Біологія - Навчальный посібник - В. О. Мотузний 2009

Частина І. Загальна біологія
6. Організм як цілісна саморегульована біологічна система

Поняття про одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми. Організм — це жива система, яка самостійно взаємодіє з навколишнім природним середовищем. Розрізняють одно-, багатоклітинні та колоніальні організми.

Одноклітинні організми бувають прокаріотичні й еукаріотичні. Способи життя у них різні. В обох групах є автотрофні й гетеротрофні, вільноживучі та паразитичні, одиничні й колоніальні організми. За загальним планом будови і набором органел одноклітинні еукаріоти подібні до клітин багатоклітинних організмів, але функціонально поєднують властивості і клітини, і самостійного організму. Тому клітини одноклітинних організмів (водорості, гриби і тварини) мають більші розміри і велику кількість органел, які іноді характеризуються певними особливостями будови. Виживання і розмноження одноклітинних організмів — результат функціонування єдиної клітини, з якої складається їхнє тіло. Саме вона веде певний спосіб життя і взаємодіє із середовищем, виконуючи всі функції, необхідні для існування організму (цієї клітини).

Серед одноклітинних є організми з відносно простою (хлорела, амеба) і складною (ацетабулярії, інфузорії) будовою.

До багатоклітинних належать більшість рослин, тварин і деякі види грибів. Клітини в тілі цих організмів, спеціалізуючись на виконанні певних функцій, групуються, утворюючи тканини. Робота клітин у тканинах скоординована, вони становлять єдину функціональну структуру. Поява спеціалізованих тканин, органів і систем органів — характерна ознака багатоклітинних.

Тканина — стійкий, тобто закономірно повторюваний, комплекс клітин і неклітинних елементів (міжклітинної речовини), які подібні за походженням, будовою і пристосовані до виконання однієї або кількох функцій. Клітини, з яких складається тканина, характеризуються: морфологічною однорідністю, тобто дуже подібні за будовою; подібністю виконуваної роботи (функції); спільністю походження; визначеною топографією. У людини і тварин виділяють нервову, сполучну, м’язову і покривну тканини, у рослинних організмів — твірні, епітеліальні (покривні) основні, механічні, провідні та видільні. На відміну від тваринних тканин, у тканин рослин неклітинних елементів майже немає в усіх тканинах, але в рослин між оболонками сусідніх клітин тканини часто є міжклітинники.

У тваринних організмах різні типи тканин диференціюються під час розвитку зародка із різних зародкових листків, у вищих рослин усі тканини беруть початок від твірної (меристеми). Для виконання певних функцій тканини об’єднуються в органи, а органи — в системи органів.

Орган — це частина багатоклітинного організму, яка виконує конкретну функцію або групу тісно пов’язаних функцій, має певну будову і складається із закономірно складеного комплексу тканин. Проте в кожному органі переважає якийсь один тип тканини. Наприклад, серце містить усі види тканин (епітеліальну, м’язову, сполучну, нервову), але в ньому переважає м’язова тканина, у мозку — нервова, у шкірі — епітеліальна. Орган може виконувати одну функцію чи кілька функцій самостійно або в складі системи органів (система).

Колоніальними є організми, в яких особини дочірніх поколінь за безстатевого розмноження (брунькування) залишаються поєднаними з материнським організмом, утворюючи більш-менш складне поєднання — колонію. Трапляються переважно серед одноклітинних водоростей, губок, кишковопорожнинних. В колоніях окремі особини (у тварин — зооїди) займають певне місце і виконують спеціальні функції, важливі для всієї колонії. У сифонофор (гідрозої), наприклад, функції окремих зооїдів чітко розподілені, а всі разом вони утворюють колонію, яка зовні має вигляд єдиної особини.

Фізіологічні і функціональні системи органів та їх значення для забезпечення нормальної життєдіяльності організмів. У процесі розвитку в організмі людини й вищих тварин багато органів функціонально доповнюють один одного, формуючи фізіологічні системи органів, діяльність яких спрямована на виконання спільної функції. Органи, що утворюють ту чи іншу систему, розвиваються зі спільного зародка, виконують одну функцію й топографічно поєднані між собою. В організмі людини і багатьох тварин розрізняють такі системи органів: апарат руху (кісткова, м’язова системи, система з’єднання кісток), травну, нервову, ендокринну (залози внутрішньої секреції), дихання, серцево-судинну (кровоносна й лімфатична), сечову, статеву та систему органів чуття.

Органи й системи органів в організмі взаємопов’язані і працюють спільно, тобто корисний для організму результат досягається тимчасовим поєднанням їх. Таке тимчасове поєднання органів і систем називають функціональною системою. Скажімо, швидкий біг забезпечується функціональною системою, до якої входить багато різних органів та їх систем: нервова система, органи руху, дихання, кровообігу, потовиділення та ін.

Отже, багатоклітинний організм має дуже складну будову: він складається із систем органів, кожна система органів — із різних органів, кожний орган — із кількох тканин, тканина — з багатьох подібних клітин і міжклітинної речовини.

Регуляція життєвих функцій організмів. Нервова і гуморальна регуляції у тварин та їх взаємозв’язок. У процесі життєдіяльності в організмі одночасно відбуваються численні фізіологічні процеси, які забезпечують виконання життєво важливих функцій та пристосування до мінливих умов середовища. Всі ці процеси чітко скоординовані між собою. Така досконала координація функцій є наслідком саморегуляції. Саморегуляція функцій організмів здійснюється за принципом зворотного зв’язку за участю нервової, ендокринної та імунної систем, які діють одночасно і взаємозалежно. У складному організмі не може бути єдиного центру, який би переробляв усю необхідну для узгодженої дії його частин інформацію. Натомість розвиваються кілька керуючих систем, кожна з яких виконує певні завдання. Взаємодія цих систем і забезпечує злагоджену роботу організму. Наприклад, у ссавців гіпоталамус керує роботою гіпофіза, який, у свою чергу, регулює активність усіх ендокринних залоз, а через тимус (вилочкову залозу) — керує також імунною системою. Гормони, що продукуються ендокринною системою, і регулятори, що виробляються імунною системою, впливають на гіпоталамус. Внаслідок таких взаємодій нервова, ендокринна та імунна системи працюють як єдине ціле.

Гуморальний механізм регуляції функцій є еволюційно найдавнішим і здійснюється за рахунок хімічних речовин, які переносяться кров’ю, лімфою, тканинною рідиною. Хімічними регуляторами можуть бути також речовини, що потрапляють в організм разом із продуктами харчування, під час дихання, крізь шкіру; неспецифічні продукти обміну речовин (наприклад, вуглекислий газ, який збуджує дихальний центр); деякі специфічні продукти обміну речовин у клітинах (медіатори адреналін, ацетилхолін), гормони та ін. Останні взагалі можна назвати найважливішими спеціалізованими хімічними реалізаторами впливу різних факторів на обмін речовин, органогенез та «запуск» і коригування діяльності багатьох функціональних систем.

Нервовий механізм регуляції еволюційно молодший. Він відрізняється від гуморального тим, що його сигнали поширюються по нервових шляхах з досить великою швидкістю (від 0,5 до 120 м/с) до конкретних органів і частин організму. Нервово-гуморальні механізми регуляції працюють за принципом саморегуляції, основою якого є негативний зворотний зв’язок. Рефлекторні реакції зазвичай супроводжуються гуморальними зрушеннями, і навпаки, гуморальні зрушення часто викликають зміни рефлекторної регуляції.

Регуляція життєвих функцій організмів рослин. Для того щоб рослини росли і розвивалися впорядковано й адекватно реагували на умови середовища, їм так само, як і тваринам, потрібні якісь форми внутрішньої координації. Проте в рослин немає нервової системи, тому вони можуть використовувати лише хімічні фактори координації. Через це рослини відповідають на подразнення значно повільніше, і відповідь часто виражається лише зміною росту, у процесі якого можливе переміщення того чи іншого органа.

Організми всіх рослин, крім деяких одноклітинних форм, не мають здатності переміщуватись. Проте можливі рухи окремих органів рослин. Рухи, зумовлені зовнішніми впливами, поділяють на три групи: тропізми, настії та нутації (див. Подразливість і рухи рослин).

Фізіологічні процеси рослин координуються речовинами, які не обов’язково мають переноситися кудись від місця синтезу, тому їх не завжди можна назвати гормонами. Зважаючи на це і враховуючи, що ці речовини певним чином впливають на ріст рослин, їх називають ростовими речовинами. Однак конкретний механізм дії вже відомих ростових речовин остаточно не з’ясовано. Досі незрозуміло, якою є їх участь у «запусканні» ростових змін або в «інтеграції» процесів, запущених іншими, поки що невідомими діями. Процес росту складається з трьох етапів — поділ клітин, їх розтягування (власне ріст) та диференціювання (спеціалізація), які по-різному відбуваються в різних частинах рослини. Тому можна припустити, що все це позначається і на дії, і на розподілі різних ростових речовин у рослині.

Гормони рослин — фітогормони є фізіологічно активними речовинами, що утворюються в рослинах в дуже малих кількостях і регулюють їхній ріст і розвиток. Активний біосинтез фітогормонів відбувається у верхівці стебла і кореня, молодих листках й незрілих плодах. Потрапляючи в інші частини рослини, фітогормони стимулюють або пригнічують там фізіологічні процеси. Фітогормони відіграють також важливу роль у пристосуванні рослин до мінливих умов навколишнього природного середовища. Порівняно з гормонами тварин специфічність фітогормонів виражена слабкіше.

Виділяють п’ять основних класів фітогормонів: ауксини, гібереліни, цитокініни, абсцизову кислоту й етилен (етен). Загалом можна сказати, що цитокініни пов’язані з поділом клітин, ауксини й гібереліни — зі збільшенням розмірів клітин та їх диференціюванням, абсцизова кислота — зі стадіями спокою (наприклад, бічних бруньок), а етилен — зі старінням.

Доведено, що ауксини (індолілоцтова кислота) безперервно утворюються в точці росту стебла і в молодих листках під дією світла. Вони стимулюють збільшення клітин у ділянці позаду точки росту, сприяють поділу клітин камбію, забезпечують домінування верхівкової бруньки та пригнічення росту бічних бруньок, стимулюють ріст плодів, іноді викликають партенокарпію. Домінування верхівки — класичний приклад того, як одна частина рослини контролює іншу за допомогою тієї чи іншої ростової речовини. Це явище називають ростовою кореляцією.

Після вивчення окремих ростових речовин стало зрозуміло, що вони зазвичай діють разом і що немає таких аспектів росту, які б специфічно регулювалися якоюсь однією речовиною. Дія гіберелінів на видовження стебел, черешків, листків залежить від наявності ауксинів. Цитокініни сприяють поділу клітин лише за наявності ауксинів. Абсцизова кислота діє як антагоніст ауксину.

Формування імунних реакцій організмів. Якщо в популяції макроорганізмів, яка потерпає від певної інфекції, внаслідок випадкової мутації з’являється індивід, білкові молекули якого не асимілюються патогенним мікроорганізмом-агресором або є токсичними для нього, то цей індивід чи група індивідів виживає і дає життєздатне потомство, а решта популяції гине. Так виникають організми, стійкі до певної інфекції. В інших організмах виробляються антитіла і ці організми також стають стійкими до інфекції. Щоправда, мікроорганізми теж модифікуються, пристосовуються до нових умов і з часом захоплюють і цей ареал, отже, процес боротьби за виживання між макроорганізмами й патогенними мікроорганізмами відбувається постійно. Тому є підстави вважати, що мікроорганізми та їхні молекулярні патогенні фактори є важливими і, мабуть, єдиними біотичними агентами, що продовжують природний добір серед людей.

Можливі причини пригнічення імунної системи. На реактивність організму істотно впливають кількісні і якісні порушення процесів травлення. Голодування та недоїдання викликають різке зниження реактивності. Запалення при цьому проходять мляво, знижується здатність виробляти антитіла. За білкового голодування, нестачі вітамінів знижується стійкість до інфекцій та інтоксикацій, оскільки білок конче потрібний для безперервних пластичних процесів і є матеріалом для синтезу антитіл.

Білвшість інфекційних хвороб, з якими до останнього часу стикалося людство, достатньо відомі. До одних із них у людини утворився природний імунітет, з деякими вона навчилася боротися, створюючи штучний імунітет. За будь-якого збудника інфекції імунна система завжди виступає на захист організму. Проте зовсім недавно, близько 25 років тому, виявлено віруси, дія яких спрямована проти самої імунної системи. Руйнуючи імунну систему, вони роблять організм беззахисним, не здатним боротися із збудниками інших інфекційних хвороб, що призводить до неминучої смерті. Цю хворобу (синдром набутого імунодефіциту, СНІД) викликає вірус імунодефіциту людини. На жаль, і донині не знайдено ефективних засобів боротьби з цією хворобою. ВІЛ проникає в організм через рідини внутрішнього середовища за безпосереднього контакту із зараженими рідинами.

Неабиякий вплив на імунну систему організму справляє і радіоактивне випромінювання, порушуючи нормальні умови відновлення елементів лімфатичної системи.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити