Умблик
10 класс · углублённый
Биология · 10 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 10 класс · Урок 65

Опора и движение: тургор, скелет, жгутик, мышца и рефлекс

Растение удерживает форму стенками и тургором, животное может иметь наружный или внутренний скелет, а одноклеточные перемещаются амёбоидно, ресничками или жгутиками. Эти механизмы нельзя заменить одним словом «двигательная система».

Строение и функции организмов

Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс

Строение и функции организмов

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Каркас растений, клеточная стенка и тургор
  • Опорные структуры одноклеточных
  • Наружный и внутренний скелет животных
  • Кость и типы соединения костей
  • Амёбоидное, жгутиковое и ресничное движение
  • Тропизмы и настии растений
  • Скелетная мышца и её работа
  • Рычаги тела
  • Рефлекс и регуляция движения
Опора и движение: разные решения одной задачиГидроскелетНаружный скелетВнутренний скелетчервь: мышцы + жидкостьнасекомое: кутикулапозвоночное: костиВо всех случаях движение создают сокращения клеток или мышц; опора передаёт усилие.
Изображена часть животной опоры; механизмы движения растений и одноклеточных разбираются отдельно и не сводятся к этой схеме.

Как это устроено

У растения форма связана со стенками клеток, тургором и механическими тканями. Тропизм требует времени и различий роста сторон органа, а настия может быть связана с ростом или изменением тургора и не задаётся направлением раздражителя. Это не отсутствие движения у растения, но механизм не равен мышечному перемещению животного. Каркасы одноклеточных тоже разнообразны: у части видов есть раковина, у других — иные поддерживающие структуры.

Наружный скелет членистоногого и внутренний скелет позвоночного решают задачи опоры по-разному. Кости позвоночного живы и перестраиваются, суставы ограничивают допустимые движения, а сухожилия передают мышечную силу. Наружный покров членистоногого связан с линькой при росте. Названия «наружный» и «внутренний» не обозначают степень эволюционного совершенства. У иных животных встречаются гидростатические опоры, не укладывающиеся в эти две категории.

Одноклеточные эукариоты могут перемещаться амёбоидно, ресничками или жгутиками; сходный результат не означает одинаковые белковые детали. Бактериальный жгутик и эукариотическая ресничка устроены принципиально иначе. У многоклеточных животных актин и миозин обеспечивают сокращение мышцы, сухожилия передают усилие, а кость и сустав образуют рычаг. Не вся энергия сокращения превращается в полезное движение: часть рассеивается как тепло, а положение нагрузки влияет на механическое преимущество.

Нервная система организует движение через рефлекторные сети, но схема «один раздражитель — одна мышца» лишь упрощение. Рецепторы обнаруживают изменение, нервные пути обрабатывают сигнал, двигательные нейроны влияют на мышцы, а сенсорная обратная связь меняет действие. Растения регулируют рост через химические сигналы и свойства тканей, без нервной системы. Для учебной практики подходят готовые модели сустава, видео движения протистов и фототропизма; болезненные раздражители человека не нужны.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Тургор

Давление содержимого растительной клетки на её стенку при соответствующем водном состоянии, поддерживающее упругость ткани.

Пример: При недостатке воды листья могут терять упругость, хотя целлюлозные стенки не исчезают.

Клеточная стенка

Наружная прочная структура клетки многих организмов, которая у растений содержит целлюлозный каркас и ограничивает изменение формы.

Пример: Стенка помогает растительной клетке выдерживать внутреннее осмотическое давление.

Наружный скелет

Опорный покров тела животного, расположенный снаружи мягких тканей и участвующий в защите и движении.

Пример: Покров членистоногого включает хитиновые компоненты и служит опорой для мышц.

Внутренний скелет

Опорная система внутри тела животного, образованная разными тканями и элементами у разных эволюционных групп.

Пример: У позвоночных костные и хрящевые структуры работают как опора и точки приложения мышечной силы.

Сустав

Подвижное соединение костей с определённым устройством поверхностей и поддерживающих тканей, ограничивающим и направляющим движение.

Пример: Локтевой сустав допускает определённые движения, но не свободное вращение во всех направлениях.

Амёбоидное движение

Перемещение клетки при перестройке её формы и контактов с поверхностью с участием актинового цитоскелета.

Пример: Амёба вытягивает участки клетки и переносит содержимое в новое положение.

Ресничное движение

Движение клетки или внешней жидкости за счёт согласованных изгибов покрытых мембраной ресничек с микротрубочковым аппаратом.

Пример: Инфузория перемещается при согласованной работе множества ресничек.

Жгутиковое движение

Перемещение с участием длинного клеточного придатка, строение которого существенно различается у бактерий и эукариот.

Пример: Эукариотическая водоросль может двигаться жгутиками, но бактериальный жгутик устроен иначе.

Тропизм

Направленный рост органа растения относительно направления действующего фактора среды.

Пример: Молодой побег может изгибаться к источнику света вследствие неравномерного роста.

Настия

Движение органа растения, направление которого не задаётся напрямую направлением вызвавшего его раздражителя.

Пример: Открывание некоторых цветков зависит от условий, но не обязательно направлено к источнику света.

Скелетная мышца

Поперечнополосатая мышечная ткань позвоночных, связанная с опорными структурами и управляемая нервными сигналами.

Пример: Сокращение мышцы плеча меняет положение предплечья через сухожилие и сустав.

Рефлекс

Закономерный ответ организма на воздействие с участием нервной системы и связей между входом и исполнительными структурами.

Пример: Отдёргивание руки от опасного горячего предмета включает сенсорные и двигательные звенья.

Биомеханический рычаг

Система опоры, точки приложения усилия и нагрузки, через которую мышечное сокращение преобразуется в движение части тела.

Пример: Кость предплечья движется вокруг сустава под действием силы мышцы и внешней нагрузки.

Пример по шагам

Стебель за неделю изогнулся к окну, а инфузория за секунды переместилась к светлому участку. Можно ли назвать оба случая «жгутиковым фототропизмом»?

  1. Изгиб стебля связан с направленным ростом органа относительно света — фототропизмом.
  2. Инфузория перемещает всё тело ресничками; направленное поведение при подходящих данных обсуждают как таксис.
  3. Различаются исполнительные структуры, масштаб времени и объект движения.

Вывод: Одинаковое направление относительно света не делает механизм и термин одинаковыми.

Практическая работа

Сопоставление времени и механизма движения

  1. Возьмите готовое видео инфузории, серию фотографий растения за дни и модель сустава позвоночного.
  2. Запишите время изменения, движущуюся часть, опору и источник механической работы для каждого случая.
  3. Отметьте, какие сведения наблюдаются прямо, а какие нужны из микроскопии и физиологии.

Что можно заключить: Сходная перемена положения может возникать из разных механизмов и на разных временных масштабах.

Безопасность: Используйте готовые видео и модели; не вызывайте болезненные рефлексы, не выращивайте неизвестные протисты и не ставьте растения под опасный нагрев.

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.