1. У клітинах тварин цитоплазма неоднорідна. Опишіть її шари і їх біохімічну природу.

Внутрішній вміст клітини, за винятком ядра, називають цитоплазмою. Цитоплазма становить собою неоднорідний колоїдний розчин-гіалоплазму з розташованими в ній органелами та іншими структурами.

Гіалоплазма(основна плазма або матрикс цитоплазми)- це прозорий розчин органічних і неорганічних сполук у воді; частка останньої становить від 50 до 90%. З органічних сполук у гіалоплазмі переважають гідрофільні білки, поліпептиди, вільні амінокислоти, є також моно- та олігосахариди, полісахариди, ліпіди, різні типи РНК, окремі нуклеотиди. В гіалоплазмі міститься значна кількість катіонів металів, з яких найважливіші – Са, К, а також аніони вугільної та фосфорної кислот, Cl, розчинений кисень та інші гази. Залежно від функціонального стану клітини концентрація іонів водню в гіалоплазмі може змінюватись, про що свідчить її водневий показник(рН).

Гіалоплазма перебуває в рідкому(золь) або драглистому(гель) станах, причому окремі її ділянки водночас можуть бути у різних станах. Перехід від одного стану до іншого зумовлений концентрацією іонів кальцію, АТФ та частковою денатурацією чи ретанурацією особливого білка гіалоплазми-актину. Фізичний стан гіалоплазми регулює швидкість перебігу біохімічних процесів: чим вона густіша, тим повільніші хімічні реакції. Перехід зі стану золю у стан гелю сприяє рухові тваринних клітин за допомогою псевдоподій(несправжніх ніжок) та цитозу.

Гіалоплазма як внутрішнє середовище клітини об’єднує всі клітинні структури і забезпечує їхню взаємодію. В ній відбувається транспорт речовин, перебігає частина процесів пластичного та енергетичного обміну. Гіалоплазмі властивий постійних рух.

У клітинах тварин цитоплазма поділяється на екто- та ендоплазму. Ектоплазма-прозорий щільний шар цитоплазми, позбавлений більшості органел і включень. Він розташований під плазматичною мембраною і містить плетиво з мікрони точок і трубочок. Мікротрубочки і мікронитки складають цитоскелет, виконують опорну функцію. Елементи цитоскелета сприяють закріпленню в певному положенні органел та їхньому переміщенню в клітині. Мікронитки-тонкі(діаметром 4-7мм) ниткоподібні структури, які складаються зі скоротливих білків(акмину, міозину). Вони пронизують цитоплазму і беруть участь у зміні форми клітини. Пучки мікрониток одним кінцем прикріплюються до однієї структури(плазматичної мембрани), а другий-до іншої(певної органели, молекули біополімерів).

Мікротрубочки – циліндричні структури діаметром 10-25мм. Вони беруть участь у формуванні веретена поділу еукаріотичних клітин, входять до складу війок, джгутиків. У клітинах багатьох одноклітинних тварин(інфузорії, евглени) до підмембрання комплексів належить пелікула. Вона складається з плазматичної мембрани і структур, які розташовані під нею в зміненому ущільненому зовнішньому шарі цитоплазми.

Клітинні включення-це непостійні структури, які то виникають, то зникають у процесі життєдіяльності клітини. Вони містяться у цитоплазмі в твердому або рідкому станах і можуть мати вигляд кристалів, зерен(гранул) чи крапель. Це насамперед запасні речовини. У тваринних клітинах запасається полісахарид глікоген(у вигляді зерен чи волоконець), різні ліпіди та білки(особливо багато їх у цитоплазмі яйцеклітин, вони мають назву «жовток»).

У деяких одноклітинних тварин виникають структури, що виконують роль внутрішньоклітинного скелета. Подібно до включень, вони являють собою конструкції певної форми без поверхневої мембрани. Так, у цитоплазмі деяких паразитичних джгутикових, наприклад лямблій, є опорний стрижень з органічної речовини. У морських найпростіших-радіолярій-куляста капсула з рогоподібної сполуки поділяє цитоплазму на внутрішньокапсулярну та позакапсулярну частини з дещо відмінними властивостями. Крім того, у цих тварин розвинений внутрішньоклітинний скелет з двооксиду кремнію або сірчанокислотного стронцію, який може набувати досить химерного вигляду: дірчастих кульок, вкладених одна в одну, корон, радіально розташованих голок тощо.

2. Часто ми чуємо слова «життєвий цикл». Опишіть як їх класифікують, суть і наведіть приклади.

Життєвий цикл-це період між однаковими фазами розвитку двох чи більшої кількості послідовних поколінь. Тривалість життєвого циклу у різних організмів різна: у бактерій чи дріжджів, наприклад, проміжок часу між поділами клітини не перевищує 30 хвилин, тоді як у деяких вищих рослин і хребетних тварин він триває протягом багатьох років(н-д, сосна звичайна досягає статевої зрілості на 30-40-му році життя, а представник осетероподібних риб-білуга-на 12-18-му). Тривалі життєві цикли можуть мати і безхребетні тварини. Так, личинки одного з видів північноамериканських цикад розвиваються впродовж 17 років. У цілому тривалість життєвого циклу залежить від кількості поколінь, які змінюються протягом року, або кількістю років, протягом яких здійснюється один життєвий цикл. Життєві цикли поділяються на прості та складні.

Відділ Мохоподібні. Об’єднує близько 25тис. видів невеликих за розмірами спорових рослин. У життєвому циклі переважає гамето фіт. Їхній спорофіт паразитує на гаметофіті. Розмножуються мохи статевим та нестатевим способом. Статеве розмноження здійснюється за допомогою гамет, а нестатеве-спорами та вегетативно. Мешкають вони здебільшого у вологих місцях. На верхівках гаметофітів утворюються статеві клітини:яйцеклітини та сперматозоїди. Запліднення відбувається лише при наявності води. Зигота проростає прямо на материнській рослині, розвиваючись у спорофіт, який живиться за рахунок гамето фіта. Зрілий спорофіт складається з ніжки та коробочки з кришечкою та ковпачком. У коробочці формуються спори, які згодом висипаються. Зі спор проростають протонеми, або передростки, що дають початок новим гаметофітам.
Відділ Плауноподібні. Обєднує близько 1000 видів багаторічних трав’янистих спорових рослин, у життєвому циклі переважає спорофіт. Їхні пагони стеляться по ґрунту й підіймаються, мають безліч дрібних листочків. У плаунів є справжні провідні, механічні та інші тканини, додаткові корені тощо. Розмножуються вони нестатевим та статевим способом. Спори утворюються на особливих листочках-спорофілах, зібраних у спороносні колоски на верхівках пагонів. Зі спор проростають підземні гамето фіти, розвиток яких до утворення статевих клітин триває 6-20 років. Після запліднення, для якого необхідна волога, із зиготи проростає спорофіт. У Плауноподібних домінує нестатеве покоління.

Відділ Папоротеподібні. Представлений близько 12тис. видів спорових рослин із великими листками-вайями, які ростуть верхівками. На вайях розташовані групи спорангіїв-соруси. Папороті поширені повсюдно, у тому числі у водному середовищі(марсилея, сальвінія, азола). Спорофіт папоротей помірного клімату має кореневище з додатковими коренями і добре розвиненими листками, у південних областях трапляються й деревні рослини. Вайї папоротей частіше перисторозсічені, молоді вайї папоротей згорнуті равликом. Коли спори дозрівають, вони розсіюються за допомогою вітру і проростають у маленькі серцеподібні гамето фіти, на нижньому боці яких формуються ризоїди, яйцеклітини та сперматозоїди. Для запліднення необхідна краплинно-рідка волога. Із зиготи розвивається спорофіт.

Відділ Голонасінні. Включає близько 800 видів насінних рослин, які не формують квіток та плодів. Розмножуються голонасінні за допомогою насіння. Чоловічі гаметофіти-пилкові зерна-формуються в чоловічих шишках, що лежать в основі цьогорічних пагонів, а жіночі гаметофіти-в яскраво забарвлених жіночих, що знаходяться на кінцях пагонів. Пилкові зерна мають два повітряні мішки, за допомогою яких вони потрапляють на жіночі шишки. Жіночий гаметофіт утворюється в так званому нуцелосі, що знаходиться всередині насінного зачатка. Після запилення жіноча шишка набуває зеленого кольору, збільшується в розмірах та дерев’яніє, тоді як ріст пилкової трубки припиняється. За рік після запилення на лусках жіночих шишок утворюються дві яйцеклітини, пилкова трубка з двома сперміями нарешті доростає до них і після запліднення формуються дві насінини з крилоподібними придатками. Вони розлітаються навесні.

У покритонасінних чоловічий гаметофіт представлений пилковим зерном й у дозрілому стані складається всього з трьох гаплоїдних клітин(однієї вегетативної та двох сперміїв), які утворилися внаслідок поділу однієї диплоїдної генеративної клітини. Жіночий гаметофіт-це зародковий мішок що, як вам відомо, складається із семи клітин, оточених тканинами спорофіта: шість гаплоїдних(яйцеклітина, дві синергіди, які її оточують, і три клітини-антиподи) та одна центральна диплоїдна, ядро якої утворилося після злиття двох гаплоїдних ядер.

Нестатеве розмноження спостерігається в одноклітинних тварин і відбувається внаслідок поділу клітини або, рідше, її брунькування. У першому випадку утворюються дві(чи більше) однакові за розмірами дочірні клітини, у другому-від великої(материнської) клітини відбруньковується маленька(брунька). Вегетативне розмноження спостерігають у багатоклітинних тварин. Воно відбувається внаслідок відокремлення від материнського організму багатоклітинних частин. Статеве розмноження тварин відбувається за участі спеціалізованих статевих клітин(гамет). При злитті чоловічої та жіночої статевих клітин утворюється запліднена яйцеклітина, або зигота. Запліднення у тварин може бути зовнішнім, якщо статеві клітини зливаються поза органами жіночої статевої системи, і внутрішнім-якщо вони зливаються в органах статевої системи. Життєвий цикл-це сукупність усіх фаз розвитку, що забезпечують безперервність існування виду. В одних тварин він простий, в інших-складний. Складний життєвий цикл характеризується чергуванням поколінь, що розмножуються різними способами: нестатевим і статевим, статевим способом і вегетативно тощо. Кожен організм тварин послідовно проходить певні стадії індивідуального розвитку. Індивідуальний розвиток починається з моменту зародження і триває до природної смерті. У багатоклітинних тварин його поділяють на такі періоди:

- період зародкового розвитку-починається з моменту запліднення яйцеклітини чи іншого способу зародження і триває до народження;

- нестатевозрілий період-з моменту народження до настання статевої зрілості;

- період дорослої тварини, що характеризується статевою зрілістю і здатністю до розмноження;

- період старіння, який завершується природною смертю організму.

Під час зародкового розвитку запліднена яйцеклітина, або зигота, ділиться на дві, потім-на чотири, а тоді-на вісім клітин і так далі. Згодом утворюються зародкові тканини та органи майбутнього організму. У багатьох тварин зародковий розвиток закінчується утворенням личинок, які відрізняються від дорослих форм будовою та способом життя. Наприклад, з яєць метеликів вилуплюється гусінь, з ікри жаб-пуголовки. Такий тип розвитку називають непрямим. Він знижує конкуренцію між личинками і дорослими особинами, наприклад за їжу. Крім того, личинки тварин, що ведуть прикріплений або малорухливий спосіб життя(таких, як коралових поліпів, двостулкових молюсків), часто слугують для розселення виду. В інших організмів молоді особини, які народжуються, схожі на дорослих. Наприклад, пташенята, ягнята, телята, цуценята з моменту появи на світ схожі на своїх батьків. Такий тип розвитку називають прямим.

Для багатьох видів організмів властиве сполучення різних способів розмноження протягом їхнього життя-статевого й одного чи кількох варіантів нестатевого. Багато найпростіших(наприклад інфузорії) за сприятливих умов інтенсивно розмножуються простим поділом. Але час від часу в них відбувається статевий процес, після якого знову здійснюється статеве розмноження. Щось подібне спостерігається й у деяких багатоклітинних організмів: той самий організм у різні періоди свого життя може розмножуватися різними способами. Так, наприклад, гідра розмножується і нестатевим(брунькування), і статевим способами. Протягом літнього періоду гідра відбруньковує безліч дочірніх особин(які,у свою чергу, також можуть розмножуватися брунькуванням). Із настанням холодів у тілі гідри формуються статеві клітини й відбувається статеве розмноження. Із запліднених яєць наступного року розвиваються молоді особини. У цих і подібних випадках можна говорити про нерегулярне чергування поколінь особин, що розрізняються між собою способом розмноження. У великої кількості видів зустрічається регулярне чергування поколінь, коли в одного виду циклічно змінюються покоління особин, що розрізняються способом розмноження. Дуже часто при цьому особини різних поколінь істотно розрізняються морфо-анатомічно, за місцем перебування, способом життя, поведінкою. Життєвий цикл таких організмів, що охоплює ряд поколінь, знову приводить до вихідної стадії. У паразитичних організмів чергування поколінь у ході життєвого циклу може сполучатися зі зміною хазяїнів. У життєвому циклі кишковопорожнинних тварин існує регулярне чергування поколінь-поліпів і медуз. Сидячий поліп може відбруньковувати подібних до себе особин, але в певні періоди(сезонні) відбруньковує й личинок медуз. У медузах, вільноплаваючих організмах, утворюються гонади й виробляються статеві клітини. Із запліднених яйцеклітин знову розвиваються поліпи.

В інших тварин(представників плоских червів-сисунів, деяких членистоногих тощо) чергуються покоління, які розмножуються статевим шляхом і партеногенетично. Наприклад, серед рачків дафній звичайно у прісних чи солонуватих водоймах трапляються лише самки, що розмножуються партеногенетично: вони відкладають незапліднені яйця. Але за певних умов(зниження температури, нестача їжі, підвищення солоності води тощо) з незапліднених диплоїдних яєць виходять не тільки самки, але й самці. У самок формуються гаплоїдні яйця, розвиток яких можливий лише після запліднення. Вони багаті на запасні поживні речовини(жовток), після запліднення вкриваються щільною оболонкою і здатні переживати несприятливі умови. Після періоду спокою, з настаннями сприятливих умов, з цих яєць виходить нове покоління самок, які знову розмножуються партеногенетично. Близький за характером тип життєвого циклу відомий у рівнокрилих комах-попелиць. У життєвому циклі деяких тварин чергуються роздільностатеве та гермафродитне покоління. Так, у представника круглих червів-рабдитиса-особини гермафродитного покоління паразитують у легенях жаб. Яйця, які продукують гермафродитні особини, виводяться з організму жаби назовні. З них виходять личинки, що розвиваються в особин роздільностатевого покоління. Вони живуть у ґрунті й удвічі менші за розмірами, ніж гермафродитні. Личинки, які виходять з яєць, відкладених самками роздільностатевого покоління, для подальшого розвитку повинні потрапити в організм жаби, де перетворюються на особин гермафродитного покоління.

3. Зимою дерева живуть також. Поясніть, чому за зиму дерева не висихають? Чи можуть вони в цю непросту пору року поновити свій запас води?

У процесі пристосування до існування в наземно-повітряному середовищі у всіх організмів виробилися адаптації до економного споживання вологи і підтримання її вмісту на малому рівні. У вищих рослин коренева система або здатна проникати на значну глибину(сосна), що дає змогу використовувати підґрунтові води, або добре розгалужене у поверхневих шарах ґрунту(ясен, клен). У зимовий період дерева не висихають завдяки певним пристосуванням. Скидаючи листя, рослини захищаються від надмірної втрати води. Якби рослини в прохолодний зимовий період не скидали листя, вони неодмінно загинули б від нестачі води. Це пояснюється тим, що листки продовжували б випаровувати воду, а коренева система за низьких температур не змогла б забезпечити нею рослину. А в таких вічнозелених рослин, як сосна, ялина, туя, листки настільки дрібні і особливості їхніх продихів забезпечують майже повне припинення випаровування води взимку. Тому хвойним не потрібно скидати листки на зиму. Стебло рослин зовні вкрите корком, який також захищає рослину від надмірного випаровування води та механічних ушкоджень.