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».
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
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»?
- Изгиб стебля связан с направленным ростом органа относительно света — фототропизмом.
- Инфузория перемещает всё тело ресничками; направленное поведение при подходящих данных обсуждают как таксис.
- 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
- Возьмите готовое видео инфузории, серию фотографий растения за дни и модель сустава позвоночного.
- Запишите время изменения, движущуюся часть, опору и источник механической работы для каждого случая.
- 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.