Здавалка
Главная | Обратная связь

Движение в живой природе

Учитель биологии. Подвижность – одно из фундаментальных свойств живого. В повседневной жизни мы сталкиваемся в основном с движением, которое осуществляется благодаря работе мышц, – это и бег кота, и полет бабочки, и ползание дождевого червя, и плавание карася. В основе этих внешне столь различных форм движения лежит активность мышечных волокон. Но не только сокращение мышц обеспечивает движение. Одноклеточные организмы, например амебы, жгутиконосцы, инфузории, тоже обладают способностью к перемещению в пространстве. Перемещения разного рода осуществляются и внутри самих клеток – движение вакуолей, транспортных пузырьков, содержащих выработанный клеткой секрет, расхождение хромосом делящейся клетки. Есть ли что-либо общее между всеми этими столь различными на первый взгляд процессами?

Эразм Дарвин, родной дед Чарльза Дарвина, в своем знаменитом произведении «Храм природы» поражается разнообразию форм движения микроскопических существ. Вряд ли мог он в то время предполагать, что в основе двигательной активности многих простейших и движений его руки, водящей пером по бумаге, в сущности, лежат одни и те же молекулярные механизмы. Выяснить это удалось только с началом эры электронной микроскопии и появлением приборов для проведения тонких биохимических экспериментов, которые позволяют ученым-биологам работать на уровне клеток и молекул.

Из приведенных примеров следует, что движение живых организмов является механическим движением. Что же является причиной движения живых организмов?

Субстратом жизни являются полимерные молекулы белков и нуклеиновых кислот. Все процессы в живом организме происходят вследствие химических реакций между этими и другими молекулами, составляющими живой организм или поступающими в организм. Именно химические реакции и являются причиной механического движения живых организмов. Каким же образом химические превращения способны вызвать механическое движение?

Среди различных белков, составляющих организм, важную роль играют молекулы, получившие название белки–молекулярные моторы. Характерным свойством таких молекул является способность изменять свою форму, т.е. взаиморасположение отдельных составляющих молекулы. Примером такого белка является миозин, молекула которого при наблюдении в электронный микроскоп видна как короткая толстая нить с утолщением-головкой на одном из концов. Эта головка способна поворачиваться относительно нити.

При повороте головка способна совершать механическую работу. Откуда берется энергия для такой работы? Ее поставляет молекула АТФ – универсальный источник энергии для клеток всех живых организмов.

Однако при движении головки относительное изменение длины молекулы миозина оказывается незначительным. Мышцы, созданные из таких молекул, могли бы сокращаться на единицы процентов (реальное сокращение мышц может доходить до 50 %). И природа «исхитрилась» создать мотор, работающий циклически, подобно тепловым двигателям, созданным человеком. Правда, произошло это за миллиарды лет до создания человеком тепловых двигателей. Биологический двигатель состоит из двух молекул – миозина, осуществляющего движение, и актина, молекулы которого, соединяясь между собой, образуют длинные тонкие нити.

А сейчас послушаем сообщение ученика.

Учащийся выступает с сообщением «Универсальный характер биологического движения», которое сопровождается компьютерной презентацией.

4-й ученик. Описанные биологические моторы обусловливают самые различные движения живых организмов. Примерами таких движений являются изменение формы клетки и образование перетяжки между дочерними клетками в ходе клеточного деления, движение жгутиков и ресничек простейших живых организмов (жгутиконосцы, инфузории), амебовидное движение – одно из самых распространенных способов перемещения клеток.

Так, например, исследование амебовидного движения показало, что в прилежащем к наружной плазматической мембране амеб слое цитоплазмы имеется сеточка из нитей актина и миозина. Сокращение и расслабление этой сеточки фактически изменяет упругость наружной оболочки, в результате чего цитоплазма перетекает в область, где эта упругость меньше. В этой области образуется вырост – псевдоподия, – который закрепляется на окружающих амебу телах. Затем вещество амебы постепенно перекачивается в область, где закрепилась псевдоподия, после чего цикл повторяется.

Подобный способ движения характерен также для лейкоцитов – элементов крови человека и позвоночных животных, участвующих в иммунном ответе организма. Перемещаясь как амебы, эти клетки скапливаются вокруг проникших в организм инородных объектов и нейтрализуют их вредное воздействие на организм.

Движение при помощи жгутиков и ресничек чрезвычайно распространено среди одноклеточных организмов. Изгибаясь, жгутики и реснички совершают сложное движение. Движение жгутика напоминает движение гребного винта. Движение реснички напоминает движение рук пловца, плывущего брассом: вначале следует прямой удар ресничкой, затем она изгибается и медленно возвращается в исходное положение. Жгутики и реснички не содержат мышц. Под микроскопом видно, что жгутики и реснички состоят из микротрубочек, образованных молекулами белков. К каждой микротрубочке прикреплены «ручки», образованные белком – молекулярным мотором.

Цикл движения состоит в том, что «ручки» микротрубочки цепляются за соседнюю микротрубочку, затем, изгибаясь, подтягивают соседнюю микротрубочку, после чего, отцепляясь, возвращаются в исходное положение. Таким образом, функцию актина в актин-миозиновом комплексе в данном случае выполняют микротрубочки. Если одни из концов микротрубочек скреплены между собой, то при циклическом движении «ручек» происходит изгиб микротрубочек.

)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

Найпростішим видом руху в природі є механічний рух, що полягає у зміні взаємного розташування тіл або їх частин у просторі із часом. Розділ фізики, що займається вивченням закономірностей механічного руху, називається механікою.

 

Розрізняють класичну механіку, коли швидкість макроскопічних тіл суттєво менше швидкості світла. Класична механіка заснована на законах Ньютона, тому її часто називають ньютонівською механікою. Руху тіл зі швидкостями близькими до швидкості світла вивчається в релятивістській механіці, а закономірності руху мікрочастинок у квантовій механіці.

 

Класична механіка складається із трьох основних розділів – статики, кінематики й динаміки.

 

· Статика – вивчає закони додавання сил і умови рівноваги тіл.

· Кінематика (рух) – дає математичний опис руху тіл без пояснення причин, що зумовлюють цей рух.

· Динаміка – вивчає рух тіл з врахуванням діючих на них сил.

 





©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.