Как защищаются клетки, растения и животные: оболочки, покой и химические вещества
Защита не сводится к «иммунитету»: одни организмы переживают неблагоприятные условия в покоящемся состоянии, другие ограничивают потерю воды или повреждение тканей, а третьи сочетают покровы с химическими ответами. У каждого примера своя функция и граница применимости.
Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс
Строение и функции организмов
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Защита одноклеточных организмов
- Эндоспоры некоторых бактерий
- Цисты некоторых протистов
- Кутикула растений
- Пассивная и химическая защита растений
- Фитонциды
- Покровы животных и их производные
Как это устроено
Некоторые бактерии формируют эндоспору внутри вегетативной клетки: клетка меняет организацию, а устойчивая форма затем переживает условия, в которых активный рост затруднён. При возвращении подходящих условий эндоспора может прорасти. Одна клетка при таком цикле не становится двумя только потому, что сформировала спору. Не все бактерии образуют эндоспоры, и обычные споры размножения грибов и растений нельзя автоматически считать тем же объектом.
У ряда одноклеточных эукариот при изменении среды возникает циста: защитная оболочка и изменённая активность помогают переждать неблагоприятный период или участвовать в распространении. Конкретные условия выживания и пути передачи зависят от вида. Бактериальная эндоспора и циста протиста сходны по идее переживания, но не тождественны по происхождению и строению. Более того, некоторые одноклеточные не образуют ни одной из этих форм.
Наземное растение защищают наружные слои и вещества. Эпидерма — ткань из клеток, а кутикула — лежащий снаружи слой органических веществ; путать их нельзя. Кутикула замедляет испарение и вход некоторых микроорганизмов, но газообмен через устьица и повреждения сохраняют пути взаимодействия со средой. Шипы, волоски и плотные ткани тоже могут участвовать в механической защите, однако их функции различаются между видами.
Химическая защита может быть заранее присутствующей или усиливаться после нападения. Растительные вещества способны отпугивать растительноядных животных либо ограничивать рост части микроорганизмов; эффективность зависит от дозы, конкретного организма и условий. Слово «фитонциды» не означает, что любое растение обеззараживает воздух вокруг человека или лечит инфекцию. Проверять действие нужно контролируемым сравнением, а не по запаху листа или бытовому впечатлению.
Покровы многоклеточных животных разнообразны: эпителий с различными производными у позвоночных, наружный скелет членистоногих, раковина многих моллюсков. Они могут препятствовать повреждению, высыханию и проникновению части организмов, но также выполняют опорную, сенсорную и терморегуляторную функции. Это первая линия многих защитных взаимодействий, не замена клеточным ответам иммунной системы позвоночных.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Защитная структура
Часть клетки или организма, уменьшающая действие конкретного неблагоприятного фактора; она не делает носителя неуязвимым.
Пример: Кутикула листа уменьшает испарение, но не заменяет все способы защиты растения.
- Эндоспора бактерии
Особо устойчивая покоящаяся клеточная форма, образуемая внутри клетки некоторыми бактериями при подходящих условиях; это не способ увеличения числа особей сам по себе.
Пример: У ряда бактерий рода Bacillus клетка может сформировать эндоспору и пережить неблагоприятный период.
- Циста протиста
Покоящаяся форма некоторых одноклеточных эукариот с защитной оболочкой; строение, образование и роль различаются между видами.
Пример: Некоторые свободноживущие амёбы образуют цисту при ухудшении условий среды.
- Покровная ткань растения
Ткань на границе органа со средой, клетки которой образуют поверхность и участвуют в защите и обмене.
Пример: Эпидерма покрывает молодой лист и содержит устьица.
- Кутикула растения
Наружный слой из кутина и восков на поверхности многих надземных органов наземных растений, снижающий потерю воды и затрудняющий некоторые воздействия.
Пример: Восковая поверхность листа помогает удерживать воду в сухом воздухе.
- Пассивная защита
Защитные свойства уже существующей структуры или вещества до нового повреждения или заражения.
Пример: Неповреждённая кутикула и шипы могут препятствовать части воздействий ещё до них.
- Индуцируемая защита
Ответ, который усиливается или запускается после распознавания повреждения либо определённого воздействия.
Пример: После повреждения листа растение может изменить синтез защитных соединений.
- Фитонциды
Учебное название биологически активных веществ растений, способных подавлять рост отдельных микроорганизмов в определённых условиях; термин объединяет разные соединения.
Пример: Выделяемые некоторыми растениями летучие вещества могут тормозить рост чувствительных микроорганизмов в лабораторном опыте.
- Покровы животного
Наружные ткани и образованные ими структуры, отделяющие тело от среды и участвующие в защите, восприятии сигналов и обмене.
Пример: Кожа млекопитающего выполняет барьерную функцию, а её свойства не одинаковы с наружным скелетом насекомого.
- Производное покровов
Структура, возникшая из покровных тканей или формирующаяся с их участием и выполняющая определённую функцию.
Пример: Перья птицы участвуют в теплоизоляции и полёте; чешуя рыбы выполняет иные задачи.
Пример по шагам
Ученик пишет: «В листе образовалась спора, поэтому растение автоматически размножилось; фитонциды полностью обеззаразили класс». Найдите две ошибки.
- Проверяем объект: эндоспора некоторых бактерий служит переживанию, а не увеличению числа клеток; споры растений имеют иной жизненный контекст.
- Проверяем заявленную эффективность: действие конкретного растительного соединения на конкретный микроорганизм зависит от условий и не доказывает стерильность помещения.
- Для растения отдельно называем кутикулу, покровную ткань и возможную химическую защиту.
Вывод: Нужно указывать, у какого организма образуется структура и какой опыт подтверждает её функцию.
Практическая работа
Модель барьера без выращивания микроорганизмов
- Сравните на готовых схемах клеточную эндоспору, цисту, эпидерму с кутикулой и покров птицы; подпишите, что является клеткой, тканью или неклеточным слоем.
- На двух одинаковых бумажных моделях поверхности отметьте пути проникновения условных частиц через целый и повреждённый барьер.
- Объясните, почему модель не измеряет действие конкретного фитонцида или выживание микроба.
Что можно заключить: Защита зависит от строения и условий; один рисунок не доказывает полного предотвращения воздействия.
Безопасность: Не выращивайте неизвестные микроорганизмы и не пробуйте вещества растений на коже или вкус.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.