Учебник для 9 класса

Биология

§19. Многообразие организмов. Клеточные и неклеточные формы жизни

Вспомните, на какие царства разделяют все организмы. Рассмотрите рисунки 72, 73. Каковы особенности строения одноклеточных организмов? Рассмотрите рисунки 74, 75. Чем колониальные организмы отличаются от одноклеточных? Сравните много клеточные и одноклеточные организмы. В чем их существенные отличия?

Рис. 72. Бактерии и одноклеточные грибы: 1 — кишечные палочки; 2 — дрожжи

Организм (от лат. организме — устраиваю, придаю стройный вид) — это биологическая система, состоящая из взаимосвязанных частей, функционирующих как одно целое. Для любого организма характерны все признаки живого: обмен веществ и превращение энергии, раздражимость, наследственность и изменчивость, рост, развитие и размножение. Организмы, обитающие на Земле, очень многообразны по строению: одноклеточные, колониальные и многоклеточные. При этом только среди одноклеточных встречаются прокариоты, а все колониальные и многоклеточные — эукариоты.

Одноклеточные организмы. Самые простые формы организмов — одноклеточные. Они встречаются среди всех основных царств живой природы: бактерий, растений, животных и грибов (рис. 72, 73). Одноклеточные организмы распространены в воде, почве, воздухе, а также в телах многоклеточных организмов. Одноклеточные организмы успешно приспособились к разнообразным условиям жизни и составляют почти половину от массы всех организмов Земли. Часть из них являются автотро фами, другие — гетеротрофами.

Рис. 73. Одноклеточные водоросли и простейшие: 1 — хлорелла; 2 — амеба обыкновенная, захватывающая ипфузорию-туфельку

Отличительная особенность одноклеточных — достаточно простое строение тела. Это клетка, обладающая всеми основными признаками самостоятельного организма. Органеллы (от лат. органелла — уменьшительное от органа, т. е. маленький орган) клетки, подобно органам многоклеточных организмов, выполняют различные функции. Размножаются одноклеточные достаточно быстро и при благоприятных условиях в течение часа могут давать два, а иногда и три поколения. При неблагоприятных условиях они могут образовывать споры, покрытые плотными оболочками. Процессы жизнедеятельности в спорах практически отсутствуют. При благоприятных условиях спора вновь превращается в активно функционирующую клетку.

Прокариотные одноклеточные организмы входят только в царство Бактерии. Одноклеточные эукариоты встречаются в остальных царствах живой природы. В царстве Растения — это одноклеточные водоросли, в царстве Животные — это простейшие, в царстве Грибы — это одноклеточные грибы-дрожжи.

Колониальные организмы. Многие ученые считают колониальные организмы переходными от одноклеточных форм жизни к многоклеточным. В примитивном виде такое явление наблюдается у прокариот — бактерий, которые, делясь, образуют колонии. Причем для каждого вида бактерий характерна своя определенная форма колонии. Они синтезируют определенные ферменты, позволяющие им более эффективно использовать питательные вещества. При неблагоприятных условиях клетки такой колонии образуют споры, позволяющие выживать организму.

Колонии могут образовывать и зеленые водоросли. Наиболее интересна в этом отношении колония вольвокса, которая больше напоминает многоклеточный организм (рис. 74). Согласованное биение жгутиков обеспечивает направленное движение. Репродуктивные клетки, отвечающие за размножение, располагаются с одной стороны колонии. Благодаря им внутри материнской колонии образуются дочерние колонии, которые потом отделяются и переходят к самостоятельному существованию.

Рис. 74. Колониальная водоросль вольвокс: 1 — внешний вид колонии: 2 — строение отдельных клеток, связанные друг с другом нитями цитоплазмы

Многоклеточные организмы. Хотя одноклеточные очень многочисленны и широко распространены на Земле, по сравнению с ними многоклеточные организмы имеют ряд преимуществ. В первую очередь, они могут использовать ресурсы среды, недоступные единичной клетке. Например, наличие множества клеток, образующих различные ткани и органы, позволяет дереву или кустарнику достичь большой величины, с помощью корней обеспечить себе водное и минеральное питание, а в зеленых листьях создавать органические вещества. Многоклеточные животные благодаря тканям и органам способны лучше добывать пищу, осваивать новые места обитания.

Рис. 75. Ткани многоклеточных организмов: 1 — растительная ткань (основная фотоеннтезирующая); 2 — животная ткань (реснитчатый эпителий)

В многоклеточном организме клетки очень разнообразны, но всегда можно выделить группы клеток, сходные по строению и функциям. Группы клеток и межклеточного вещества многоклеточного организма, имеющие одинаковое строение, происхождение и выполняющие сходные функции, называют тканями (рис. 75). Специализация клеток на выполнение определенных функций повышает эффективность работы всего организма.

Различные ткани объединяются в органы, которые, в свою очередь, образуют системы органов. Внутренние органы и системы органов характерны для животных. Растения имеют несколько иное строение органов, но и они состоят из различных тканей.

Неклеточные формы жизни

Вирусы. Кроме организмов, имеющих клеточное строение, существуют и неклеточные формы жизни — вирусы (от лат. вирус — яд). Их свойства позволяют, с одной стороны, считать их живыми телами природы, а с другой стороны, рассматривать их как молекулы веществ неживой природы. Вирусы обладают наследственностью и изменчивостью. В то же время они не способны к самостоятельному обмену веществ, превращению энергии и размножению. Поэтому вирусы — переходная группа между живой и неживой природой.

Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым Д.И. Ивановским при изучении мозаичной болезни растения табака (рис. 76). Вскоре были открыты сходные возбудители многих заболеваний растений и животных. Их определили как паразитических болезнетворных агентов, которые размножаются только в клетках хозяина.

Рис. 76. Дмитрий Иосифович Ивановский (1864—1920)

Вирусы настолько малы, что до появления электронного микроскопа их природа оставалась неясной. Активное изучение вирусов началось лишь во второй половине XX в. В это же время оформилась и отдельная наука о вирусах — вирусология. В настоящее время изучение вирусов идет очень интенсивно, открыто много новых их видов.

Частицы вирусов имеют симметричную структуру и разнообразную форму (рис. 77). Среди них встречаются многогранники (вирус полиомиелита и вирус герпеса), палочковидные (вирус табачной мозаики) и неправильно овальной формы (вирус гриппа).

Рис. 77. Вирус табачной мозаики: 1 — растение табака, пораженное вирусом; 2 — электронпая фотография вируса; 3 — схема строения

Вирусы имеют очень примитивное строение. Отдельные частицы вирусов — вирионы, состоящие из нуклеиновой кислоты и белков. Нуклеиновая кислота служит наследственным аппаратом вирусов и может быть представлена как молекулой ДНК, так и РНК. Она составляет сердцевину вируса и защищена капсулой. Капсула построена из множества молекул белка, компоновка которых определяет внешнее строение вириона. У некоторых представителей вирусов, помимо капсулы, может быть еще дополнительная оболочка из белков и липидов.

Вирусы — внутриклеточные паразиты, т. е. могут существовать только внутри прокариотных и эукариотных клеток. Вне клетки-хозяина они не проявляют признаков живого, способны кристаллизоваться подобно веществам неживой природы. Жизнедеятельность вирусов приводит к гибели клеток. При внедрении в живую клетку вирус начинает размножаться, подавляя и разрушая все клеточные структуры. Разные вирусы поражают только определенные клетки. Так, вирус оспы поражает у человека клетки эпителиальной и соединительной ткани, вирус полиомиелита — нейроны головного и спинного мозга, вирус желтой лихорадки — печень.

Вирусы вызывают различные заболевания растений, животных, человека и бактерий.

В бактериальных клетках паразитируют бактериофаги (от греч. бактерион — палочка и фагос — пожиратель) (рис. 78). Бактериофаги могут использоваться как лекарства против бактерий — возбудителей инфекционных заболеваний, например холеры и брюшного тифа.

Рис. 78. Строение вируса-бактериофага: 1 — белковая капсула; 2 — ДНК вируса; 3 — воротничок: 4 — хвостовой чехол; 5 — базальная пластинка с шипами; 6 — хвостовые нити

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызывает заболевание СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита (рис. 79). Вирионы ВИЧ имеют округлую форму. Снаружи они покрыты белково-липидной мембраной. Под мембраной располагается промежуточная белковая капсула. Внутри нее находится генетический аппарат ВИЧ — две молекулы РНК.

Рис. 79. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ): 1 — белковая капсула; 2 — .молекулы фермента; 3 — РНК; 4 — липидная мембрана; 5 — белки мембрапы

При попадании вируса ВИЧ в кровь человека, он поражает лейкоциты, которые отвечают за иммунитет организма. Пораженные лейкоциты либо погибают, либо перестают узнавать чужеродных болезнетворных бактерий и аномальные клетки человека, которые образовались в результате нарушения нормального клеточного деления. В результате зараженный вирусом ВИЧ человек погибает от инфекционного заболевания, так как лейкоциты бездействуют и не вырабатывают белки-антитела. Смерть человека может наступить и от ракового заболевания, к которому приводит разрастание аномальных клеток. Ученые ведут интенсивный поиск препаратов, способных защитить или вылечить это тяжелейшее инфекционное заболевание человечества.

Упражнения по пройденному материалу

1. Дайте определение организма. Какими чертами он должен обладать как самостоятельная биологическая система?
2. Перечислите общие признаки одноклеточных организмов.
3. В чем заключается усложнение организации при переходе от одноклеточных прокариот к эукариотам?
4. Назовите одноклеточных представителей каждого царства организмов.
5. Чем можно объяснить высокие приспособительные возможности одноклеточных организмов?
6. Чем колониальные организмы отличаются от одноклеточных и многоклеточных?
7. В чем основное различие клеток многоклеточных и одноклеточных организмов?
8. Почему вирусы считают переходной группой между живой и неживой природой?
9. Чем вирусы по строению отличаются от бактерий?
10. Какие болезни вызывают вирусы у растений, животных и человека?
11. Какое строение имеет вирус-бактериофаг? Как человек использует бактериофагов?
12. Какое строение имеет вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)? Какое заболевание вызывает ВИЧ? В чем оно проявляется?