Простое или сложное?

Интернет-проект
«Учительской газеты»
№4 от 25 мая 2010 года
1
Простое или сложное?
Наталия
биологии
ЧЕРНОВА,
школы
городского
Республики
учитель
№3»
поселка
типа
Жешарт
Коми,
лауреат
Всероссийского
конкурса
«Учитель года России – 2009»
Усложнять просто, упрощать сложно.
«Закон Мейера»
Весь курс обучения биологии идет от простого к сложному. Остается разобраться с
самими понятиями «сложное» и «простое». Как иногда бывает легко сказать: «Вот это –
просто, а это – уже сложно!».
В 6-м классе при
вводятся
понятия
изучении растений
«листья
сложные
и
простые». Простые листья, как известно,
имеют одну листовую пластинку (например,
листья березы, дуба, сирени, тополя и др.), а
сложные
(листья
рябины,
шиповника,
каштана, акации и др.) – несколько пластинок.
Соцветия покрытосеменных также разделены на простые и сложные, причем
сложные соцветия образуются из нескольких простых.
Так, в сложный колос пшеницы собраны простые колоски, состоящие из 1-3 цветков.
В сложный зонтик собраны простые зонтики и т.д.
1 - кисть; 2 - колос; 3 - початок; 4 - головка; 5 серёжка; 6 - щиток; 7 - зонтик; 8 - корзинка; 9 сложная кисть; 10 - сложный колос; 11 - сложный
зонтик; 12 - завиток; 13 - извилина; 14 - дихазий; 15 плейохазий.
Казалось бы, все ясно. «Простое» – это часть
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№4 от 25 мая 2010 года
2
«сложного». Но, если заглянуть вглубь понятий, то часто простое становится сложнее
сложного.
Рассмотрим на конкретном примере. Многоклеточный организм представляет собой
сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системы
тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов,
гуморальных и нервных. Выходит, что клетку как часть сложной системы можно назвать
простой? Не тут-то было.
Клетка – наименьшая единица живого. Однако мы знаем о сложности строения этой
«единицы», которая содержит в себе множество типов внутриклеточных структур,
выполняющих разнообразные функции. Клетка сама по себе
единая система
сопряженных функциональных единиц. При этом каждый компонент «специализирован»
на выполнение одной собственной группы функций, и другие компоненты не могут
работать «по совместительству», не могут принять на себя основные функции других
внутриклеточных структур. Важно отметить, что каждая из функций является
обязательной, без выполнения которой клетка не
может существовать. Все это в значительной степени
напоминает
также
многоклеточный
является
особой
организм,
живой
который
системой,
обеспечивающей свое собственное существование и
воспроизведение.
Все тело организма может быть подразделено на
ряд
подсистем
или
систем,
обеспечивающих
отправление целого ряда организменных функций:
пищеварительная, выделительная, мышечная, нервная,
половая система и др. И эти функции выполняются
отдельными или рядом органов: кишечник, почки,
мозг и т.д. И в данном примере эти системы в
основном монофункциональны и незаменимы. В
общей системе организма как целого, все они играют
главные, а не подчиненные роли. Жизнь организма
становится невозможной при выключении любой из этих систем.
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№4 от 25 мая 2010 года
3
Формально
«разложить»
на
любую
ряд
клетку
как
бы
можно
независимых
структурных и функциональных компонентов,
выполняющих свои специфические функции. Так,
например,
эукариотические
клетки
принято
разделять на ядра и цитоплазму. В цитоплазме, в
свою
очередь
выделяют
гиалоплазму
или
основную плазму клетки, а также целый ряд
структур
-
отдельные
мембранные
органелл,
выполняющих
специфические
органеллы:
свои
функции.
одномембранные
Это
и
двумембранные. К немембранным органеллам
нужно отнести рибосомы и систему цитоскелетных фибрилл. Кроме того вся поверхность
клетки покрыта цитоплазматической мембраной, тесно функционально связанной как с
вакуолярной системой, с элементами цитоскелета, так и с гиалоплазмой.
И если мы рассмотрим отдельные органоиды клетки, то увидим, насколько сложно
устроены и они. Например, оболочка клеток.
Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и
расположенной под ним плазматической мембраны. Клетки животных и растений
различаются по строению их наружного слоя. У растений, а также у бактерий, сине-
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№4 от 25 мая 2010 года
4
зеленых водорослей и грибов на поверхности клеток расположена плотная оболочка, или
клеточная стенка. У большинства растений она состоит из клетчатки, у грибов – из
целлюлозы и хитина (причем, чем выше организация гриба, тем больше хитина в составе
клеточной стенки), а у прокариот – из муреинов. Клеточная стенка играет исключительно
важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает
тургор
клеток: через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих
органических веществ.
Наружный слой поверхности клеток животных в отличие от клеточных стенок
растений, грибов и бактерий очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой
микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой
животных клеток получил название гликокаликс.
Гликокаликс выполняет, прежде всего, функцию непосредственной связи клеток
животных с внешней
средой, со всеми окружающими
ее веществами.
Имея
незначительную толщину (меньше 1 мкм), наружный слой клетки животных не выполняет
опорной
роли,
какая
свойственна
клеточным
стенкам
растений.
Образование
гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря
жизнедеятельности самих клеток.
Под гликокаликсом и клеточной стенкой растений расположена плазматическая
мембрана (лат. "мембрана" – кожица, пленка), граничащая непосредственно с
цитоплазмой. Толщина плазматической мембраны около 10 нм, изучение ее строения и
функций возможно только с помощью электронного микроскопа.
В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядочено
расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. По
современным
представлениям
молекулы
липидов
в
плазматической
мембране
расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Молекулы белков не образуют
сплошного слоя, они располагаются в слое липидов, погружаясь в него на разную
глубину. Выделяют поверхностные, погруженные и трансмембранные белки.
Молекулы
белка
и
плазматической мембраны.
липидов
подвижны,
что
обеспечивает
динамичность
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№4 от 25 мая 2010 года
5
Плазматическая мембрана выполняет много важных функций, от которых зависит
жизнедеятельность клеток. Одна из таких функций заключается в том, что она образует
барьер, отграничивающий внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Но между
клетками и внешней средой постоянно происходит обмен веществ. Из внешней среды в
клетку поступает вода, разнообразные соли в форме отдельных ионов, неорганические и
органические молекулы. Они проникают в клетку через очень тонкие каналы
плазматической мембраны. Во внешнюю среду выводятся продукты, образованные в
клетке. Транспорт веществ – одна из главных функций плазматической мембраны. Через
плазматическую мембрану из клетки выводятся продукты обмена, а также вещества,
синтезированные в клетке. К числу их относятся разнообразные белки, углеводы,
гормоны, которые вырабатываются в клетках различных желез и выводятся во
внеклеточную среду в форме мелких капель.
Клетки,
образующие
у
многоклеточных
животных
разнообразные
ткани
(эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом плазматической
мембраной. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может
образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особую прочность.
Соединение клеток растений обеспечивается путем образования тонких каналов,
которые заполнены цитоплазмой и ограничены плазматической мембраной. По таким
каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной клетки в другую поступают
питательные вещества, ионы, углеводы и другие соединения.
На поверхности многих клеток животных, например, различных эпителиев,
находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической
мембраной, - микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинок находится на
поверхности клеток кишечника, где происходит интенсивное переваривание и всасывание
переваренной пищи.
Крупные молекулы органических веществ, например белков и полисахаридов,
частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцитоза (от греч. «phagos» –
пожирающий). В фагоцитозе непосредственное участие принимает плазматическая
мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасается с частицей какого-либо
плотного вещества, мембрана прогибается, образует углубление и окружает частицу,
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№4 от 25 мая 2010 года
6
которая
в
"мембранной
упаковке"
погружается
внутрь
клетки.
Образуется
пищеварительная вакуоль и в ней перевариваются поступившие в клетку органические
вещества.
Таким
образом,
в
оболочке
клеток мы обнаруживаем углеводы,
белки
и
липиды.
представляют
органические
Но
собой
и
они
сложные
вещества.
Белки
и
углеводы являются биополимерами,
которые построены из стандартных
структурных единиц – мономеров,
представляющих собой более простые
органические соединения в той или
иной степени. По способу соединения
мономеров
биополимеры
бывают
линейные и разветвленные, а по характеру мономеров – регулярные, составленные из
одинаковых мономеров или одинаковых сочетаний мономеров, и нерегулярные,
составленные соответственно из разных мономеров, чередующихся нерегулярно.
Углеводы,
таким образом,
являются
регулярными
нерегулярными.
Липиды хоть и не являются полимерами, однако
имеют не менее сложное строение, так как являются
производными
кислот.
многоатомных
спиртов
и
жирных
Глядя на структурные формулы липидов,
трудно назвать их простыми. То же касается белков и
углеводов,
и
их
составляющих
аминокислот
и
моносахаридов соответственно. И даже если мы, следуя
логике изложения, пойдем дальше и заглянем внутрь
атомов, то и там увидим не менее сложное строение.
Но оставим это физикам. Они же могут поведать нам и
о так называемых элементарных частицах…..
биополимерами,
а
белки
–
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№4 от 25 мая 2010 года
7
Нам же остается понять, что не все так просто, как кажется на первый взгляд. И при
детальном рассмотрении того или иного биологического (и не только) объекта может
возникнуть некая дилемма: простое или сложное? Прав Альберт Эйнштейн: «Все
относительно».
Список литературы
1. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3 т. – М.: Мир, 1990.
2. Биологический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия,
1986.
3. Биология. Современный курс./ Под ред. А.Ф. Никитина. – СПб: СпецЛит, 2006.
4. http://shpora.net/readywork
5. http://revolution.allbest.ru/biology/