Установите соответствие между термином и его определением.

Движение в живой природе

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Какой механизм лежит в основе движения живых организмов?

Как действуют биологические моторы?

Как работают мышцы?

Каков механизм движения отдельных клеток и одноклеточных организмов?

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Одним из проявлений жизнедеятельности организмов является движение. Оно позволяет живым существам не только активно взаимодействовать с окружающей средой, добывать пищу, осваивать новые территории, защищаться. Так же перемещения разного рода встречаются внутри клетки. Они обеспечивают функционирование ее как целостной системы: расхождение хромосом при делении, движение вакуолей и др. В основе такого многообразия форм движения лежит механическое движение.

Описывая любое механическое движение можно выявить силы, вызвавшие его. В частности, движение автомобиля вызывает сила давления газов на поршень в моторе, яблоко падает под действием силы притяжения Земли. Причиной механического движения живых организмов являются специфические химические реакции. Главную роль в которых играют специализированные белки – молекулярные моторы.

Отличительной особенностью белков-молекулярных моторов является возможность изменять свою форму, используя энергию АТФ. К числу таких биологических моторов относится белок миозин. Внешне вид молекулы миозина можно представить как нить с головкой на одном из концов, которая способна к перемещению относительно нити. Молекулы миозина имеют рецепторы к нитям другого белка – актина. Вместе они образуют актин-миозиновый комплекс. Молекулы миозина могут перемещаться вдоль нитей актина. При чем это перемещение может быть значительным, благодаря цикличности в их взаимодействии, поэтому их называют актин-миозиновым мотором. КПД такого микромоторов значительно превышает КПД макромоторов, создаваемых человеком. Регуляцию работы этого моторы осуществляют ионы Ca 2+.

Движение головки миозина

Основу работы мышцы составляет работа множества элементарных актин-миозиновых моторов. Мышечные волокна представлены пучками сократительных белков – миофибриллами. При сокращении мышцы миозина стягивают длинные нити актина, в результате чего сокращение мышц может достигать 50%.

Схема рабочего цикла актин-миозинового мотора

Подобные механизмы биологических моторов позволяют осуществлять многообразие форм движения на клеточном уровне. В том числе изменение формы клетки (амеба, лейкоциты), перемещение макромолекул и органелл внутри клеток. Альтернативными формами движения обладают клетки, перемещающиеся с помощью жгутиков и ресничек. В этом случае биологические моторы перемещаются по микротрубочкам, приводя их в движение. Некоторые моторы осуществляют работу с ДНК (ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы), перемещают рибосому вдоль м-РНК.

Несмотря на огромное разнообразие форм движения живых существ, все они оказываются достаточно сходными и основанными на одних и тех же молекулярных механизмах.

. Рассмотрим работу мышцы. Схема мышцы приведена на рисунке. Мышечные волокна, имеющие диаметр порядка 50 мкм, состоят из отдельных цилиндрических структур — миофибрилл, которые имеют диаметр 1—2 мкм.

Схема строения мышцы

Если сделать поперечный срез миофибриллы и взглянуть на него через электронный микроскоп, то можно увидеть правильно чередующиеся тонкие нити белка актина и толстые, связанные в пучок своими хвостовыми концами молекулы миозина. При зацеплении головки миозина за актиновую нить образуются поперечные мостики.

Основу работы мышцы составляет работа множества элементарных актин-миозиновых биологических моторов.

Схема работы отдельной сократимой единицы миофибриллы приведена на рисунке.

Схема работы миофибриллы: расслабленное состояние (а), сокращенное состояние (б)

В расслабленном состоянии мышцы миозиновые и актиновые нити перекрываются незначительно. После нескольких циклов актин-миозиновых моторов актиновые нити оказываются втянутыми в промежутки между миозиновыми нитями, что приводит к сокращению мышцы.

Описанные биологические моторы обусловливают различные движения живых организмов. Примерами таких движений являются изменение формы клетки и образование перетяжки между дочерними клетками в ходе клеточного деления, движение жгутиков и ресничек простейших живых организмов (жгутиконосцы, инфузории), амебовидное движение — один из самых распространенных способов перемещения клеток.

Исследование амебоидного движения показало, что в прилежащем к наружной плазматической мембране амеб слое цитоплазмы имеется сеточка из нитей актина и миозина. Сокращение и расслабление этой сеточки фактически изменяет упругость наружной оболочки, в результате чего цитоплазма перетекает в область, где эта упругость меньше. В этой области образуется вырост — псевдоподия, которая закрепляется на окружающих амебу телах. Затем вещество амебы постепенно перекачивается в область, где закрепилась псевдоподия, после чего цикл повторяется.

Подобный способ движения характерен также для лейкоцитов — элементов крови человека и позвоночных животных — участвующих в иммунном ответе организма. Перемещаясь, как амебы, эти клетки скапливаются вокруг проникших в организм инородных объектов и нейтрализуют их вредное воздействие на организм,

Движение при помощи жгутиков и ресничек чрезвычайно распространено среди одноклеточных организмов. Изгибаясь, жгутики и реснички совершают сложное движение. Движение жгутика напоминает движение гребного винта. Движение реснички напоминает движение рук человека, плывущего брассом: вначале следует прямой удар ресничкой, затем она изгибается и медленно возвращается в исходное положение.

Жгутики и реснички не содержат мышц. Под микроскопом видно, что жгутики и реснички состоят из микротрубочек, образованных молекулами белков. К каждой микротрубочке прикреплены ручки, образованные белком — молекулярным мотором.

Цикл движения состоит в том, что ручки микротрубочки цепляются за соседнюю микротрубочку, затем, изгибаясь, подтягивают соседнюю микротрубочку, после чего, отцепляясь, возвращаются в исходное положение. Таким образом, функцию актина в актин-миозиновом комплексе в данном случае выполняют микротрубочки. Если микротрубочки одним концом скреплены между собой, то при циклическом движении ручек происходит изгиб микротрубочек.

Схема, иллюстрирующая механизм изгибания жгутиков и ресничек

При протекании электрического тока через организм нарушается электролитный баланс (в частности, изменяется концентрация ионов Са²⁺). В связи с этим возможны судорожные сокращения мышц, чем, в частности, обусловлено поражающее действие электрического тока. Будьте внимательны при работе с электроустановками и электрическими бытовыми приборами.

Движение у растений. Рост растений сопровождается различными движениями, большинство из которых является ответной реакцией на различного вида раздражители (свет, температуру, химические вещества, механические воздействия).

Различают два типа движения у растений:

ростовые и сократительные.

Ростовые движения могут быть связаны с различным действием раздражителей. Ростовые движения, вызванные раздражителем, действующим в одном направлении, называют тропизмами.

Тропизмы могут быть положительными (если растение изгибается к источнику раздражения) и отрицательными (изгибание происходит от источника раздражения).

Различные виды тропизмов получили свое название от источников раздражения.

Фототропизм —изгиб растения под влиянием источников света. Изгиб происходит благодаря неравномерному распределению ауксина в стебле. На теневой стороне ауксина скапливается больше, и рост клеток там интенсивнее. На световой стороне ауксина меньше. Изгиб происходит в сторону медленно растущих клеток, к свету. Геотропизм — изгиб органа растения под влиянием силы тяжести. В большинстве случаев корень обладает положительным геотропизмом, а стебель — отрицательным.

Хемотропизм — движение растений под влиянием химических веществ. Явление хемотропизма можно наблюдать на примере изгиба корней при наличии в почве различных катионов и анионов. Катионы в растворах почвенных солей вызывают отрицательный хемотропизм, а анионы — положительный. На этом основании происходит рост корней в сторону удобренных участков почвы. У растений можно наблюдать также термотропизмы и гидротропизмы.

Ростовые движения, связанные с рассеянным влиянием раздражителя, называют настиями.

Фотонастии.Примером движения растений, связанного с изменением интенсивности освещенности, могут служить явление открывания и закрывания цветков в различное время суток. Цветки маттиолы, душистого табака, ночной красавицы открываются ночью, а днем закрыты. Цветки льна, вьюнка открываются утром. У разных видов открывание и закрывание цветка происходит в строго определенное время суток. Это явление было известно давно. К. Линней, пользуясь им, составил цветочные часы.

Термонастии - движение лепестков под влиянием изменения температуры. Цветки тюльпанов отгибают лепестки в теплом помещении и закрывают, если перенести растение в холодное помещение.

Сейсмонастии (сократительные) движения у растений вызывается прикосновением, толчками. Примером этого вида движения может служить сжимание листьев у стыдливой мимозы и венериной мухоловки, растущих в тропических лесах, сжимание листьев у росянки, растущей на сфагновых болотах, движение тычинок у спармании.

Словарь терминов

Биологические моторы, моторные белки или молекулярные моторы (англ. biological motors или motor proteins, molecular motors) — белковые комплексы, генерирующие механическое усилие для осуществления движения клеток, внутриклеточного транспорта и других биологических процессов.

Миозин – ( от греч. mys, род. падеж myos-мышца), белок сократит. волокон мышц. Его содержание в мышцах ок. 40% от массы всех белков (в др. тканях и клетках 1-2%). Обладает каталитической активностью: расщепляет аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) с освобождением энергии, которая используется при мышечном сокращении.

Актин - белок мышечных волокон, участвующий в сократительных процессах в клетке. Способен образовывать длинные нити – микрофиламенты. На каждой молекуле актина присутствуют участки, комплементарные определенным участкам на головках молекул миозина, способные взаимодействовать с ними, с образованием актомиозина – основного сократительного белка мышц. Содержится преимущественно в клетках мускульных тканей

Миофибриллы - (др.-греч. μυς, род.п. μύος «мышца» + лат. fibrilla «волоконце, ниточка») это сократительные элементы мышечного волокна. Образованы комплексом актиновых и миозиновых белков.

Видео. https://youtu.be/KWP30D-MAD8

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 189 – 192.

Задание.

1. Изучить теоретический материал

2. Составить и записать краткий конспект

3. Выполнить проверочную работу

Проверочная работа

1. Выберите один ответ. В основе работы мышц лежит:

1. Работа актин-миозиного мотора; 3. Движение веществ по градиенту концентраций;

2. Движение микротрубочек; 4. Изменение тургорного давления мышечных клеток.

2. Выберите ошибочное утверждение. Для растений и грибов характерны следующие формы движений:

1. движение цитоплазмы в клетках; 3. ростовые движения клеток растяжением;

2. активное перемещение; 4. тургорное движение.

Заполните пропуски в тексте.

Причиной механического движения живых организмов являются специфические ___________(1) реакции. Главную роль в которых играют специализированные __________ (2), отличительной особенностью которых является возможность изменять свою форму, используя энергию __________ (3).

1. углеводов 2. Жиры 3. Белки 4. АТФ 5. Физические 6. химические

Установите соответствие между термином и его определением.

1. Миозин 2. Миофибриллы 3. Биологические моторы 4. Актин

1. Белок сократительных волокон мышц. Обладает каталитической активностью: расщепляет аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) с освобождением энергии, которая используется при мышечном сокращении.

2. Сократительные элементы мышечного волокна. Образованы комплексом актиновых и миозиновых белков

3. Белковые комплексы, генерирующие механическое усилие для осуществления движения клеток, внутриклеточного транспорта и других биологических процессов

4. Белок мышечных волокон, участвующий в сократительных процессах в клетке. Способен образовывать длинные нити – микрофиламенты

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 213; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!