини, мають бути міцними. Хімічний зв' язок, який відповідає цим вимогам, ковалентний. Ковалентні зв'язки утворюються внаслідок усуспільнювання двох електронів зовнішнього рівня, по одному від кожного атома. Чим менше діаметр атомів, які утворюють ковалентний зв' язок, тим сильніше взаємодія між ядром та усуспільненими електронами, і тим міцніший цей зв'язок. Саме тому в живих організмах переважають О, С, Н, N1, які легко утворюють ковалентні зв'язки.

До макроелементів також належать фосфор (Р), калій (К), кальцій (Са), магній (М§), натрій (ТЧа), хлор (СІ), сульфур (Б), ферум (Бе). Їхня сумарна частка становить 1,9%.

Мікроелементи є складовими компонентами ферментів, гормонів. Це понад 50 хімічних елементів (бор (В), кобальт (Со), купрум (Си), молібден (Мо), цинк (2п), ванадій (V), іод (I), бром (Бг), манган (Мп)). Вміст їх у клітині - 10- - 10- %.

Вміст ультрамікроелементів ще менший у клітині. Це аурум (Аи), аргентум (А§), платина (Рі), плюмбум (РЬ) тощо.

Усі хімічні елементи, що містяться в клітині живих організмів, входять до складу органічних і неорганічних сполук або перебувають у вигляді йонів. Вони відіграють велику роль у живленні клітин, їхньому рості, побудові тканин та органів, підтримують кислотно-лужну рівновагу, беруть участь в обміні речовин та енергії, у процесах подразнення та збудження клітини.

Неорганічні сполуки: вода і мінеральні солі

Елементи, що входять до складу організмів, можуть бути або складовими частинами різноманітних неорганічних (вода і мінеральні солі) і органічних сполук (білки, вуглеводи, жири, нуклеїнові кислоти, гормони, вітаміни), або знаходитись у формі йонів (К , № , Са , М§ , СІ-, Н2РО4- та ін.).

Найважливішою з неорганічних речовин, що входять до складу живих організмів, є вода - Н2О. Вода є основним середовищем, у якому відбуваються процеси обміну речовин та перетворення енергії.

Виняткове значення води для живих систем пов' язане з будовою її молекул. Молекула води (Н2О) складається з двох атомів гідрогену, які пов'язані міцним полярним ковалентним зв 'язком з атомом оксигену. О - сильніший від Н неметал, через що спільні пари електронів зміщені в молекулі води в його бік. Тому, хоча молекула води загалом незаряджена, біля атома О збирається негативний заряд, а біля атомів Н - позитивний. Молекула води поляризована і є диполем (має і позитивний, і негативний заряди). Протилежні полюси сусідніх молекул води притягуються, утворюючи водневі зв' язки. Це відносно слабкі зв' язки, в 15-20 разів слабші за ковалентні. Саме вони визначають особливе значення води для життя. Молекули води в рідині зв' язані одна з одною і з молекулами розчинених речовин водневими зв' язками. Енергія цих зв' язків невелика, і тому вони швидко руйнуються та легко відновлюються. Завдяки утворенню водневих зв' язків пояснюється сила поверхневого натягу і підняття води по щілинах ґрунту та судинах рослин.

Через те що молекули води є диполями, вони мають унікальну властивість - розчиняти полярні речовини, до яких відносяться іонні сполуки: солі, кислоти, основи (до відома: до неіонних сполук відносяться спирти, цукор). Молекули води ніби "розтягують" молекули полярних речовин. При цьому зростає реакційна здатність розчинених речовин, оскільки їхні молекули або іони набувають можливості вільно рухатись. Речовини, здатні розчинятися у воді, називаються гідрофільними (від грецьк. hydor - вода, phileo - люблю).

Вода як універсальний розчинник відіграє надзвичайно важливу роль у живих організмах, оскільки більшість біохімічних реакцій відбувається у водних розчинах. Надходять речовини у клітини та виводяться з них продукти життєдіяльності також переважно в розчиненому вигляді. Вода бере безпосередню участь у реакціях гідролізу (від грецьк. hydor - вода, lysis - розкладання) - розщеплення органічних сполук з приєднанням до місця розриву іонів молекули води (Н та ОН-).

Речовини, які не взаємодіють з водою, а тому в ній не розчиняються, називаються гідрофобними (від грецьк. hydor - вода, phobos - страх). До гідрофобних речовин належать майже всі жири, деякі білки.

З водою пов'язана також регуляція теплового режиму організмів. їй притаманна велика теплоємність, тобто здатність поглинати тепло за незначних змін власної температури. Завдяки цьому вода запобігає різким змінам температури в клітинах і в організмі в цілому за значних її коливань у навколишньому середовищі. Під час випаровування води організми витрачають багато тепла. Так вони захищають себе від перегрівання. Завдяки високій теплопровідності, вода забезпечує рівномірний розподіл теплоти між тканинами організму, циркулюючи по порожнинах органів і тіла.

Вода може бути в трьох агрегатних станах - твердому (лід), газоподібному (пара), рідкому (рідина). При випаровуванні води багато енергії витрачається на розрив водневих зв' язків між її молекулами. При замерзанні води тепло виділяється. Тому запаси води істотно пом' якшують клімат нашої планети.

Густина води найбільша при 4 С, а густина льоду менша за густину води. Тому водойми промерзають дуже повільно: зверху їх закриває лід, а біля дна довго зберігається шар води з температурою 4 С. Це рятує взимку життя багатьом водним організмам.

Важливе біологічне значення для функціонування організмів має і те, що вода під впливом розчинених у ній речовин може змінювати свої властивості, зокрема температуру замерзання і кипіння. Так, із настанням зими у клітинах морозостійких рослин підвищується концентрація розчинних вуглеводів та інших сполук (наприклад, гліцерину, гліколіпідів). Це перешкоджає переходу води в організмах у кристалічний стан і таким чином запобігає їхній загибелі.

На перебіг біохімічних реакцій у водних розчинах істотно впливає концентрація іонів гідрогену у воді. її оцінюють за водневим показником - рН (значення від'ємного десяткового логарифму концентрації іонів Н ).

У чистій воді концентрація йонів Н становить 1Т0- моль/л. Для чистої води рН = - log (10-7) = 7.

Розчини бувають кислі (рН<7), нейтральні (рН=7), основні (рН>7). Протяжність шкали рН - від 0 до 14. Це логарифмічна шкала, тобто зміна рН на одну одиницю відповідає зміні концентрації іонів Н+ вдесятеро.

Значення рН у клітинах живих організмів близько 7,0. Зміна його на одну-дві одиниці згубна для клітин. Насамперед сталість рН у клітинах підтримується за рахунок буферних властивостей їхнього вмісту. Буферним називають розчин, який містить суміш якоїсь слабкої кислоти та її розчинної солі. Коли кислотність (концентрація йонів Н+) збільшується, вільні аніони, джерелом яких є сіль, легко з' єднуються з вільними іонами Н і видаляють їх із розчину. Коли кислотність знижується, вивільняються додаткові йони Н+. У такий спосіб у буферному розчині підтримується відносно стала концентрація йонів Н+.

Крім води, в організмах є ще неорганічні сполуки - мінеральні солі.

Вони знаходяться у дисоційованому (розчиненому) стані у вигляді катіонів (К+, №+, Са2+, М§2+ та ін.) та аніонів (СІ-, НСО3-, Н2РО 4 , БС^2- та ін.) або перебувають у вигляді твердих сполук (СаСО3, Са3(РО4)2). Різна концентрація К і № поза клітинами та всередині них спричинює виникнення різниці електричних потенціалів на плазматичних мембранах клітини. Це забезпечує транспорт речовин через мембрани.

Вуглеводи. Будова та їх властивості.

Вуглеводи — органічні сполуки зі змішаними функціями, що складаються із карбону, оксигену і гідрогену і за хімічною природою є полігідрокси- альдегідами або кетонами (тобто мають кілька гідроксильних груп і одну карбонільну) або перетворюються у них при гідролізі, більшість вуглеводів мають емпіричну формулу Cn(H2O)m, звідки і походить їхня назва («вуглець» + «вода»). Деякі похідні вуглеводів можуть також містити нітроген, сульфур, фосфор тощо. Вуглеводи є складовою частиною клітин усіх живих організмів і одним із чотирьох найбільших класів біомолекул на ряду із білками, ліпідами і нуклеїновими кислотами.

Три основні групи вуглеводів — це моносахариди, олігосахариди і полісахариди. Перші ще називають простими цукрами, їхні молекули складаються із однієї полігідрокси- альдегідної або кетонної одиниці, що містить переважно від 3-ох до 9-ти атомів карбону. Найпоширенішим у природі моносахаридом є глюкоза.

Прості цукри можуть об'єднуватись у короткі ланцюжки, найчастіше по два (дисахариди), за допомогою глікозидних зв'язківформуючи таким чином олігосахариди. Типовий приклад дисахариду — сахароза (буряковий або тростинний цукор). Олігосахариди із трьома і більше мономерними ланками у клітинах зазвичай не існують самостійно, а входять до складу сполук з невуглеводними речовинами. Низькомолекулярні вуглеводи (тобто моно- й олігосахариди) об'єднують під назвою цукри, більшість індивідуальних сполук цієї групи мають назви із закінченням «-оза». Полісахариди — це полімери 20 і більше моносахаридних одиниць, інколи до кількох тисяч, вони можуть бути лінійними (як целюлоза) або розгалуженими (як глікоген).

Більше ніж половина органічного вуглецю на Землі існує у формі вуглеводів, вони є найпоширенішими органічними сполуками на нашій планеті. Щороку фотосинтезуючі організми перетворюють 100 мільярдів[1] тон вуглекислого газу і води у целюлозу та інші речовини. У рослинах вуглеводи становлять до 80% сухої речовини, в організмі людини і тварини — до 2%[2]. Для більшостігетеротрофів окиснення вуглеводів є центральним шляхом отримання енергії клітинами, так у дієті середньостатистичної людини першочерговим джерелом енергії є крохмаль і цукри. Багато полісахаридів виконують структурну роль — входять до складуклітинних стінок рослин, бактерій і грибів, сполучної тканини тварин. Інші вуглеводні полімери беруть участь у змащенні суглобів, забезпеченні розпізнавання і адгезії між клітинами. Вони також можуть входити до більших комплексів разом із білками чи ліпідами, так званих глікокон'югатів. Два моносахариди пентози — рибоза і дезоксирибоза — є структурними компонентами нуклеїнових кислот.

Ліпіди. Будова та їх властивості.

Ліпі́ди — це група органічних речовин, що входять до складу живих організмів і характеризуються нерозчинністю у водіта розчинністю в неполярних розчинниках, таких як діетилетер, хлороформ та бензен.[1] Це визначення об'єднує велику кількість сполук різних за хімічною природою, зокрема таких як жирні кислоти, воски, фосфоліпіди, стероїди та багато інших. Також різноманітними є і функції ліпідів у живих організмах: жири є формою запасання енергії, фосфоліпіди та стероїди входять до складу біологічних мембран, інші ліпіди, що містяться в клітинах в менших кількостях можуть бути коферментами, світлопоглинаючими пігментами, переносниками електронів, гормонами,вторинними посередниками під час внутрішньоклітинної передачі сигналу, гідрофобними «якорями», що утримуютьбілки біля мембран, шаперонами, що сприяють фолдингу білків, емульгаторами у шлунково-кишковому тракті.[2]

Люди та інші тварини мають спеціальні біохімічні шляхи для біосинтезу та розщеплення ліпідів, проте деякі з цих речовин є незамінними і мусять надходити в організм із їжею, наприклад ω-3 та ω-6 ненасичені жирні кислоти.

Переважна більшість ліпідів у живих організмах належать до однієї із двох груп: запасні, що виконують функцію запасання енергії (переважно триацилгліцероли), та структурні, які беруть участь у побудові клітинних мембран (переважно фосфоліпіди та гілколіпіди, а також холестерол). Проте функції ліпідів не обмежуються тільки цими двома, вони також можуть бути гормонами або іншими сигнальними молекулами, пігментами, емульгаторами, водовідштовхуючими речовинами покривів, забезпечувати термоізоляцію, зміну плавучості тощо.

Білки. Будова та їх властивості.

Білки - це висо-комолекулярні біополімери, мономерами яких є залишки амінокислот (мал.8). Нескінченна різноманітність білкових молекул забезпечується різними комбінаціями залишків лише 20 амінокислот (кількість можливих варіантів у цьому випадку становить приблизно 2 • 1018). Кожен білок характеризується постійним складом амінокислотних залишків та їхньою певною послідовністю.

Усі амінокислоти мають спільну групу атомів. Вона складається з аміногрупи (-NH2), якій притаманні лужні властивості, та карбоксильної групи (—СООН) з кислотними властивостями. Ці групи, як і атом Гідрогену, зв'язані з одним і тим самим атомом Карбону. Групи атомів, за якими амінокислоти розрізняються між собою, називають радикалами, або R-групами.

Двадцять амінокислот, залишки яких входять до складу білків, називають основними.

Існують різні класифікації амінокислот. Зокрема, їх поділяють на замінні та незамінні. Замінні амінокислоти можуть синтезуватись в організмі людини і тварин з продуктівобміну речовин. Натомість незамінні амінокислоти в організмі людини і тварин не синтезуються. Вони надходять разом з їжею. їх синтезують рослини, гриби, бактерії.

Білки, які містять усі незамінні амінокислоти, називають повноцінними, на відміну від неповноцінних, до складу яких не входять ті чи інші незамінні амінокислоти. У таблиці наведено повні та скорочені назви амінокислот.

Яка будова білків?

Амінокислотні залишки у молекулі білка сполучаються між собою міцним ковалентним зв'язком, який виникає між карбоксильною групою однієї амінокислоти і аміногрупою іншої.

Схема будови поліпептидного ланцюга

NH2—CH—COOH

Загальна формула амінокислоти

Назви основних амінокислот та їхні скорочені позначення

Такий тип зв'язку називають пептидним (від грец. пептос — зварений). Структури, які складаються з великої кількості амінокислотних залишків, належать до поліпептидів:

...NH2—CH—CO—NH—CH—CO—NH—CH—COOH...

I I I

R1 R2 R3

Поліпептиди з високою молекулярною масою (понад 6000) називають білками. Вони складаються з одного або кількох поліпептидних ланцюгів, які можуть містити до кількох тисяч амінокислотних залишків.

Відомо чотири рівні структурної організації білків: первинний, вторинний, третинний і четвертинний.

Первинна структура білків визначається якісним і кількісним складом амінокислотних залишків, а також їхньою послідовністю.Часто молекула білка у вигляді ланцюга, складеного з амінокислотних залишків, нездатна виконувати специфічні функції. Для цього вона має набути складнішої просторової структури.

O H

|| |

—C—N—

Схема пептидного зв 'язку

Вторинна структура характеризує просторову організацію білкової молекули, яка повністю або частково закручується в спіраль. Радикали амінокислот (R-групи) при цьому залишаються ззовні спіралі. У підтриманні вторинної структури важлива роль належить водневим зв'язкам, які виникають між атомами Гідрогену NH2-rpynn одного витка спіралі та Оксигену СО-групи іншого.

Третинна структура зумовлена здатністю поліпептидної спіралі закручуватись певним чином у грудку, або глобулу (від лат. глобулюс - кулька). На малюнку 9 наведено схематичну структуру білка міоглобіну. Важлива роль у підтриманні третинної структури належить так званим дисульфідним зв'язкам, які виникають між залишками амінокислоти цистеїну.

Четвертинна структура білків виникає внаслідок об'єднання окремих глобул, які разом утворюють функціональну одиницю. На малюнку 9 схематично зображено четвертинну структуру гемоглобіну, молекула якого складається з чотирьох фрагментів білка міоглобіну. Стабілізація четвертинної структури досягається гідрофобними, електростатичними та іншими взаємодіями, а також водневими зв'язками.

Залежно від конфігурації білки можуть бути фібрилярними та глобулярними. Молекули фібрилярних білків складаються з видовжених, паралельно розташованих поліпептидних ланцюгів. Як правило, ці білки нерозчинні у воді й виконують в організмі структурну функцію (наприклад, кератин входить до складу волосся людини або шерсті тварин). Молекули глобулярних білків складаються зі щільно скручених поліпептидних ланцюгів і за формою нагадують кульку. Ці білки здебільшого розчинні у воді та сольових розчинах. Вони виконують в організмі різноманітні функції (наприклад, гемоглобін забезпечує транспорт газів, пепсин - розщеплення білків їжі).

Залежно від особливостей будови білки поділяють на прості та складні. Прості, або протеїни (від грец. протос — перший), складаються лише з амінокислотних залишків, а складні, або протеїди (від грец. протос та ейдос - вигляд), у своєму складі мають також залишки фосфатної та нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів, атоми Феруму, Цинку, Купруму та ін.

Які властивості білків?

функціональні властивості білків, крім їхнього амінокислотного складу, зумовлені також і послідовністю амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі та його просторовою структурою.

Одна з основних властивостей білків — це їхня здатність під впливом різних факторів (дія концентрованих кислот і лугів, важких металів, високої температури тощо) змінювати свою структуру і властивості. Процес порушення природної структури білків, який супроводжується розгортанням поліпеп-тидного ланцюга без зміни його первинної структури, називають денатурацією (від лат. де - префікс, який означає втрату, і натура - природні властивості). Як правило, денатурація має необоротний характер. Проте на початкових стадіях денатурації за умови припинення дії факторів, що спричиняють цей процес, білок може відновити свій початковий стан. Це явище має назву ренатурації (від лат. ре -префікс, який означає поновлення). У живих організмів відбувається часткова оборотна денатурація білків, пов'язана з виконанням ними певних функцій - забезпеченням рухової активності, передачею в клітини сигналів з довкілля, прискорення біохімічних реакцій тощо.

Процес порушення первинної структури білків називають деструкцією (від лат. деструкціо - руйнування). Він завжди має необоротний характер.

Залежно від розчинності або нерозчинності у воді білки поділяють на гідрофільні та гідрофобні. Серед білків є активні у хімічному відношенні (наприклад, ферменти) і малоактивні. Деякі білки стійкі до дії різних факторів (наприклад, температури, хімічних чинників), інші - нестійкі. Наприклад, кератин, який входить до складу волосся, кігтів, нігтів, копит, здатний витримувати високу й низьку температуру. Натомість білок яйця птахів (овальбумін) при нагріванні змінює свою структуру

Клітинний рівень організації життя

Клітинний рівень організації життя

Цитологія (від грецьк. kytos - клітина, logos - учення) - наука про будову, функціонування та еволюцію клітин різних організмів.

На клітинному рівні організації живих систем у кожній клітині відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії, забезпечуються процеси розмноження і передачі нащадкам спадкової інформації.

Історія вивчення клітин тісно пов'язана з розвитком мікроскопічної техніки, адже неозброєним оком вивчати їх неможливо. Саме тому клітини були описані лише в XVH ст.

Клітини відкрив у 1665 році англійський фізик Роберт Гук (16351703), розглядаючи під мікроскопом тонкий зріз корка. Корок - це покривна тканина рослин з непроникними для води та повітря клітинними стінками та відмерлим клітинним вмістом. Комірки (клітинні стінки), які побачив на зрізі корка Гук, нагадали йому голі монастирські келії, і він назвав їх англійським словом cell - камера, клітка, клітина. Отже, 1665 року Роберт Гук запропонував термін "клітина".

Роберт Гук відкрив клітинну будову рослинних тканин. Однак, у даному випадку він мав справу не з живими клітинами, а лише з їхніми стінками.

Пізніше голландець Антоній Левенгук (1632-1723), удосконаливши мікроскоп, уперше побачив живіодноклітинні істоти (інфузорії, бактерії), спостерігав клітини коренеплоду моркви та клітини деяких інших рослин.

Поступово з удосконаленням мікроскопа, не тільки поглиблювалися і розширювалися знання про будову клітини, але й формувалися уявлення про будову багатоклітинних організмів. До середини ХІХ ст. нагромадилось багато знань про клітину та клітинну будову рослин і тварин. Так, 1831 року англійський ботанік Роберт Броун (1773-1858) описав ядро рослинних клітин.

Німецький ботанік Матіас Шлейден (1804-1881), узагальнивши спостереження своїх попередників, довів, що всі рослини складаються з клітин. Учений вважав, що нові клітини утворюються зі "слизу" всередині старих, причому головну роль у цьому процесі відіграє ядро. Так було доведено, що ядро є обов'язковим компонентом клітин рослин і тварин. Теодор Шванн, порівнявши клітини рослин і тварин, побачив їхню схожість. Ці знання стали основою для створення клітинної теорії (1839 р.) будови живих організмів.

Основні положення клітинної теорії, сформульовані Теодором Шванном:

всі організми складаються з клітин

клітини рослин і тварин подібні за головними рисами

ріст і розвиток організмів пов' язані з утворенням клітин.

Деякі положення клітинної теорії були, із сучасної точки зору, зовсім неправильними. Вважалося, наприклад, що головне в клітині - її оболонка; організм багатоклітинних організмів розглядався як проста сума клітин; до того ж не був з' ясований механізм утворення клітин. Один із цих "недоліків" виправив у 1859 році німецький учений Рудольф Вірхов (1821-1902), який довів, що клітини виникають тільки з клітин-попередників внаслідок їхнього поділу.

Створення клітинної теорії відноситься до числа найбільших відкриттів першої половини ХІХ ст. Клітинна теорія дала поштовх до вивчення загальних властивостей живих організмів, показала глибоку єдність всієї живої природи.

На сучасному етапі розвитку цитології клітинна теорія включає такі положення:

клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів

клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням, будовою, хімічним складом, основними процесами життєдіяльності

кожна нова клітина утворюється тільки в результаті поділу материнської клітини

у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини (спори, зиготи тощо), різні типи клітин формуються завдяки виконанню різних функцій, або їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини і утворюють тканини

у багатоклітинному організмі функціонування клітин підпорядковано інтересам цілісного організму

Будова та функції клітини

Основні групи органел. Органели — постійні внутрішньоклітинні структури, що мають певну будову і виконують відповідні функції. Органели діляться на дві групи: мембранні та немембранні. Мембранні органели представлені двома варіантами: двумембранним і одному — лайливим. Двумембраннимі компонентами є пластиди, мітохондрії і клітинне ядро. До одномембранних відносяться органели вакуолярної системи — ендоплазматичний рети- Кулум, комплекс Гольджі, лізосоми, вакуолі рослинних і грибних клітин, пульсуючі вакуолі та ін До немембранні орга — Неллі належать рибосоми і клітинний центр, постійно присутні в клітині. Виразність елементів цитоскелету (постійного компонента клітини) може значно змінюватися протягом клітинного циклу — від повного зникнення одного компонента (наприклад, цитоплазматичних трубочок під час поділу клітини) до появи нових структур (веретена поділу).

Загальною властивістю мембранних органел є те, що всі вони побудовані з ліпопротеїдних плівок (біологічних мембран), що замикаються самі на себе так, що утворюються замкнуті порожнини, або відсіки. Внутрішній вміст цих відсіків завжди відрізняється від гіалоплазми.

Двумембранние органели. До двумебранним органелами відносяться пластиди і мітохондрії. Пластида — характерні органели клітин автотрофних еукаріотичних організмів. Їх забарвлення, форма і розміри дуже різноманітні. Розрізняють хло — Ропласто, хромопласти і лейкопласти.

Хлоропласти мають зелений колір, обумовлений присутністю основного пігменту — хлорофілу. Хлоропласти містять також допоміжні пігменти — каротиноїди (помаранчевого кольору). За формою хлоропласти — це овальні лінзовидні тільця розміром (5-10) х (2-4) мкм. В одній клітці листа може перебувати 15-20 і більше хлоропластів, а у деяких водоростей — лише 1 -2 гігантських хлоропласта (хроматофора) різної форми.

Зовнішня мембрана відмежовує рідку внутрішню гомогенну середу хлоропласта — строму (матрикс). У стромі містяться білки, ліпіди, ДНК (кільцева молекула), РНК, рибосоми і запасні речовини (ліпіди, крохмальні і білкові зерна) а також ферменти, що беруть участь у фіксації вуглекислого газу.

Внутрішня мембрана хлоропласта утворює впячивания всередину строми — тилакоїди, або ламелли, які мають форму сплощені мішечків (цистерн). Кілька таких тілакоі -дов, що лежать один над одним, утворюють гран, і в цьому випадку вони називаються тілакоїдамі грани. Саме в мембранах тила — КОІД локалізовані світлочутливі пігменти, а також переносники електронів і протонів, які беруть участь у поглинанні і перетворенні енергії світла.

Хлоропласти в клітці здійснюють процес фотосинтезу.

Лейкопласти — дрібні безбарвні пластиди різної форми. Вони бувають кулястими, еліпсоїдними, гантелевід -ними, чашоподібними і т. д. У порівнянні з хлоропластами у них слабо розвинена внутрішня мембранна система.

Лейкопласти в основному зустрічаються в клітинах органів, прихованих від сонячного світла (коренів, кореневищ, бульб, насіння). Вони здійснюють вторинний синтез і накопичення запасних поживних речовин — крохмалю, рідше жирів і білків.

Хромопласти відрізняються від інших пластид своєрідною формою (дисковидной, зубчастої, серповидної, трикутної, ром-

біческім тощо) і забарвленням (помаранчеві, жовті, червоні). Хромопласти позбавлені хлорофілу і тому не здатні до фотосинтезу. Внутрішня мембранна структура їх слабо виражена.

Хромопласти присутні в клітинах пелюсток багатьох рослин (лютиков, калужница, нарцисів, кульбаб та ін), зрілих плодів (томати, горобина, конвалія, шипшина) і коренеплодів (морква, буряк), а також листя в осінню пору. Яскравий колір цих органів обумовлений різними пігментами, що відносяться до групи каргіноідов, які зосереджені в хромопласти. Таким чином, весь процес взаємоперетворення пластид можна представити у вигляді ряду змін, що йдуть в одному напрямку — від пропластид до хромопластів.

Мітохондрії — невід’ємні компоненти всіх еукаріот — чеських клітин. Вони являють собою гранулярні або нітепо — добние структури товщиною 0,5 мкм і довжиною до 7-10 мкм.

Мітохондрії обмежені двома мембранами — зовнішньої і внутрішньої (рис. 1.9). Між зовнішньою і внутрішньою мембранами є так зване перімітохондріал’ное простір, який є місцем скупчення іонів водню Н + Зовнішня мітохондріальна мембрана відокремлює її від гіало — плазми. Внутрішня мембрана утворює безліч впячіваній всередину мітохондрій — так званих крист. На мембрані крист або всередині неї розташовуються ферменти, у тому числі переносники електронів та іонів водню Н +, які беруть участь у кисневому диханні. Зовнішня мембрана відрізняється високою проникністю, і багато з’єднання легко проходять через неї. Внутрішня мембрана менш проникна. Обмежене нею внутрішній вміст мітохондрії { матрикс) за складом близько до цитоплазмі. Матрикс містить різні білки, в тому числі ферменти, ДНК (кільцева молекула), всі типи РНК, амінокислоти, рибосоми, ряд вітамінів. ДНК забезпечує деяку генетичну автономність мітохондрій, хоча в цілому їх робота координується ДНК ядра.

Ядра наявні в усіх еукаріотичних клітинах, окрім деяких високодиференційованих типів, таких як еритроцити ссавців і ситоподібні трубки флоеми рослин. Інколи трапляються багатоядерні клітини: наприклад, у деяких найпростіших, зокрема інфузорії туфельки, наявні два функціонально різні ядра — макронуклеус і мікронуклеус, також існують клітини із кількома однаковими ядрами, наприкладм'язові волокна. Проте у більшості клітин є одне ядро розміром близько 10 мкм, його добре помітно під світловим мікроскопом.

Ядро необхідне для функціонування клітини, оскільки саме воно містить генетичну інформацію у формі ДНК. Тут відбувається не тільки збереження, а й реалізація спадкової інформації: процеси транскрипції, що є початковим етапом біосинтезу білків, які регулюють переважну більшість процесів у клітині, та реплікації, що забезпечують точне відтворення ДНК клітини для дочірних клітин. Ядро оточене двошаровою ядерною оболонкою, в якій є отвори — ядерні пори. Заповнює ядро нуклеоплазма (ядерний сік), у ній розміщується комплекс ДНК і білків — хроматин. Також у структурі ядра виділяють щільнішу структуру, не відмежовану мембранами — ядерце.

Рибосоми — дрібні органели (діаметром близько 20 нм) не оточені мембраною. Відповідають за здійснення трансляції — синтезу поліпептидного ланцюга на матриці мРНК. Рибосома побудована із двох субодиниць — великої і малої, до складу кожної входить приблизно однакова за масою кількість білків та рРНК. Існує два основних типи рибосом — менші 70S, наявні у прокаріотичних клітинах, мітохондріях і пластидах, і дещо більші (80S рибосоми) цитоплазми еукаріот.

Більшість мембран еукаріотичної клітини є частиною ендомембранної системи, функціями якої є здійснення кінцевих етапівбіосинтезу більшості білків, та їх транспорт до відповідних органел або назовні клітини, метаболізм і транспорт ліпідів та детоксикаціяотруйних речовин. Всі мембрани цієї системи або безпосередньо переходять одна в одну, або пов'язані за допомогою маленьких мембранних мішечків — везикул, проте, не зважаючи, на такий зв'язок вони можуть суттєво відрізнятись за властивостями і функціями. До ендомембранної системи належать ендоплазматичний ретикулум (ЕПР) або ендоплазматична сітка, ядерна оболонка,апарат (комплекс) Гольджі, лізосоми, секреторні везикули та плазмалема.

Цитоплазма клітини складається із водянистої основної речовини — гіалоплазми, у якій розташовані органели, нитки цитоскелету та (інколи) клітинні включення.

Гіалоплазма або основна речовина цитоплазми приблизно на 90% складається з води, в якій розчинені всі основні біомолекули: солі, цукри, амінокислоти, нуклеотиди,вітаміни і гази утворюють істинний розчин, тоді як великі молекули, зокрема білки, перебувають у колоїдному розчині. У гіалоплазмі відбувається велика кількість метаболічних процесів, зокрема гліколіз. Вона може змінювати свої властивості, переходячи зі стану золю до стану густішого гелю. Спостерігаючи за живою цитоплазмою клітини, зазвичай, можна помітити, що вона рухається. Найкраще видно рух мітохондрій і пластид, це явище називають циклозом.

Рибосоми

Трансляція і транспортполіпептидного ланцюга до порожнини ендоплазматичного ретикулуму за участі рибосоми: велика субодиниця зелена, мала — жовта, тРНК — темно-сині

В еукаріотичних клітинах виділяють дві основні популяції рибосом: вільні і пов'язані з ендоплазматичним ретикулумом (ЕПР). Ці дві групи не відрізняються структурою, а лише синтезованими білками: вільні рибосоми синтезують цитоплазматичні білки, тоді як нашЕПР відбувається утворення мембранних і секреторних білків. Часто кілька рибосом рухаються одна за одною вздовж одного ланцюга мРНК, синтезуючи поліпептидні ланцюги, такі об'єднання рибосом називають полірибосомами або полісомами.

Неклітинні форми життя

Неклітинні форми життя

Віруси — позаклітинні форми життя, які являють собою автономні генетичні системи, нездатні до самостійного існування поза організмом або клітиною хазяїна, тобто є облігантними внутрішньоклітинними паразитами. Віруси займають суміжне положення між живою і неживою матерією. До основних рис, що відрізняють їх від живих організмів, належать: відсутність клітинної будови; відсутність власної білок-синтезуючої системи; геном вірусів може бути представлений не тільки ДНК, але й РНК; деякі віруси можуть формувати всередині клітини кристали.

Навпаки, як і всі живі об’єкти, віруси здатні: до розмноження; успадковування ознак; генетичної і фенотипічної мінливості; адаптації до умов навколишнього середовища.

БУДОВА ВІРУСІВ.

Зрілі вірусні частинки (віріони) складаються з нуклеїнової кислоти, поміщеної в білкову або ліпопротеїнову (білок у комплексі з ліпідами) оболонку. До складу вірусів входить один з двох видів нуклеїнових кислот — ДНК або РНК; ця ознака лежить в основі їх класифікації на ДНК-вмісні та РНК-вмісні. У свою чергу, обидві групи поділяють на одноланцюгові і дволанцюгові.

Білки є переважаючою в кількісному відношенні частиною вірусної частинки. Низькомолекулярні білки зв’язуються з нуклеїновою кислотою, утворюючи чохол — капсид. Багато вірусів мають ще одну оболонку, розташовану зовні капсида — пеплос. Пеплос складається з високомолекулярних білків, організованих у вирости — пепломери, які служать для розпізнавання клітин-мішеней. Крім білків, до складу пеплоса входять ліпіди та вуглеводи. Білки капсида і пеплоса виконують такі функції: стабілізують і захищають нуклеїнову кислоту; є ферментами, що беруть участь у відтворенні вірусної частинки; розпізнають відповідну клітину-мішень.

РОЗМНОЖЕННЯ ВІРУСІВ ТА МЕХАНІЗМИ ПРОНИКНЕННЯ ЙОГО В КЛІТИНУ

1) розпізнавання клітини-мішені й прикріплення до неї;Розмноження вірусів включає декілька етапів:

2) проникнення в клітину;

3) збирання вірусних частинок;

4) вихід з клітини.

Проникнення вірусу в клітину

Проникнення вірусу в клітину-хазяїна починається із взаємодії вірусної частинки з поверхнею клітини, на якій є особливі рецепторні ділянки. Оболонка вірусу має відповідні прикріпні білки, що «впізнають» ці ділянки. Саме цим забезпечується висока специфічність вірусів стосовно клітин-хазяїв: часто віруси вражають лише певний тип клітин певного виду організмів. Якщо вірус прикріплюється не до рецепторних ділянок, а до інших місць поверхні клітини, то її зараження може і не відбутись. Отже, наявність рецепторних ділянок поверхні клітини визначає її чутливість до того або іншого виду вірусів. Прикріпні білки вірусних частинок у простих вірусів містяться у білковій оболонці, а у складних - розташовані на поверхні додаткової мембрани у вигляді шипів, голок тощо.

середину клітини-хазяїна вірус може проникнути різними шляхами. В одних випадках вірусні оболонки зливаються з клітинною мембраною (як у вірусу грипу), в інших - вірусна частинкапотрапляє в клітину шляхом піноцитозу, після чого ферменти клітини-хазяїна розщеплюють її оболонку, звільняючи нуклеїнову кислоту (вірус поліомієліту тварин). У рослинні клітини віруси можуть проникати через пошкоджені ділянки клітинної стінки

ЗНАЧЕННЯ ВІРУСІВ У ПРИРОДІ ТА ЖИТТІ ЛЮДИНИ.

Віруси спричинюють різноманітні, часто масові (епідемічні) та дуже небезпечні захворювання людини, тварин і рослин, чим завдають їм значної шкоди. У людини, наприклад, віруси вражають органи дихання (грип, аденоінфекції тощо), травну (гастроентерити, гепатити) чи нервову (поліомієліт, енцефаліти) системи, шкіру та слизові оболонки (кір, герпес, папіломи, вітряна віспа), пригнічують імунні реакції організму (СНІД), призводять до ракових захворювань. У свійських тварин віруси спричинюють ящур, чумку собак, чуму курей та багато інших захворювань. Віруси спричинюють і різноманітні захворювання культурних рослин: мозаїчність, плямистість, некрози, пухлини тощо.

Для того, щоб уникнути вірусних захворювань, необхідно дотримуватись певних правил. Хворих людей та свійських тварин слід ізолювати від здорових до їхнього одужання (карантин); їх потрібно лікувати за допомогою антивірусних препаратів; варто знищувати кровосисних та паразитичних членистоногих - переносників вірусних захворювань.

Особливе значення в боротьбі з вірусними захворюваннями має профілактичне щеплення, у результаті якого в організмі виробляється імунітет до певного виду захворювань. Завдяки профілактичним щепленням вдалося перемогти такі небезпечні захворювання людини, як віспу, поліомієліт. Прищеплюють і свійських тварин: наприклад, собак двічі (до зміни зубів і після неї) - проти чумки, парвовірусного ентериту тощо.

Роль вірусів у природі полягає у регуляції чисельності своїх хазяїв. Людина використовує віруси убіологічному методі боротьби зі шкідливими видами (личинками кровосисних комарів, шовкопря-да-недопарки тощо). Наприклад, проблему масового розмноження кролів в Австралії, що загрожувало виснаженню пасовищ, вдалося розв'язати за допомогою вірусу, який ефективно знизив чисельність цих тварин. Застосовуючи вірус проти шкідливого виду, треба попередньо переконатися, чи не вражатиме він й інші організми.

Віруси використовують і в генетичній інженерії: за їхньою допомогою певний ген, виділений з іншого організму або синтезований штучно, можна переносити в клітини бактерій. Так забезпечується синтез речовин, необхідних людині (наприклад, гормону інсуліну для лікування цукрового діабету, захисних білків-інтерферонів).

Учені вважають, що віруси відіграють певну роль і в еволюції прокаріот, оскільки можуть передавати спадкову інформацію від одних особин цих організмів до інших, як у межах одного виду, так і між різними, вбудовуючись у спадковий матеріал клітини-хазяїна.

Організмовий і популяційно-видовий рівні організації життя

Організмовий і популяційно-видовий рівні організації життя

Організмовий. Цей рівень організації життя характерний для одноклітинних і багатоклітинних. Тут забезпечується можливість різних способів харчування, виявляється різну будову (тварини, птахи, гриби, бактерії). Тут же виявляється зв’язок організму з середовищем проживання, яка також бере участь у формуванні особливостей будови. Основним компонентом є клітина.

Популяційно-видовий. Представлений спорідненої зв’язком, яка формує популяції, і їх, у свою чергу, у види. Основними функціями цього рівня є народжуваність і смертність, чисельність, щільність. Тут встановлюється міцни й зв’язок виду із середовищем проживання.

Ботаніка.

Нижчі рослини. Гриби і бактерії

Спорові

Вищі рослини, які розмножуються за допомогою спор, називають вищими споровими. В їхньому життєвому циклі обов'язково чергуються особини статевого (утворюють статеві клітини) та нестатевого (розмножуються спорами) поколінь. До вищих спорових рослин належать представники чотирьох відділів: Мохоподібні, Плауноподібні, Хвощеподібні та Папоротеподібні. Поширені вищі спорові рослини переважно у вологих регіонах нашої планети.

Мохи - позбавлені коренів вищі спорові рослини. Функції коренів виконують ризоїди. Особини статевого покоління складаються зі стебла, листків і формують чоловічі та жіночі статеві органи. Рослини нестатевого покоління утворюють спори, з яких виростають особини нового статевого покоління. Мохоподібні поширені в усіх природних зонах суходолу та прісних водоймах. Але найбільш різноманітні та численні вони у зволожених угрупованнях (лісах, болотах, тундрі). Мохи є піонерами серед рослин, оселяючись там, де цих організмів раніше не було, регулюють водний режим ґрунтів і сприяють заболочуванню. Відмерлі рештки сфагнових мохів утворюють торф, який людина застосовує як добриво, паливо та сировину для хімічної промисловості.

Плауноподібні та хвощеподібні - два відділи вищих спорових рослин, які в наш час представлені багаторічними трав'янистими рослинами. Спори у них розвиваються у спороносних колосках.Папоротеподібні - вищі спорові рослини. Папороті в районах помірного клімату представлені трав'янистими рослинами, а в тропіках трапляються й дерев'янисті форми. Давні папоротеподібні разом з іншими вищими споровими рослинами брали участь в утворенні кам'яного вугілля.

Папоротеподібні - вищі спорові рослини. Папороті в районах помірного клімату представлені трав'янистими рослинами, а в тропіках трапляються й дерев'янисті форми. Давні папоротеподібні разом з іншими вищими споровими рослинами брали участь в утворенні кам'яного вугілля

Водорості

Серед водоростей є як одноклітинні, так і багатоклітинні види. Проте тіло багатоклітинних водоростей - слань - не утворює органів. У хлоропластах клітин водоростей наявний хлорофіл, завдяки чому вони здатні до фотосинтезу. Водорості поширені переважно у прісних і солоних водоймах, деякі види - у ґрунті та інших зволожених місцях суходолу.

Зелені водорості - це одноклітинні, колоніальні чи багатоклітинні організми, які містять ті самі пігменти, що і вищі рослини, та запасають крохмаль. Вони поширені у водоймах усіх типів та на зволожених ділянках суходолу. Зелені водорості можуть вступати у симбіоз з іншими організмами. Представники одноклітинних зелених водоростей - хламідомонада, хлорела, вольвокс.

Бурі та Червоні водорості - відділи, що об'єднують найскладніше організованих представників цих рослин. Якщо бурі водорості це виключно багатоклітинні види, то серед червоних водоростей трапляються й одноклітинні. Це переважно морські види. Лише окремі їх представники мешкають у прісних водоймах або ґрунті.

Водорості виробляють величезну масу органічної речовини, збагачують воду та повітря киснем, слугують основою живлення багатьох водяних тварин. Вони беруть участь в утворенні осадових порід та ґрунтоутворенні. Водорості людина вживає в їжу, використовує як корм для худоби, органічне добриво та сировину для вироблення різних хімічних сполук та лікарських препаратів.

Гриби

Гриби - одне з царств гетеротрофних організмів, їхні клітини позбавлені хлорофілу. Серед грибів є як одноклітинні, так і багатоклітинні організми. Клітини грибів оточені клітинною стінкою, до складу якої входить хітин.

Шапкові гриби - представники царства Гриби, грибниця яких утворює плодові тіла. їхня функція -утворення спор. Живляться шапкові гриби, розкладаючи мертву органіку або отримуючи поживні речовини від рослин, з якими вони вступають у взаємовигідне співжиття. Серед шапкових грибів є їстівні, але серед них є й чимало отруйних.

Цвілеві гриби мешкають у ґрунтах, на органічних рештках, харчових продуктах. Дріжджі - одноклітинні гриби, що розмножуються переважно брунькуванням. Серед грибів є чимало паразитичних видів, здатних завдавати відчутної шкоди господарству людини та її здоров'ю. До небезпечних паразитів культурних рослин належать сажка, ріжки, борошнисторосяні гриби, фітофтора, трутовики та багато інших. Деякі види паразитичних грибів людина використовує для боротьби зі шкідливими видами (біологічний метод боротьби).

Лишайники - особливі комплексні організми, що належать до царства Гриби. Вони складаються з клітин грибів та фотосинтезуючих організмів - водоростей і ціанобактерій. За зовнішньою будовою лишайники поділяють на накипні, листуваті та кущисті. Розмножуються лишайники здебільшого вегетативно. Завдяки здатності витримувати тривалі періоди несприятливих умов лишайники можуть оселятись там, де не живуть інші організми. Лишайникам притаманне значне поширення, проте вони не витримують забруднення атмосфери.

Завдяки своїй витривалості лишайники оселяються там, де не можуть існувати інші організми. Своєю діяльністю вони створюють умови для формування рослинних угруповань у тих місцях, де їх раніше не існувало. Так, оселяючись на скелях, лишайники сприяють подрібненню скельних порід та формуванню первісних ґрунтів, на яких згодом оселяються вищі рослини. Річ у тім, що гриб виділяє кислоти та інші сполуки, які поступово руйнують гірські породи, перетворюючи їх на гравій або пісок. А після відмирання слань лишайників, завдяки діяльності мікроорганізмів, перетворюється на гумус.

Лишайники містять багато цукрів та білків. Вони слугують їжею для багатьох видів тварин: комах, копитних тощо. Наприклад, оленячий мох, або ягель, - улюблена їжа для північних оленів. Деякі види лишайників, як-от цетрарію ісландську, може вживати в їжу і людина. Лишайники також є середовищем мешкання багатьох безхребетних тварин.

Крім того, певні види лишайників людина використовує у промисловості для отримання цукрів, барвників, виробництва лакмусу, у парфумерній чи медичній промисловості тощо.

Бактерії

Прокаріоти - одноклітинні чи колоніальні організми, клітини яких не мають ядра та більшості органел. Вони поширені в ґрунті, водоймах, повітрі, живуть в організмі інших істот. Одні з прокаріотів споживають готові органічні речовини, інші здатні їх створювати з неорганічних. Розмножуються прокаріоти поділом або брунькуванням. Несприятливі умови прокаріоти можуть переживати у вигляді спор або цист.

Важлива роль прокаріотів у природі полягає в забезпеченні родючості ґрунтів, очищенні водойм, утворенні покладів залізних руд, родовищ нафти, природного газу тощо. Оселяючись в організмах інших істот, одні види бактерій спричиняють різноманітні захворювання, інші, навпаки, можуть приносити йому користь.

Організм та середовище існування людини

Тип місцевості, де поширений певний вид рослин, називають місцезростанням. Чинники довкілля, які впливають на живі організми та їхні угруповання, називають екологічними. їх поділяють на чинники неживої (температура, вологість, освітленість тощо) та живої (різноманітні типи зв'язків між організмами) природи. Особливу групу екологічних чинників становить господарська діяльність людини. Внаслідок цієї діяльності змінюються як окремі угруповання живих істот, так і все довкілля в цілому.

В узгодженні роботи різних органів та частин рослини важлива роль належить фітогормонам. Ці біологічно активні сполуки регулюють усі процеси обміну речовин та перетворення енергії. Подразливість у рослин часто проявляється через певні рухи їхніх частин. У зв'язку з періодичними змінами умов життя у рослин існують добові та сезонні ритми.

Між різними видами рослин та між рослинами й іншими організмами можуть виникати різні типи взаємозв'язків. В одних випадках такі зв'язки можуть приносити користь обом видам, в інших - взаємозв'язки можуть мати несприятливі наслідки для обох організмів (конкуренція, паразитизм). Рослини та гриби слугують джерелом живлення та місцем оселення для багатьох видів тварин. Разом із тим тварини забезпечують запилення квіткових рослин та поширення їхніх плодів і насіння.

В Україні трапляються такі основні типи рослинних угруповань: ліси (хвойні, широколисті, мішані), луки, степи та болота. Сукупність видів рослин, що зростають на певній території, називають флорою. Сукупність рослинних угруповань Землі або окремих її частин називають рослинністю.

Охорона рослинного світу здійснюється за різними напрямами. Як окремі види рослин, так і їхні угруповання охороняють на територіях заповідників, національних природних парків, заказників. Правові основи охорони рослинного світу створює відповідна законодавча база. Види рослин, що потребують охорони, заносять до Червоної книги (Міжнародної та окремих країн). З метою охорони рідкісних рослинних угруповань в Україні створена Зелена книга України.

Вищі рослини

На нашій планеті мешкають різноманітні живі істоти, які складаються з окремих клітин. Живі організми відрізняються від неживих тіл хімічним

складом, здатністю здійснювати обмін речовин та перетворення енергії, сприймати різноманітні подразнення й відповідати на них, розмножуватися, рухатися. Всі прояви життя, різноманітність організмів, їхню будову, процеси життєдіяльності, взаємозв'язки з довкіллям вивчає наука біологія. Біологічні знання використовують у різних сферах практичної діяльності людини сільському господарстві, медицині, різних галузях промисловості, охороні навколишнього середовища.

Різноманітність живих організмів нашої планети досліджує наука систематика. Вчені-систематики для класифікації організмів використовують такі основні систематичні одиниці, як вид, рід, родина, порядок, клас, відділ, царство. Класифікувати будь-який вид - це означає визначити його належність до всіх основних систематичних одиниць. Будь-який вид організмів має єдину наукову назву латинською мовою, яка складається з двох слів.

Клітини вивчають за допомогою збільшувальних приладів - лупи та мікроскопа. За допомогою світлового мікроскопа досягають збільшення до 3 тис. разів, а електронного - до кількох сотень тисяч.

Основні функції рослинних організмів

Рослини - царство організмів, представники якого здатні до фотосинтезу. Використовуючи енергію світла, вони створюють органічні сполуки з неорганічних. Тому рослини - це автотрофні організми. Серед рослин є як одноклітинні, так і багатоклітинні види. У багатоклітинних рослин із клітин формуються тканини та органи. Такі рослини належать до вищих.

Залежно від тривалості життя листків та характеру їхньої заміни рослини поділяють на листопадні та вічнозелені. Листопад захищає рослину від надмірних витрат води та дає їй змогу позбутися кінцевих продуктів обміну речовин. Здійснюючи додаткові функції, листки можуть видозмінюватися на колючки, луски, вусики тощо.

Фотосинтез - головна функція зелених листків. Це утворення органічних сполук із неорганічних у результаті засвоєння рослиною енергії світла. Для фотосинтезу необхідні енергія світла, яку вловлює хлорофіл, постійне надходження вуглекислого газу з повітря (повітряне живлення) та води з ґрунту. Під час фотосинтезу рослини виділяють в атмосферу кисень.

Дихання - процеси окиснення органічних сполук з вивільненням енергії, необхідної для життєдіяльності організму. Під час дихання рослина поглинає кисень і виділяє вуглекислий газ. Унаслідок випаровування води листками посилюється всмоктування з ґрунту розчину поживних речовин та охолоджується поверхня рослини у жарку погоду.

Рослинам, як і іншим організмам, властиві процеси росту та розвитку. Ріст може бути безперервним чи періодичним. Розвиток рослин відбувається у кілька послідовних етапів. У життєвому циклі квіткових рослин виділяють зародковий та післязародковий періоди. Післязародковий період охоплює етапи паростка, молодості, зрілості та старіння.

Будова рослин

Рослини, як й інші живі організми, складаються із клітин. До складу клітин входять різні хімічні елементи, серед яких переважають Оксиген, Карбон, Гідроген та Нітроген. У клітинах містяться неорганічні та органічні сполуки. До органічних належать білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти та інші, а до неорганічних - вода, неорганічні кислоти та мінеральні солі.

Клітини рослин складаються з клітинної оболонки, цитоплазми та ядра. Цитоплазма містить різноманітні органели та включення. Характерними для рослин органе-лами є пластиди та вакуолі з клітинним соком. Ядро містить спадкову інформацію. Клітини розмножуються поділом.

Вищі рослини складаються з вегетативних і генеративних органів. Вегетативні органи - корінь і пагін -забезпечують ріст, живлення, обмін речовин тощо. У багатьох рослин вони можуть забезпечувати вегетативне розмноження -розвиток нового організму з частини вегетативного органа або його видозміни. Генеративні органи слугують для статевого розмноження.

Існують різні види коренів: головний, бічні та додаткові. Головний розвивається із зародкового кореня, додаткові утворюються на інших органах рослини. Від головного та додаткових коренів можуть відгалужуватися бічні. Сукупність усіх коренів рослини становить її кореневу систему, яка буває стрижневою чи мичкуватою.

Корінь складається з різних за особливостями будови та функцій ділянок - зон. Його верхівка вкрита кореневим чохликом, під яким розташована зона поділу. За рахунок клітин зон поділу та розтягування корінь росте. У всисній зоні наявні кореневі волоски, які забезпечують надходження з ґрунту розчинів поживних речовин. По провідній зоні вони пересуваються до надземної частини рослини. У ділянці всисної зони кореня можна виділити шари кори та центрального осьового циліндра.

Пагін - вегетативний орган рослин, до складу якого входять стебло, листки та бруньки. Стебло - осьова частина пагона, що утворює і несе бруньки, листки, квітки та суцвіття. Листок - бічна частина пагона, що забезпечує фотосинтез, дихання та випаровування води. Брунька - це зачатковий пагін. Залежно від особливостей будови розрізняють бруньки вегетативні, генеративні та змішані.

Стебло деревної рослини зовні вкрите корою, яка складається з клітин покривної, провідної, механічної та основної тканин. Внутрішню частину кори називають лубом. Під лубом розташований камбій. Усередину від камбію розташована деревина, яка складається із провідної, основної та механічної тканин. Центральна частина стебла - серцевина. Від серцевини через деревину та кору проходять ряди клітин основної тканини - серцевинні промені. У деревині багаторічної деревної рослини помітні концентричні шари - річні кільця, які формуються внаслідок нерівномірної діяльності камбію в різні пори року. За їхньою кількістю можна визначити вік рослини. У багатьох видів рослин пагони видозмінені, що пов'язано з виконанням ними різноманітних функцій. Так, надземні пагони можуть мати вигляд вусиків, вусів, колючок, стеблових бульб. Підземні пагони існують у вигляді стеблових бульб, кореневищ, цибулин. У таких видозмінених пагонах часто відкладаються запасні поживні речовини. Нерідко вони забезпечують вегетативне розмноження рослин. Видозмінені пагони відіграють важливу роль і у господарстві людини.

У більшості рослин листки черешкові, вони складаються з черешка та листкової пластинки. Безчереш-кові листки називають сидячими. Вони прикріплені до стебла основою листкової пластинки. Залежно від кількості листкових пластинок листки поділяють на прості та складні. Розташування жилок листкової пластинки має назву жилкування. Розрізняють сітчасте, паралельне та дугове жилкування. Листкорозміщення буває супротивним, почерговим або кільчастим.

Листок зверху та знизу вкритий покривною тканиною - шкіркою. В ній містяться продихи, які здатні регулювати інтенсивність газообміну та випаровування води. Під шкіркою розміщена основна фотосинтезуюча тканина. Крізь неї проходять жилки, що забезпечують проведення у листок води та неорганічних сполук, виведення з нього утворених органічних речовин, а також надають йому міцності.

Розмноження рослин

Рослини можуть розмножуватися статево, нестатево та вегетативно. У статевому розмноженні беруть участь спеціалізовані статеві клітини - яйцеклітина, спермії. Нестатево та вегетативно рослини розмножуються нестатевими клітинами. Нестатеве розмноження відбувається за рахунок однієї нестатевої клітини (наприклад, спори), а вегетативне - групи клітин. У вищих рослин вегетативне розмноження здійснюється за рахунок вегетативних органів чи їхніх видозмін. Вегетативне розмноження сприяє швидкому відтворенню і розселенню рослин.

Нестатеве розмноження здійснюється окремими нестатевими клітинами. Наприклад, водорості та вищі спорові рослини розмножуються спорами. Спора - це окрема нестатева клітина, оточена захисними оболонками.

Квітка - вкорочений та обмежений у рості видозмінений пагін. Вона складається з квітконіжки, квітколожа, оцвітини, тичинок і маточок. Квітки, що водночас містять тичинки і маточки, називають двостатевими, а ті, які мають тільки тичинки або маточки, - одностатевими. В однодомних рослин тичинкові та маточкові квітки розташовані на одній особині, у дводомних - на різних.

У природі поширені перехресне запилення та самозапилення. У разі самозапилення покритонасінних рослин пилок із тичинки квітки потрапляє на приймочку маточки тієї самої квітки. Під час перехресного запилення пилок із тичинки однієї квітки потрапляє на приймочку маточки іншої квітки цієї самої або іншої рослини того самого виду. Перехресне запилення може відбуватись за допомогою вітру, комах, птахів. За потреби застосовують штучне запилення.

У квіткових рослин запліднення має свої особливості порівняно з іншими рослинами і дістало назву подвійного. Це пов'язано з тим, що у зародковий мішок водночас потрапляють два спермії. Один із них зливається з яйцеклітиною, а другий - з центральною клітиною. Насінина розвивається з насінного зачатка і складається зі шкірки та зародка, а також часто містить запасаючу тканину - ендосперм.

Для проростання насіння потрібна сукупність таких умов: достатнє зволоження ґрунту, доступ повітря та певна температура, а для деяких видів ще й світло. Для кожного виду рослин ці умови специфічні, тобто підходять лише йому. Перед сівбою насіння слід перевірити на схожість, а також визначити час висівання та глибину загортання.

Плід складається з однієї чи кількох насінин та оплодня. Оплодень розвивається після запліднення з квітки (переважно із зав'язі) і оточує насіння. Він складається із трьох шарів: зовнішнього, середнього та внутрішнього. Плоди захищають зародок від несприятливих впливів та сприяють розповсюдженню рослин. Плоди бувають однонасінні та багатонасінні, прості та збірні, соковиті та сухі, розкривні та нерозкривні.

Голонасінні

Голонасінні не мають квіток і не утворюють плодів. Насінні зачатки та пиляки розвиваються у шишках. Голонасінні - це дерева та кущі, більшість із них - вічнозелені рослини. Найбільше видів голонасінних належить до класу Хвойні. У більшості видів хвойних листки мають вигляд голок, які називають хвоєю.

У природі голонасінні утворюють значну масу органічної речовини, збагачують повітря киснем. У господарстві людини голонасінні, переважно хвойні, використовують як будівельний матеріал, для виробництва меблів, паперу, а також як паливо. Наземні частини голонасінних містять багато лікарських речовин та вітамінів. Хвойні виділяють у повітря фітонциди, що вбивають хвороботворних бактерій. Багато голонасінних мають естетичне значення, їх використовують як декоративні рослини.

Покритонасінні

До відділу Покритонасінні, або Квіткові, належать вищі рослини з добре сформованими всіма вегетативними органами, а також здатні утворювати квітки та формувати насіння і плоди.

Важко переоцінити і значення покритонасінних рослин у житті людини. Так, усісільськогосподарські рослини належать до квіткових рослин. Покритонасінні забезпечують людину продуктами харчування, сировиною для різних галузей виробництва, їх використовують у медицині. Разом з тим серед покритонасінних, крім сільськогосподарських і декоративних рослин, є злісні бур'яни та отруйні види.

Головною ознакою відділу Покритонасінні (Квіткові) рослини є здатність до утворення квіток та плодів. Відомо близько 250 000 видів цих рослин, які поділяють на два класи: Дводольні (зародок яких має дві сім'ядолі) та Однодольні (зародок з однією сім'ядолею).

Родина Розові представлена різноманітними життєвими формами, серед яких є трав'янисті рослини, кущі, дерева. Серед розових відомо багато культурних рослин: плодово-ягідних, декоративних та лікарських.

Серед бобових, яких налічують понад 17 тис. видів, є трав'янисті рослини, кущі та дерева. Бобові вживають у їжу, використовують як корм для тварин та у різних галузях промисловості. Багато видів відомі як лікарські рослини.

Айстрові (Складноцвіті) - найбагатша на види (близько 25 тис.) родина класу Дводольні. їхні квітки зібрані у суцвіття кошик. Переважна більшість айстрових трав'янисті рослини. Серед складноцвітих відомі харчові, кормові, олійні, декоративні та лікарські рослини, а також бур'яни.

Представники родин Лілійні та Цибулеві - багаторічні трав'янисті рослини. Багато видів лілійних відомі як цінні декоративні рослини, а цибулю та часник вирощують як овочеві культури. Серед представників обох родин відомо багато лікарських рослин

четвер, 9 листопада 2017 р.

субота, 4 листопада 2017 р.