Reproducere. Vaca și vițelul, calul și mânzul, stejarul și stejarul, găina și puii sunt doar câteva exemple de organisme adulte și puii lor. Acordați atenție acurateței cu care urmașii moștenește structura și comportamentul părinților. Capacitatea organismelor de a produce descendenți care au caracteristicile părinților lor se numește reproducere (Fig. 117). Această proprietate a organismelor asigură continuitatea vieții pe Pământ.
Se numește capacitatea organismelor de a se reproduce ca ele însele reproducere.
 |
| Orez. 118. Dezvoltarea grâului |
Creștere și dezvoltare. Un bob de grâu plantat în sol primăvara dă naștere unui mic mugur. Treptat, pe ea apar frunze, tulpina se îngroașă, iar după câteva luni vlăstarul devine o plantă adultă cu ureche.
Șoarecii se nasc goi, fără dinți, iar după două luni devin adulți. După cum puteți vedea, în ambele exemple dimensiunea și masa organismelor au crescut, adică a avut loc creșterea. În timpul creșterii germenului plantei și al puilor, nu doar masa și dimensiunea organismelor s-au schimbat, dar au apărut noi formațiuni: frunze și spice la grâu (Fig. 118), blană și dinți la pui (Fig. 119). ). Astfel de schimbări treptate în organism se numesc dezvoltare.
 |
| Orez. 119. Dezvoltarea puiului de șoareci |
Înălţime - creșterea treptată a dimensiunii și greutății corpului.
Dezvoltare - modificări ale structurii corpului și ale părților sale individuale.
Nutriție și respirație. Organismele au nevoie de nutriție.
Nutriţie - Acesta este procesul de absorbție a nutrienților în organism.
În procesul de nutriție, organismele primesc o varietate de organice și substante anorganice, care le asigură creșterea, dezvoltarea și alte procese de viață. Material de pe site
Substanțele necesare vieții intră în organism din mediul extern. Substanțele „în plus”, cum ar fi dioxidul de carbon, resturile alimentare nedigerate, sunt excretate în mediu extern.
Organismele sunt inerente respirației. Majoritatea organismelor respiră oxigen, care face parte din aer. În celulele între oxigen şi Cu substanțele organice apar în mod constant diverse fenomene chimice. Aceasta eliberează energia pe care organismele o folosesc pentru creștere, dezvoltare și mișcare.
Iritabilitate. Organismele sunt capabile să răspundă la influențele mediului. Aceasta se numește iritabilitate. De exemplu, în lumină puternică ne mijim ochii sau îi acoperim cu palmele; ariciul se învârte într-o minge dacă o atingi; iepurele fuge când observă apropierea unui prădător.
Iritabilitate este capacitatea organismului de a răspunde la schimbările condițiilor de mediu.
Nu ați găsit ceea ce căutați? Utilizați căutarea
Plantele, ca toate organismele vii, respiră constant (aerobe). Pentru aceasta au nevoie de oxigen. Este necesar atât plantelor unicelulare, cât și multicelulare. Oxigenul este implicat în procesele vitale ale celulelor, țesuturilor și organelor plantelor.
Majoritatea plantelor primesc oxigen din aer prin stomate și linte. Plantele acvatice îl consumă din apă pe întreaga suprafață a corpului lor. Unele plante care cresc în zonele umede au rădăcini respiratorii speciale care absorb oxigenul din aer.
Respirația este un proces complex care are loc în celulele unui organism viu, în timpul căruia descompunerea substanțelor organice eliberează energia necesară proceselor vitale ale organismului. Principala substanță organică implicată în procesul respirator sunt carbohidrații, în principal zaharurile (în special glucoza). Intensitatea respirației la plante depinde de cantitatea de carbohidrați acumulată de lăstarii în lumină.
Întregul proces de respirație are loc în celulele organismului vegetal. Constă din două etape, în care substanțele organice complexe sunt descompuse în substanțe anorganice mai simple - dioxid de carbon și apă. În prima etapă, cu participarea proteinelor speciale care accelerează procesul (enzime), are loc descompunerea moleculelor de glucoză. Ca urmare, din glucoză se formează compuși organici mai simpli și se eliberează puțină energie (2 ATP). Această etapă a procesului respirator are loc în citoplasmă.
În a doua etapă, substanțele organice simple formate în prima etapă, care interacționează cu oxigenul, sunt oxidate - formează dioxid de carbon și apă. Aceasta eliberează multă energie (38 ATP). A doua etapă a procesului respirator are loc numai cu participarea oxigenului în organele celulare speciale - mitocondriile.
Respirația este procesul de descompunere a nutrienților organici în nutrienți anorganici (dioxid de carbon și apă), care are loc cu participarea oxigenului, însoțit de eliberarea de energie care este utilizată de plantă pentru procesele vitale.
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = 6CO 2 + 6 H 2 O + Energie (38 ATP)
Respirația este procesul opus fotosintezei
| Fotosinteză | Suflare |
| 1. Absorbție dioxid de carbon 2. Eliberarea de oxigen. | 3. Formarea de substanţe organice complexe (în principal zaharuri) din cele anorganice simple. |
4. Absorbția apei. 5. Absorbția energiei solare cu ajutorul clorofilei și acumularea acesteia în substanțe organice. b. Se întâmplă doar la lumină. 7. Apare în cloroplaste. 8. Apare numai în părțile verzi ale plantei, în principal în frunză.
1. Absorbția oxigenului. 2. Eliberarea de dioxid de carbon. 3. Descompunerea substanţelor organice complexe (în principal zaharuri) în substanţe anorganice simple.
Ø 4. Eliberarea apei. 5. Eliberarea de energie chimică în timpul oxidării substanțelor organice 6. Apare continuu la lumină și întuneric. 7. Apare în citoplasmă și mitocondrii. 8. Apare în celulele tuturor organelor plantelor (verzi și non-verzi) Procesul de respirație presupune consumul continuu de oxigen zi și noapte. Deosebit de intens procesul este în derulare
Ø respirația în țesuturile și organele plantelor tinere. Intensitatea respirației este determinată de nevoile de creștere și dezvoltare a plantelor. Este necesar mult oxigen în zonele de diviziune și creștere celulară. Formarea florilor și fructelor, precum și deteriorarea și mai ales ruperea organelor, este însoțită de o respirație crescută la plante. La sfârșitul creșterii, cu îngălbenirea frunzelor și, mai ales în
ora de iarna
Ø intensitatea respirației scade considerabil, dar nu se oprește. Respirația, ca și alimentația, - conditie necesara metabolismul și, prin urmare, viața corpului.
Ø C4. Compoziția gazoasă a atmosferei se menține la un nivel relativ constant. Explicați ce rol joacă organismele în acest sens. 1) fotosinteza, respirația, fermentația reglează concentrația de O2, CO2; 2) transpirația, transpirația, respirația reglează concentrația vaporilor de apă; 3) activitatea unor bacterii reglează conținutul de azot din atmosferă.
Importanța apei în viața plantelor
Apa este necesară pentru viața oricărei plante. Reprezintă 70-95% din greutatea corporală umedă a plantei. La plante, toate procesele de viață au loc folosind apă.
Metabolismul în corpul plantei are loc numai cu o cantitate suficientă de apă. Cu apă, sărurile minerale din sol intră în plantă. Asigură un flux continuu de nutrienți prin sistemul conductiv. Fără apă, semințele nu pot germina și nu va exista fotosinteză în frunzele verzi. Apa sub formă de soluții care umple celulele și țesuturile plantei îi conferă elasticitate și păstrarea unei anumite forme.
- Absorbția apei din mediul extern este o condiție prealabilă pentru existența unui organism vegetal.
Planta obține apă în primul rând din sol prin firele de păr ale rădăcinilor. Părțile supraterane ale plantei, în principal frunzele, evaporă o cantitate semnificativă de apă prin stomată. Aceste pierderi de umiditate sunt reînnoite în mod regulat, deoarece rădăcinile absorb constant apa.
Se întâmplă ca în cele mai calde ore ale zilei, consumul de apă prin evaporare să depășească aportul acesteia. Apoi frunzele plantei se ofilesc, în special cele inferioare. În timpul nopții, când rădăcinile continuă să absoarbă apă și evaporarea plantei este redusă, conținutul de apă din celule este restabilit, iar celulele și organele plantei capătă din nou o stare elastică. Când transplantați răsadurile, îndepărtați frunzele inferioare pentru a reduce evaporarea apei.
Principala cale prin care apa pătrunde în celulele vii este absorbția osmotică. Osmoză - aceasta este capacitatea unui solvent (apa) de a intra in solutii celulare. În acest caz, aportul de apă duce la o creștere a volumului de lichid din celulă. Se numește forța de absorbție osmotică cu care apa pătrunde într-o celulă forta de aspirare .
Absorbția apei din sol și pierderea acesteia prin evaporare creează o constantă schimbul de apă la uzina. Schimbul de apă se realizează cu curgerea apei prin toate organele plantei.
Se compune din trei etape:
absorbția apei de către rădăcini,
mișcarea sa prin vasele de lemn,
· evaporarea apei de către frunze.
De obicei, cu schimbul normal de apă, la fel de multă apă intră în plantă cât se evaporă.
Curentul de apă din plantă merge în sens ascendent: de jos în sus. Depinde de puterea de absorbție a apei de către celulele rădăcinii de dedesubt și de intensitatea evaporării de deasupra.
Presiunea rădăcinii este motorul inferior al fluxului de apă
puterea de aspirare a frunzelor este la vârf.
Un flux constant de apă de la sistemul radicular la părțile supraterane ale plantei servește ca mijloc de transport și acumulare a mineralelor și a diferitelor minerale în organele corpului. compuși chimici provenind din rădăcini. Unește toate organele plantei într-un singur întreg. În plus, fluxul ascendent al apei din plantă este necesar pentru alimentarea normală cu apă a tuturor celulelor. Este deosebit de important pentru procesul de fotosinteză în frunze.
ü C1. Plantele absorb cantități semnificative de apă de-a lungul vieții. Care sunt cele două procese principale?
Activitatea vieții consumă cea mai mare parte a apei consumate? Explicați răspunsul dvs. 1) evaporare, asigurând mișcarea apei și a substanțelor dizolvate și protecția împotriva supraîncălzirii; 2) fotosinteza, în timpul căreia se formează substanțe organice și se eliberează oxigen
Abundența sau deficiența de umiditate în celule afectează toate procesele vitale ale plantei.
În legătură cu apa, plantele sunt împărțite în grupuri de mediu
Ø hidatofite(din greaca hidatos- „apă”, fiton- „plantă”) - ierburi acvatice (elodea, lotus, nuferi). Hidratofitele sunt complet scufundate în apă. Tulpinile aproape nu au țesut mecanic și sunt susținute de apă. Țesuturile plantelor conțin multe spații intercelulare mari umplute cu aer.
Ø Hidrofitele(din greaca g idros- „acvatice”) - plante parțial scufundate în apă (frunză de săgeată, stuf, coda, stuf, calamus). De obicei, trăiesc de-a lungul malurilor corpurilor de apă, în pajiști umede.
Ø Higrofitele(din greaca gigra- „umiditate”) - plante din locuri umede cu umiditate ridicată a aerului (gălbenele, rogoz). 1) plante din habitatele umede; 2) frunze mari goale; 3) stomatele nu se închid; 4) au stomatele speciale de apă - hidotode; 5) sunt puține vase.
Ø mezofite(din grecescul mesos - „medie”) - plante care trăiesc în condiții de umiditate moderată și o nutriție minerală bună (niverberry, lacramioare, căpșun, măr, molid, stejar). Ele cresc în păduri, pajiști și câmpuri. Majoritatea plantelor agricole sunt mezofite. Se dezvoltă mai bine cu udare suplimentară. 1) plante cu suficientă umiditate; 2) cresc mai ales în pajiști și păduri; 3) sezonul de vegetație este scurt, nu mai mult de 6 săptămâni; 4) supraviețuiesc perioadelor uscate sub formă de semințe sau bulbi, tuberculi, rizomi.
Ø Xerofite(din greaca xeros- „uscat”) - plante din habitatele uscate, unde în sol este puțină apă și aerul este uscat (aloe, cactus, saxaul). Printre xerofite, se face o distincție între uscat și suculent. Se numesc xerofite suculente cu frunze cărnoase (aloe, crassula) sau tulpini cărnoase (cactuși - pere). suculente. Xerofite uscate - sclerofite(din grecescul scleros - „hard”) sunt adaptate pentru a conserva cu strictețe apa și a reduce evaporarea (iarba cu pene, saxaul, spin de cămilă). 1) plante din habitatele uscate; 2) capabil să tolereze lipsa de umiditate; 3) se reduce suprafața frunzelor; 4) pubescența frunzelor este foarte abundentă; 5) au sisteme radiculare adânci.
Modificări ale frunzelor
au apărut în procesul de evoluție datorită influenței mediului, așa că uneori nu arată ca o frunză obișnuită.
· spiniîn cactusi, arpaș etc. - adaptări pentru a reduce zona de evaporare și un fel de protecție împotriva consumului de animale.
· Mustață la mazare, randurile ataseaza tulpina cataratoare de un suport.
· Solzi de bulbi suculenți, frunzele de varză stochează nutrienți,
· 
Acoperind solzi de muguri- frunze modificate care protejează primordiul lăstarilor.
La plantele insectivore ( roză, roză etc.) frunze - dispozitive de pescuit. Plante carnivore cresc pe soluri sărace în minerale, în special cele cu azot, fosfor, potasiu și sulf insuficient. Aceste plante obțin substanțe anorganice din corpurile insectelor.
Căderea frunzelor- un fenomen natural si necesar din punct de vedere fiziologic. Datorită căderii frunzelor, plantele se protejează de moarte într-o perioadă nefavorabilă a anului - iarna - sau o perioadă uscată într-un climat cald.
ü Prin vărsarea frunzelor, care au o suprafață uriașă de evaporare, plantele par să echilibreze posibila sosire și necesarul. consumul de apă pentru perioada specificată.
ü Caderea frunzelor, plantelor sunt eliberate de diverse deșeuri acumulate în ele rezultate din metabolism.
ü Căderea frunzelor protejează ramurile de rupere sub presiunea maselor de zăpadă.
Dar unele plante cu flori își păstrează frunzele toată iarna. Aceștia sunt arbuști veșnic verzi: lingonberry, heather și merișor. Frunzele mici dense ale acestor plante, care evaporă slab apa, se păstrează sub zăpadă. Multe ierburi, cum ar fi căpșunile, trifoiul și celidonia, iernează și ele cu frunze verzi.
Când numim unele plante veșnic verzi, trebuie să ne amintim că frunzele acestor plante nu sunt eterne. Trăiesc câțiva ani și cad treptat. Dar frunze noi cresc pe lăstarii noi ai acestor plante.
Înmulțirea plantelor. Reproducerea este un proces care duce la creșterea numărului de indivizi.
În plantele cu flori există
Ø reproducerea vegetativa, in care formarea de noi indivizi are loc din celulele organelor vegetative,
Ø reproducerea semințelor, în care formarea unui nou organism are loc dintr-un zigot care ia naștere din fuziunea celulelor germinale, care este precedată de o serie de procese complexe care apar în principal la flori.
Reproducerea plantelor folosind organe vegetative se numește vegetativ.
Înmulțirea vegetativă, realizat cu intervenție umană, se numește artificial. În acest caz se recurge la înmulțirea vegetativă artificială a plantelor cu flori
§ daca planta nu produce seminte
§ accelereaza inflorirea si fructificarea.
În condiții naturale și în cultură, plantele se reproduc adesea folosind aceleași organe. Reproducerea are loc foarte des cu ajutorul butași Un butaș este un segment al oricărui organ vegetativ de plantă capabil să restaureze organele lipsă. Segmentele de lăstari cu 1-3 frunze, în axilele cărora se dezvoltă muguri axilari, se numesc butași de tulpină . În condiții naturale, sălcii și plopii se înmulțesc ușor prin astfel de butași, iar în cultură - muscate, coacăze...
Reproducere frunze apare mai rar, dar apare la plante precum miezul de luncă. În solul umed, la baza frunzei rupte se dezvoltă un mugure advențios, din care crește o nouă plantă. Violeta Usambara, unele tipuri de begonie și alte plante sunt înmulțite prin frunze.
Se formează frunzele de Bryophyllum muguri de bebelusi, care, căzând la pământ, prind rădăcini și dau naștere la noi plante.
Se înmulțesc multe tipuri de ceapă, crini, narcise, lalele becuri. La bulb, de jos, un fibros sistemul rădăcină, iar din unii muguri se dezvoltă bulbi tineri, numiți copii. Din fiecare bec de bebeluș, unul nou crește în timp. plantă matură. Bulbii mici se pot forma nu numai sub pământ, ci și în axilele frunzelor unor crini. Căzând la pământ, astfel de becuri de bebeluși se dezvoltă și ei într-o nouă plantă.
Plantele se înmulțesc ușor prin lăstari târâtori speciali - Mustață(căpșuni, târâtoare tenace).
Reproducere prin diviziune:
§ tufișuri(liliac) când planta atinge o dimensiune semnificativă, poate fi împărțită în mai multe părți;
§ rizomi(iris) fiecare segment luat pentru înmulțire trebuie să aibă fie un mugure axilar, fie apical
§ tuberculi(cartofi, topinambur), când nu sunt suficiente pentru plantare într-o anumită zonă, mai ales dacă este un soi valoros. Împărțirea tuberculului se realizează astfel încât fiecare parte să aibă un ochi și astfel încât aportul de nutrienți să fie suficient pentru a reproduce o nouă plantă;
§ rădăcini(zmeura, hrean) care produc plante noi in conditii favorabile;
§ conuri de rădăcină - rădăcini de tubercul, care se deosebesc de o rădăcină reală prin faptul că nu au noduri și internoduri. Mugurii sunt localizați doar pe gulerul rădăcinii sau la capătul tulpinii, motiv pentru care la dalii și begoniile tuberoase gulerul rădăcinii este împărțit în formațiuni de rădăcină tuberoasă.
Reproducere prin stratificare. Când se înmulțește prin stratificare, un lăstar care nu este separat de planta mamă este îndoit spre sol, scoarța de sub mugure este tăiată și stropită cu pământ. Când rădăcinile apar la locul inciziei și se dezvoltă lăstari supraterane, planta tânără este separată de planta mamă și replantată. Coacăzele, agrișele și alte plante pot fi înmulțite prin stratificare.
Grefă.
O metodă specială de înmulțire vegetativă este altoirea. Altoirea este transplantarea unei părți dintr-o plantă vie, echipată cu un mugure, pe o altă plantă cu care prima este încrucișată. Planta care este altoită se numește portaltoi; planta care este altoita - altoi.
La plantele altoite, puiul nu formează rădăcini și este hrănit de portaltoi, în timp ce portaltoiul primește de la neam substanțe organice sintetizate în frunzele sale. Altoirea este folosită cel mai adesea pentru înmulțirea pomilor fructiferi, care au dificultăți în a forma rădăcini adventive și nu pot fi înmulțite în alt mod. Altoirea poate fi efectuată și prin transplantarea unei bucăți de tulpină cu un boboc sub scoarța de pui ( înmugurire ) și prin încrucișarea puiului și portaltoiului de grosime egală ( copulaţie ). La altoire, este necesar să se țină cont de vârsta și poziția butașului pe planta mamă, precum și de caracteristicile descendentului. Astfel, moduri diferiteînmulțirea vegetativă arată că la multe plante un întreg organism poate fi restaurat dintr-o parte.
Interconectarea organelor.În ciuda faptului că toate organele plantelor au o structură unică și îndeplinesc funcții specifice, datorită sistemului conductiv sunt conectate între ele, iar planta funcționează ca un organism integral complex. Încălcarea integrității oricărui organ afectează în mod necesar structura și dezvoltarea altor organe, iar această influență poate fi atât pozitivă, cât și negativă. De exemplu, îndepărtarea vârfului tulpinii și rădăcinii promovează dezvoltarea intensivă a părților supraterane și subterane ale plantei, în timp ce îndepărtarea frunzelor întârzie creșterea și dezvoltarea și poate duce chiar la moartea acesteia. Încălcarea structurii oricărui organ implică o încălcare a funcțiilor acestuia, care afectează funcționarea întregii plante.
2. Nutriția, respirația și creșterea bacteriană
Nutriția bacteriilor
Caracteristicile nutriționale ale unei celule bacteriene constau în pătrunderea substraturilor nutritive în interior prin întreaga sa suprafață, precum și în de mare viteză procesele metabolice și adaptarea la condițiile de mediu în schimbare.
Tipuri de alimente. Distribuția largă a bacteriilor este facilitată de o varietate de tipuri de alimente. Microorganismele au nevoie de carbohidrați, azot, sulf, fosfor, potasiu și alte elemente. În funcție de sursele de carbon pentru nutriție, bacteriile sunt împărțite în autotrofe (de la grecescul autos - în sine, trophe - hrană), care folosesc dioxid de carbon CO2 și alți compuși anorganici pentru a-și construi celulele și heterotrofe (din grecescul heteros - alții). , trof - hrană) care se hrănesc cu compuși organici gata preparati. Bacteriile autotrofe sunt bacterii nitrificatoare care se găsesc în sol; bacterii sulfuroase care trăiesc în apă cu hidrogen sulfurat; bacterii de fier care trăiesc în apă cu fier feros etc.
Mecanisme de nutriție. Pătrunderea diferitelor substanțe în celula bacteriană depinde de mărimea și solubilitatea moleculelor acestora în lipide sau apă, pH-ul mediului, concentrația de substanțe, diverși factori ai permeabilității membranei etc. Peretele celular permite molecule și ioni mici. să treacă prin reţinerea macromoleculelor cu o greutate mai mare de 600 D. Principalul regulator al pătrunderii substanţelor Celula conţine membrana citoplasmatică. În mod convențional, pot fi distinse patru mecanisme de pătrundere a nutrienților într-o celulă bacteriană: difuzie simplă, difuzie facilitată, transport activ și translocare de grup.
Cel mai simplu mecanism de intrare a substanțelor în celulă este difuzia simplă, în care mișcarea substanțelor are loc datorită diferenței de concentrație a acestora pe ambele părți ale membranei citoplasmatice. Substanțele trec prin partea lipidică a membranei citoplasmatice (molecule organice, medicamente) și mai rar prin canalele pline cu apă din membrana citoplasmatică. Difuzia pasivă are loc fără consum de energie.
Difuzia facilitată apare și ca urmare a diferențelor de concentrație a substanțelor de pe ambele părți ale membranei citoplasmatice. Cu toate acestea, acest proces se realizează cu ajutorul moleculelor purtătoare care sunt localizate în membrana citoplasmatică și au specificitate. Fiecare transportor transportă o substanță corespunzătoare prin membrană sau o transferă către o altă componentă a membranei citoplasmatice - transportorul însuși. Proteinele purtătoare pot fi permeaze, al căror loc de sinteză este membrana citoplasmatică.
Difuzia facilitată are loc fără consum de energie;
Transportul activ are loc cu ajutorul permeazelor și are ca scop transferul de substanțe dintr-o concentrație mai mică către una mai mare, adică. parcă împotriva curentului, prin urmare acest proces este însoțită de cheltuirea energiei metabolice (ATP) generată ca urmare a reacțiilor redox din celulă.
Transferul (translocarea) grupărilor este similar cu transportul activ, diferă prin faptul că molecula transferată este modificată în timpul procesului de transfer, de exemplu, fosforilată.
Eliberarea de substanțe din celulă are loc prin difuzie și cu participarea sistemelor de transport.
Enzime bacteriene. Enzimele își recunosc metaboliții corespunzători (substraturile X interacționează cu ei și accelerează reactii chimice. Enzimele sunt proteine care participă la procesele de anabolism (sinteză) și catabolism (descompunere), adică. metabolism. Multe enzime sunt interconectate cu structurile celulei microbiene. De exemplu, în membrana citoplasmatică există enzime redox implicate în respirație și diviziunea celulară: enzime care asigură nutriția celulei etc. Enzimele redox ale membranei citoplasmatice și derivații acesteia furnizează energie pentru procesele intensive de biosinteză a diferitelor structuri, inclusiv peretele celular. Enzimele asociate cu diviziunea celulară și autoliza se găsesc în peretele celular. Așa-numitele endoenzime catalizează metabolismul care are loc în interiorul celulei. Exoenzimele sunt eliberate de celulă în mediu, descompunând macromoleculele substraturilor nutritive în conexiuni simple, asimilate de celulă ca surse de energie, carbon etc. Unele exoenzime (penicilinaza etc.) inactivează antibioticele, efectuând functie de protectie.
Există enzime constitutive și inductibile. Enzimele constitutive includ enzime care sunt sintetizate de celulă în mod continuu, indiferent de prezența substraturilor în mediul nutritiv. Enzimele inductibile (adaptative) sunt sintetizate de către o celulă bacteriană numai dacă substratul acestei enzime este prezent în mediu.
Enzimele microorganismelor sunt utilizate în inginerie genetică (enzime de restricție, ligaze etc.) pentru a obține compuși biologic activi, acizi acetic, lactic, citric și alți acizi, produse cu acid lactic, în vinificație și în alte industrii. Enzimele sunt folosite ca suplimente alimentare în praf de spălat pentru a distruge contaminanții proteici.
Respirația bacteriilor
Respirația sau oxidarea biologică se bazează pe reacții redox care apar odată cu formarea ATP, un acumulator universal de energie chimică. Energia este necesară pentru ca o celulă microbiană să funcționeze. În timpul respirației au loc procese de oxidare și reducere: oxidare - eliberarea de hidrogen sau electroni de către donatori (molecule sau atomi); reducerea este adăugarea de hidrogen sau electroni la un acceptor. Acceptorul hidrogenului sau electronilor poate fi oxigenul molecular (această respirație se numește aerobă) sau nitrat, sulfat, fumarat (această respirație se numește anaerobă - nitrat, sulfat, fumarat). Anaerobioza (din greaca aeg - aer + bios - viata) este o activitate de viata care are loc in lipsa oxigenului liber. Dacă compușii organici sunt donatori și acceptori de hidrogen, atunci acest proces se numește fermentație. În timpul fermentației, descompunerea enzimatică a compușilor organici, în principal a carbohidraților, are loc în condiții anaerobe. Luând în considerare produsul final al defalcării carbohidraților, se disting alcoolic, acid lactic, acid acetic și alte tipuri de fermentație.
În ceea ce privește oxigenul molecular, bacteriile pot fi împărțite în trei grupe principale: obligate, i.e. obligați, aerobi, anaerobi obligatorii și anaerobi facultativi. Aerobii obligați pot crește doar în prezența oxigenului. Anaerobii obligați (clostridii de botulism, gangrenă gazoasă, tetanos, bacteroide etc.) cresc numai într-un mediu fără oxigen, care este toxic pentru ei. În prezența oxigenului, bacteriile produc radicali de peroxid de oxigen, inclusiv peroxidul de hidrogen și anionul superoxid al oxigenului, care sunt toxici pentru bacteriile anaerobe obligatorii deoarece nu formează enzimele de inactivare adecvate. Bacteriile aerobe inactivează peroxidul de hidrogen și superoxidantul cu enzime adecvate (catalază, peroxidază și superoxid dismutază). Anaerobii facultativi pot crește atât în prezența, cât și în absența oxigenului, deoarece sunt capabili să treacă de la respirație în prezența oxigenului molecular la fermentație în absența acestuia. Anaerobii facultativi sunt capabili să efectueze respirație anaerobă, numită respirație a nitraților: nitratul, care este un acceptor de hidrogen, este redus la azot molecular și amoniac.
Dintre anaerobii obligați se disting bacteriile aerotolerante, care persistă în prezența oxigenului molecular, dar nu îl folosesc.
Pentru a crește anaerobii în laboratoarele bacteriologice, se folosesc anaerostate - recipiente speciale în care aerul este înlocuit cu un amestec de gaze care nu conțin oxigen. Aerul poate fi îndepărtat din mediile de cultură prin fierbere, folosind adsorbanți chimici de oxigen plasați în anaerobi sau alte recipiente cu culturi.
Reproducerea bacteriilor
Activitatea de viață a bacteriilor este caracterizată prin creștere și reproducere. Creșterea este adesea înțeleasă și ca o creștere a numărului de indivizi pe unitatea de volum a mediului, care, totuși, este mai corect atribuită proliferării bacteriilor într-o populație. Creșterea poate fi înregistrată vizual la microscop, pe un ecran, în fotografii în serie și în preparate colorate. Rata și natura creșterii bacteriilor forme diferite sunt diferite. La bacteriile în formă de tijă, peretele și masa cresc uniform, în bacteriile sferice - neuniform: masa este proporțională cu cubul, iar peretele este proporțional cu pătratul razei celulei. Prin urmare, cocii cresc inițial rapid, iar apoi creșterea masei lor este restrânsă de o întârziere a creșterii peretelui.
Reproducerea este auto-reproducere, ceea ce duce la o creștere a numărului de celule bacteriene din populație. Bacteriile se reproduc prin fisiune binară în jumătate, mai rar prin înmugurire. Diviziunea celulară este precedată de replicarea cromozomului bacterian după un tip semi-conservator (catena de ADN dublu catenar se deschide și fiecare catenă este completată de o catenă complementară), conducând la dublarea moleculelor de ADN ale nucleului bacterian - nucleoid. . Replicarea ADN-ului cromozomial are loc de la punctul de plecare. Cromozomul unei celule bacteriene este conectat în regiunea op la membrana citoplasmatică. Replicarea ADN-ului este catalizată de ADN polimeraze. În primul rând, ADN-ul dublu țintă se desfășoară (despira), rezultând formarea unei furculițe de replicare (catenele ramificate); Unul dintre lanțuri, când este finalizat, leagă nucleotidele de la capătul de 5" la 3", celălalt este completat segment cu segment.
Replicarea ADN-ului are loc în trei etape: inițiere, alungire sau creștere în lanț și terminare. Cei doi cromozomi formați ca urmare a replicării diverg, ceea ce este facilitat de o creștere a dimensiunii celulei în creștere: cromozomii atașați la membrana citoplasmatică sau derivații acesteia (de exemplu, mezosomi) se îndepărtează unul de celălalt pe măsură ce volumul celulei crește. . Separarea lor finală se încheie cu formarea unui sept de constricție sau divizare. Celulele cu sept de diviziune diverg ca urmare a acțiunii enzimelor autolitice care distrug miezul septului de diviziune. În acest caz, autoliza poate avea loc în mod neuniform: celulele care se divid într-o zonă rămân conectate printr-o parte a peretelui celular în zona septului de diviziune, astfel de celule sunt situate în unghi unele față de altele.
Amfibieni(si sunt amfibieni) - primele vertebrate terestre apărute în procesul de evoluție. Cu toate acestea, ei păstrează încă o legătură strânsă cu mediu acvatic, trăind de obicei în el în stadiul larvar. Reprezentanții tipici ai amfibienilor sunt broaștele, broaștele râioase, tritonii și salamandrele. Cele mai diverse în păduri tropicale, pentru că acolo este cald și umed. Nu există specii marine printre amfibieni.
Reprezentant al amfibienilor - broasca de copac cu ochi roșiiCaracteristicile generale ale amfibienilor
Amfibienii sunt un grup restrâns de animale, numărând aproximativ 5.000 de specii (conform altor surse, aproximativ 3.000). Ele sunt împărțite în trei grupe: Cu coadă, fără coadă, fără picioare. Broaștele și broaștele cunoscute nouă aparțin celor fără coadă, tritonii aparțin celor cu coadă.
Amfibienii dezvoltă membre pereche cu cinci degete, care sunt pârghii cu mai mulți membri. Membrul anterior este format din umăr, antebraț și mână. Membrul posterior - de la coapsă, picior inferior, picior.
Majoritatea amfibienilor adulți dezvoltă plămânii ca organe respiratorii. Cu toate acestea, ele nu sunt la fel de perfecte ca în grupuri mai bine organizate de vertebrate. Prin urmare, respirația pielii joacă un rol important în viața amfibienilor.
Apariția plămânilor în procesul de evoluție a fost însoțită de apariția unei a doua circulații și a unei inimi cu trei camere. Deși există un al doilea cerc de circulație a sângelui, datorită inimii cu trei camere nu există separare completă sânge venos și arterial. Prin urmare, majoritatea organelor primesc sânge amestecat.
Ochii nu au doar pleoape, ci și glande lacrimale pentru umezire și curățare.
Apare urechea medie cu timpanul. (La pește, doar intern.) Timpanele sunt vizibile, situate pe părțile laterale ale capului, în spatele ochilor.
Pielea este goală, acoperită cu mucus și conține multe glande. Nu protejează împotriva pierderii de apă, așa că trăiesc în apropierea corpurilor de apă. Mucusul protejează pielea de uscare și bacterii. Pielea este formată din epidermă și derm. Apa este absorbită și prin piele. Glandele pielii sunt multicelulare, în timp ce la pești sunt unicelulare.
Din cauza separării incomplete a sângelui arterial și venos, precum și a respirației pulmonare imperfecte, metabolismul amfibienilor este lent, ca și cel al peștilor. Sunt și animale cu sânge rece.
Amfibienii se înmulțesc în apă. Dezvoltarea individuală procedează cu transformarea (metamorfoza). Larva broaștei se numește mormoloc.
Amfibienii au apărut în urmă cu aproximativ 350 de milioane de ani (la sfârșitul perioadei devoniene) din vechii pești cu aripioare lobice. Perioada lor de glorie a avut loc acum 200 de milioane de ani, când Pământul era acoperit de mlaștini uriașe.
Sistemul musculo-scheletic al amfibienilor
Amfibienii au mai puține oase în scheletul lor decât peștii, deoarece multe oase sunt topite, în timp ce altele rămân cartilaj. Astfel, scheletul lor este mai ușor decât cel al peștilor, ceea ce este important pentru a trăi mediul aerian, care este mai puțin dens decât apa.
Craniul creierului este fuzionat cu maxilarele superioare. Doar maxilarul inferior rămâne mobil. Craniul reține mult cartilaj care nu se osifică.
Sistemul musculo-scheletic al amfibienilor este similar cu cel al peștilor, dar are o serie de diferențe progresive cheie. Deci, spre deosebire de pește, craniul și coloana vertebrală sunt articulate mobil, ceea ce asigură mobilitatea capului în raport cu gâtul. Mai întâi apare regiunea cervicală coloana vertebrală, formată dintr-o vertebra. Cu toate acestea, mobilitatea capului nu este mare; Deși au o vertebră cervicală, nu există gât în aspectul exterior al corpului.
La amfibieni, coloana vertebrală este formată din mai multe secțiuni decât la pești. Dacă peștii au doar două dintre ele (trunchi și caudal), atunci amfibienii au patru secțiuni ale coloanei vertebrale: cervical (1 vertebră), trunchi (7), sacral (1), caudal (un os cozis la amfibienii fără coadă sau un număr de vertebre separate la amfibienii cu coadă) . La amfibienii fără coadă, vertebrele caudale fuzionează într-un singur os.
Membrele amfibienilor sunt complexe. Cele anterioare constau din umăr, antebraț și mână. Mâna este formată din încheietura mâinii, metacarp și falange ale degetelor. Membrele posterioare sunt formate din coapsă, picior inferior și picior. Piciorul este format din tars, metatars și falange.
Centurile membrelor servesc drept suport pentru scheletul membrelor. Brâul membrului anterior al unui amfibian este format dintr-o scapulă, claviculă și os corb (coracoid), comune pentru brâurile ambelor membre anterioare ale sternului. Claviculele și coracoizii sunt fuzionate cu sternul. Datorită absenței sau subdezvoltării coastelor, centurile se află adânc în mușchi și nu sunt în niciun fel atașate indirect de coloana vertebrală.
Brâurile membrelor posterioare constau din oasele ischiatice și ilium, precum și din cartilajul pubian. Fuzionand împreună, ele se articulează cu procesele laterale ale vertebrei sacrale.
Coastele, dacă sunt prezente, sunt scurte și nu formează o cușcă toracică. Amfibienii cu coadă au coaste scurte, în timp ce amfibienii fără coadă nu.
La amfibienii fără coadă, oasele ulnei și radiusului sunt topite, iar oasele piciorului inferior sunt, de asemenea, fuzionate.
Mușchii amfibienilor au o structură mai complexă decât cei ai peștilor. Mușchii membrelor și ai capului sunt specializați. Straturile musculare se descompun în mușchi individuali, care asigură mișcarea unor părți ale corpului în raport cu altele. Amfibienii nu numai că înoată, ci și sar, merg și se târăsc.
Sistemul digestiv al amfibienilor
Structura generală a sistemului digestiv al amfibienilor este similară cu cea a peștilor. Cu toate acestea, unele inovații apar.
Vârful anterior al limbii broaștelor crește până la maxilarul inferior, în timp ce cel posterior rămâne liber. Această structură a limbii le permite să prindă prada.
Amfibienii dezvoltă glandele salivare. Secreția lor umezește alimentele, dar nu le digeră în niciun fel, deoarece nu conține enzime digestive. Pe fălci sunt dinti conici. Ele servesc pentru a păstra mâncarea.
În spatele cavității orofaringiene se află un esofag scurt care se deschide în stomac. Aici mâncarea este parțial digerată. Prima secțiune a intestinului subțire este duodenul. În el se deschide un singur canal, în care intră secrețiile ficatului, vezicii biliare și pancreasului. În intestinul subțire, digestia alimentelor este finalizată și nutrienții sunt absorbiți în sânge.
Resturile alimentare nedigerate intră în intestinul gros, de unde se deplasează la cloaca, care este o prelungire a intestinului. Canalele sistemelor excretor și reproducător se deschid și ele în cloaca. Din aceasta, reziduurile nedigerate intră în mediul extern. Peștii nu au cloaca.
Amfibienii adulți se hrănesc cu hrană pentru animale, cel mai adesea cu diverse insecte. Mormolocii se hrănesc cu plancton și materie vegetală.
1 Atriul drept, 2 Ficat, 3 Aortă, 4 Ovocite, 5 Intestin gros, 6 Atriul stâng, 7 Ventriculul inimii, 8 Stomacul, 9 Plămânul stâng, 10 Vezica biliară, 11 Intestinul subțire, 12 Cloaca
Sistemul respirator al amfibienilor
Larvele de amfibieni (mormolocii) au branhii și o circulație (precum peștii).
La amfibienii adulți apar plămânii, care sunt saci alungiți cu pereți elastici subțiri care au o structură celulară. Pereții conțin o rețea de capilare. Suprafața respiratorie a plămânilor este mică, astfel încât pielea goală a amfibienilor participă și ea la procesul de respirație. Prin el intră până la 50% din oxigen.
Mecanismul de inspirație și expirație este asigurat de ridicarea și coborârea podelei cavității bucale. La coborâre, inhalarea are loc prin nări la ridicare, aerul este împins în plămâni, în timp ce nările sunt închise. Expirația se realizează și prin ridicarea fundului gurii, dar în același timp nările sunt deschise și aerul iese prin ele. De asemenea, atunci când expirați, mușchii abdominali se contractă.
Schimbul de gaze are loc în plămâni datorită diferenței de concentrație a gazelor din sânge și aer.
Plămânii amfibienilor nu sunt suficient de bine dezvoltați pentru a asigura pe deplin schimbul de gaze. Prin urmare, respirația pielii este importantă. Uscarea amfibienilor poate provoca sufocarea acestora. Oxigenul se dizolvă mai întâi în lichidul care acoperă pielea și apoi se difuzează în sânge. Dioxidul de carbon apare pentru prima dată în lichid.
La amfibieni, spre deosebire de pești, cavitatea nazală a trecut și este folosită pentru respirație.
Sub apă, broaștele respiră doar prin piele.
Sistemul circulator al amfibienilor
Apare un al doilea cerc de circulație a sângelui. Trece prin plămâni și se numește circulație pulmonară, precum și circulație pulmonară. Primul cerc de circulație a sângelui, care trece prin toate organele corpului, se numește major.
Inima amfibienilor este cu trei camere, constând din două atrii și un ventricul.
Atriul drept primește sânge venos din organele corpului, precum și sânge arterial din piele. Intră în atriul stâng sânge arterial din plămâni. Vasul care intră în atriul stâng se numește vena pulmonară.
Contracția atriilor împinge sângele în ventriculul comun al inimii. Aici sângele este parțial amestecat.
Din ventricul, sângele este trimis prin vase separate către plămâni, țesuturile corpului și cap. Cel mai venos sânge din ventricul pătrunde în plămâni prin arterele pulmonare. Sângele arterial aproape pur curge la cap. Cel mai amestecat sânge care intră în corp curge din ventricul în aortă.
Această diviziune a sângelui se realizează printr-un aranjament special al vaselor care ies din camera de distribuție a inimii, unde sângele intră din ventricul. Când prima porțiune de sânge este împinsă afară, umple cele mai apropiate vase. Și acesta este cel mai venos sânge, care intră în arterele pulmonare, merge la plămâni și piele, unde este îmbogățit cu oxigen. Din plămâni, sângele se întoarce în atriul stâng. Următoarea porțiune de sânge - amestecată - intră în arcadele aortice, mergând către organele corpului. Cel mai mare sânge arterial pătrunde în perechea îndepărtată de vase (arterele carotide) și este direcționat către cap.
Sistemul excretor al amfibienilor
Rinichii amfibienilor sunt trunchi și de formă alungită. Urina intră în uretere, apoi curge de-a lungul peretelui cloacii în vezica urinara. Când vezica urinară se contractă, urina curge în cloaca și apoi afară.
Produsul de excreție este ureea. Îndepărtarea lui necesită mai puțină apă decât îndepărtarea amoniacului (care este produs de pești).
Reabsorbția apei are loc în tubii renali ai rinichilor, ceea ce este important pentru conservarea acesteia în condiții de aer.
Sistemul nervos și organele senzoriale ale amfibienilor
Schimbări cheie în sistemul nervos amfibieni în comparație cu peștii nu s-au întâmplat. Cu toate acestea, creierul anterior al amfibienilor este mai dezvoltat și împărțit în două emisfere. Dar cerebelul lor este mai puțin dezvoltat, deoarece amfibienii nu au nevoie să mențină echilibrul în apă.
Aerul este mai limpede decât apa, așa că vederea joacă un rol principal la amfibieni. Ei văd mai departe decât peștii, cristalinul lor este mai plat. Există pleoape și membrane nictitante (sau o pleoapă superioară fixă și una inferioară mobilă transparentă).
Undele sonore se deplasează mai rău în aer decât în apă. Prin urmare, este nevoie de o ureche medie, care este un tub cu un timpan (vizibil ca o pereche de pelicule rotunde subțiri în spatele ochilor unei broaște). Din timpan vibratii sonore transmisă prin osiculul auditiv către urechea internă. Trompa lui Eustachiu conectează cavitatea urechii medii de cavitatea bucală. Acest lucru vă permite să reduceți căderile de presiune pe timpan.
Reproducerea și dezvoltarea amfibienilor
Broaștele încep să se reproducă la aproximativ 3 ani. Fertilizarea este externă.
Bărbații secretă lichid seminal. La multe broaște, masculii se atașează de spatele femelelor și, în timp ce femela depune ouă timp de câteva zile, le udă cu lichid seminal.
Amfibienii depun mai puține ouă decât peștii. Ciorchine de ouă sunt atașate de plante acvatice sau înota.
Membrana mucoasă a oului din apă se umflă foarte mult, refractă lumina soarelui și se încălzește, ceea ce contribuie la dezvoltarea mai rapidă a embrionului.
Dezvoltarea embrionilor de broasca in oua
În fiecare ou se dezvoltă câte un embrion (la broaște durează de obicei aproximativ 10 zile). Larva care iese din ou se numește mormoloc. Are multe caracteristici asemănătoare peștilor (inima cu două camere și o singură circulație, respirație cu branhii, organ de linie laterală). La început, mormolocul are branhii externe, care ulterior devin interne. Apar membrele posterioare, apoi membrele anterioare. Apar plămânii și al doilea cerc de circulație a sângelui. La sfârșitul metamorfozei, coada se rezolvă.
Stadiul mormoloc durează de obicei câteva luni. Mormolocii se hrănesc cu materie vegetală.
Cele mai simple organisme unicelulare aparținând clasei de ciliați sunt distribuite aproape peste tot. De la gheața rece din Nord până la aisbergurile nu mai puțin arzătoare din Sud, aceste creaturi drăguțe se găsesc în orice apă stagnantă, una dintre cele mai importante verigi din lanțul trofic al biocenozei. Pentru acvarist, ciliatii sunt valorosi ca hrana buna pentru alevinii nou-nascuti. Dar înainte de a începe în " lumea subacvatică» această creatură vie, merită să vă familiarizați cu reproducerea, nutriția și activitatea vitală a microorganismului.
Habitat natural și multe altele
Cele mai mici creaturi vii trăiesc în corpuri de apă plată puțin adânci. Ciliații papuci sunt așa numiți pentru asemănarea formei corpului, acoperit complet cu cili, cu pantof de damă. Cilia ajută animalele să se miște, să se hrănească și chiar să se apere. Cel mai mic organism are o dimensiune de 0,5 mm este imposibil să vezi ciliatul cu ochiul liber! Un mod interesant de deplasare în apă este doar cu capătul rotunjit și tocit înainte, dar chiar și cu o „mers atât de ciudat”, bebelușii dezvoltă o viteză de 2,5 mm/1 secundă.
Creaturile unicelulare au o structură cu două nuclee: primul nucleu „mare” controlează procesele nutriționale și respiratorii, monitorizează metabolismul și mișcarea, dar nucleul „mic” este implicat doar în procesele cu semnificație sexuală. Cea mai subțire înveliș cu elasticitate crescută permite microorganismului să fie în forma sa naturală, clar definită și, de asemenea, să se miște rapid. Ca atare, mișcarea se realizează prin cili, care acționează ca „vâsle” și împing constant pantoful înainte. Apropo, mișcările tuturor genelor sunt absolut sincrone și coordonate.
Activități de viață: hrănire, respirație, reproducere
Ca toate microorganismele care trăiesc liber, papucul ciliat se hrănește cu cele mai mici bacterii și particule de alge. Un astfel de copil are o cavitate bucală - o cavitate adâncă situată într-un anumit loc din corp. Deschiderea gurii intră în faringe, apoi alimentele intră direct în vacuola pentru digestia alimentelor, iar aici alimentele începe să fie procesate de un mediu acid și apoi alcalin. Microorganismul are, de asemenea, un orificiu prin care iese alimentele incomplet digerate. Este situat în spatele deschiderii pentru alimente și, trecând printr-un tip special de structură - pulbere, resturile de alimente sunt împinse afară. Nutriția microorganismului este ajustată la limită, pantoful nu poate mânca în exces sau rămâne foame. Aceasta este poate una dintre creațiile perfecte ale naturii.
Pantoful ciliat respiră cu toate tegumentele corpului său. Energia eliberată este suficientă pentru a susține viața tuturor proceselor, iar compușii de deșeuri inutile, cum ar fi dioxidul de carbon, sunt, de asemenea, îndepărtați prin întreaga zonă a corpului individului. Structura papucului ciliat este destul de complexă, de exemplu, vacuolele contractile, atunci când sunt supraumplute cu apă și substanțe organice dizolvate, se ridică la punctul extrem al plasmei de pe corp și împing tot ce nu este necesar. Locuitorii de apă dulce elimină astfel excesul de apă, care curge constant din spațiul înconjurător.
Microorganismele de acest tip se pot aduna în colonii mari în locuri unde se acumulează multe bacterii, dar reacționează extrem de puternic la sarea de masă - se îndepărtează înot.
Reproducere
Există două tipuri de reproducere a microorganismelor:
- Asexual, care este o diviziune comună. Acest proces are loc ca împărțirea unui papuc ciliat în două, noile organisme având propriul lor nucleu mare și mic. În același timp, în noua viata Doar o mică parte din organelele „vechi” sunt transferate, restul se formează din nou rapid.
- Sexual. Acest tip este utilizat numai atunci când există fluctuații de temperatură, lipsă de hrană și alte condiții nefavorabile. Acesta este momentul în care animalele se pot separa în sexe și apoi se pot transforma într-un chist.
Este a doua opțiune de reproducere care este cea mai interesantă:
- Doi indivizi fuzionează temporar într-unul singur;
- La locul fuziunii se formează un anumit canal care leagă perechea;
- Nucleul mare dispare complet (la ambii indivizi), iar nucleul mic este divizat de două ori.