Особенности регуляции жизненных функций организма у одноклеточных, растений и животных
Регуляция функций живого организма представляет собой систему реакций этого организма на изменения, происходящие во внешней и внутренней среде.
В основе этого комплекса реакций лежит поддержка постоянства внутренней среды организма, который называют гомеостазом. Поскольку организм одноклеточных — это одна клетка, то и все процессы регуляции происходят именно в ней. Эти процессы представлены биохимическими реакциями, вызванными изменением концентрации определенных веществ в клетке.
Помимо этого, одноклеточные имеют светочувствительный орган — благодаря ему организм (или клетка) способен двигаться в направлении света или от него. Важно отметить, что освещенность тесно связана с температурой среды.
Регуляция функций у растений
Регуляция жизненных функций растений осуществляется ими при помощи биологически активных веществ, получивших название фитогормонов. Такие вещества влияют на различные процессы растительного организма. К примеру, может ускоряться деление клеток, развитие побегов, а также созревание плодов. Также может стимулироваться процесс опадания листьев или затормаживать определенные процессы.
Образование фитогормонов происходит в определенного типа клетках. Они перемещаются по проводящим тканям к клетке или части растения, на которую они должны оказывать непосредственное воздействие.
У растения также есть и другие биологически активные вещества — фитонциды и алкалоиды. С их помощью растение воздействует на других особей: своего вида или других видов.
Яркий пример — угнетение некоторыми растениями (ландышем, пыреем, ясенем) развитие других растений-соседей. Фитонциды лука, чеснока и сосны могут убивать микроорганизмы.
У растений имеется важная способность определенным образом реагировать на изменения, происходящие в окружающей среде. Эти реакции получили название тропизмов и настий.
Тропизм представляет собой ростовые движения, которые направлены к или от определенного фактора вроде света, гравитации и др.
Тропизмы — следствие неравномерного деления клеток организма, происходящего под действием фитогормонов, которые отвечают за контроль роста. При изменении положения растения в пространстве — допустим, вертикально растущее растение расположить горизонтально — оно будет адаптироваться к новому положению: в этом случае корни начнут расти вниз, а верхушка — вверх.
К примеру, если освещение будет распространяться только на одну сторону, то побеги направятся в сторону света.
На открытом пространстве сосна растет свободно и имеет разлогий ствол, а в густом сосновом бору — сосны высокие и ровные.
Настии — это определенные движения органов растения как ответ на действие раздражителя без определенной направленности (как изменение температуры и освещенности).
Раскрывание или закрывание цветка, поворот цветка или его соцветия в направлении солнца, складывание листьев под воздействием температуры — типичные примеры настий.
Регуляция функций у животных
Две взаимосвязанные системы регулируют функции животных. Многие физиологи считают, что древнейшей системой регуляции функций считается гуморальная регуляция. Она протекает при помощи биологически активных веществ, которые растворены в жидкости: крови, лимфе, тканевой жидкости.
Отдельные вещества, вроде гормонов, вырабатывают специальные железы. Есть вещества, которые поступают в окружающую среду или образуются в результате обмена веществ.
К примеру, при повышении концентрации углекислого газа в крови становится причиной стимуляции дыхательного центра: происходит учащение дыхания и увеличения глубины вдоха. Одни гормоны отвечают за активизацию биохимических процессов организма, а другие — за затормаживание. Действие этих гормонов продолжается до достижения их концентрации до определенной нормы.
Нервная регуляция — еще один механизм регуляции функций, которая происходит при участии нервной системы. При любом изменении состояния внешней и внутренней среды организма нейрон начинает вырабатывать импульс. Он поступает в соответствующий отдел нервной системы, а затем передается на рабочий орган: мышцу или железу.
Рефлекс — ответная реакция организма.
Нервная и гуморальная системы в организме животного тесно друг с другом связаны. По этой причине регуляция функций в организме животного называется нейрогуморальной регуляцией.
Источник
Регуляция у растений
материал (6 класс)
Растения могут отвечать на раздражители только химическим способом – нервная система у них отсутствует. В связи с этим отклик на раздражители происходит очень медленно и выражается обычно только в изменении роста.
Типичное проявление фототропизма: стебелёк травы растёт в сторону пламени
Абсолютное большинство растений не способно к движению всего организма в целом. Однако под действием внешних раздражителей некоторые органы растений могут двигаться или расти.
Рост растений под действием внешних раздражителей называется тропизмом. Тропизмы бывают положительными и отрицательными, в зависимости от того, к стимулирующему фактору или от него направлена ответная реакция. Существует несколько разновидностей тропизмов:
— хемотропизм (химические вещества);
— гаптотропизм (твёрдая поверхность).
Настиями называют различные типы ненаправленного движения части растения в ответ на внешний раздражитель. Движение происходит в результате роста или изменения тургорного давления. Среди этих типов можно выделить никтинастию («сонное движение») – открытие и закрытие листьев при изменении освещённости или температуры, гаптонастию – ответ на прикосновение. Гаптонастия выделяется ещё и тем, что передача ответа на раздражение происходит очень быстро (иногда это занимает всего несколько секунд). К гаптонастическим движениям относятся и некоторые движения, совершаемые насекомоядными растениями.
Таксис – это перемещение всего организма под действием внешнего раздражителя (света, какого-либо химического вещества, силы тяжести, магнитного поля, кислорода и т. п.). Характерно только для бактерий, одноклеточных растений и растительных половых клеток.
Химическая координация у растений осуществляется так называемыми ростовыми веществами, которые можно считать аналогом гормонов животных. В настоящее время известно пять основных классов ростовых веществ.
Влияние ауксинов на растение
Ауксины (например, индолилуксусная кислота) образуются в точке роста стебля и в молодых листьях. Под действием диффузии они движутся вниз по стеблю по теневой стороне, вызывая понижение внеклеточного pH в этой области. Оболочка клетки растягивается, и внутрь проникает вода. Клетка растягивается, откладывается дополнительный материал клеточной стенки. Таким образом, ауксины вызывают фототропизм. Похожий механизм вызывает и геотропизм; роль рецепторов, воспринимающих силу тяжести, играют, по-видимому, крахмальные зёрна, осаждающиеся на нижней стороне клетки и влияющие на распределение ростовых веществ. Различные направления геотропизма зависят от концентрации ауксина. Искусственные ауксины вызывают гибель широколистных растений (избирательные гербициды; это применяется, например, при обработке посевов зерновых или газонов), способствуют завязыванию плодов (нафтилуксусная кислота), вызывают другие эффекты.
Влияние гиббереллинов на горчицу. Слева – контрольное растение
Гиббереллины (например, гиберрелиновая кислота) также вызывают рост растения путём растяжения клеток (особенно в присутствии ауксина). Кроме того, в прорастающих семенах они способствуют расщеплению крахмала, продукты которого используются для роста. Механизм действия гиббереллинов до сих пор не выяснен. Искусственные гиббереллины получают из грибов и используют для выращивания бескосточкового винограда, применяют в пивоварении.
Цитокинины стимулируют деление клеток в растущих побегах, способствуют росту плодов, замедляют процессы старения листьев, выводят из состояния покоя семена и почки. Механизм действия этих веществ ещё не изучен. Цитокинины применяются для повышения срока хранения зелёных овощей (капуста, салат) и срезанных цветов.
Перед листопадом в листьях скапливается большое количество абсцизовой кислоты
Абсцизовая кислота образуется в листьях, стеблях, плодах и семенах и транспортируется по флоэме. Она ингибирует рост растений, стимулирует закрывание устьиц и опадание листьев. Высокая концентрация абсцизовой кислоты полностью останавливает рост. Механизм её действия неизвестен. Абсцизовой кислотой иногда опрыскивают деревья, чтобы вызвать одновременное опадение плодов.
Этилен стимулирует созревание плодов
Этилен C 2 H 4 образуется в различных органах растения. Он стимулирует созревание плодов, ингибирует ростовые процессы. В сельском хозяйстве его используют для контроля за созреванием собранных овощей и фруктов.
2, 4-дихлорфеноксиуксусная кислота
2, 3, 6-трихлоребензойная кислота
Ростовые вещества часто действуют совместно, усиливая индивидуальный эффект (синергизм) или действуя в противоположных направлениях, так что ответная реакция определяется балансом между данными веществами (антагонизм).
Одним из важных регуляционных процессов у растений является опадание (листопад) – организованное сбрасывание листьев и плодов. У основания этих органов образуется отделительный слой, клетки которого разделяются в результате растворения срединной пластинки. Порывы ветра и другие механические воздействия рвут проводящие пучки, и орган опадает. Для защиты от инфекции и предотвращения потери воды под отделительным слоем образуется защитный слой. Опадение листьев помогает растению сохранить воду в засушливый период или зимой.
Для правильной жизнедеятельности необходима синхронизация репродуктивного поведения растений с изменениями температуры окружающей среды ( яровизация) и освещённости ( фотопериодизм). Это происходит при помощи особых веществ: верналина (по-видимому, один из гиббереллинов) в первом случае и фотохрома во втором. Отметим, что фотохром восприимчив к красному цвету и содержится, в основном, в листьях, а вещество, способствующее яровизации (цветению после выдерживания при низкой температуре), содержится в точке роста стебля или зародыша.
Фототропизм – это одна из разновидностей тропизма, изменение направления роста органов растения под влиянием одностороннего освещения. Различают положительный (направленный в сторону источника света) фототропизм, диатропизм (например, становление пластинок листьев под углом к свету) и отрицательный фототропизм – изгиб органа в противоположную от света сторону. У одного и того же растения в зависимости от освещённости фототропизм может быть положительным, отрицательным или не проявляться вовсе. Фототропизм способствует равномерному расположению листьев на растении (так, чтобы они не затеняли друг друга), прорастанию семян из почвы и т. д.
Восприятие света осуществляется специфическими фотопигментами, расположенными на поверхности растения. Опыт Чарльза Дарвина показывает, что передача возбуждения и изгиб растения происходят благодаря действию ауксинов, сконцентрированных, в основном, на кончиках стеблей. Ауксин движется в сторону от света, на теневой стороне его концентрация повышается. В результате стимулируется растяжение клеток, растение изгибается. Установите первую группу переключателей в положение «Опыт Дарвина» и выберите последовательно во второй группе переключателей «Непрозрачный колпак», «Прозрачный колпак» и «Обруч», чтобы убедиться в этом. Чтобы запустить анимацию, нажмите кнопку «Старт». Управление анимацией осуществляется при помощи кнопок «Стоп» и «Сброс».
Источник