Членистоногие: биоценотическая роль и практическое значение.

. Тип членистоногие (Arthroda) несравненно богаче всех остальных типов животных, и содержит свыше 1500000 видов; водные и сухопутные формы, обладающие членистыми конечностями и сегментированным телом. Существуют среди них и паразитические формы. Большая роль в биогенном круговороте веществ и биознергетических процессах. Многие водных организмы являются биофильтраторами. ↑ роль в почвообразовании. Много среди них обьектов промысла и промышленного разведения. Отрицательное зн-ие имеют вредители с/х, переносчики заболеваний человека и животных. Все членистоногие характеризуются следующими основными признаками:

1. Присуща гетерономность сегментации. Сегменты обладают различным строением в разных участках тела. Группы сходных сегментов выделяют в особые отделы тела, или тагмы (голова, грудь и брюшко). Количество сегментов сильно варьирует и при этом появляется тенденция к уменьшению и стабилизации числа сегментов. Наиболее постоянен сегментарный состав головного отдела, который состоит из головной лопасти (акрона) и четырех следующих за ней сегментов. Грудь и особенно брюшко в этом отношении более изменчивы.

2. Конечности членистоногих, филогенетически развившиеся из параподий полихет, подвижно соединяются с телом при помощи суставов и состоят из нескольких члеников. Конечности расположены на разных тагмах, зачастую специализируются для выполнения весьма несхожих функций – захват и измельчение пищи, движение, дыхание

3. Тело покрыто хитиновой кутикулой, образующей наружный скелет, в котором различают твердые пластинки – склериты и мягкие сочленовные мембраны. Рост членистоногих сопровождается линькой. В теле членистоногих отсутствует мерцательный эпителий (т.к. сильная кутикуляризация).

4. Мускулатура представлена отдельными мышечными пучками – мышцами, не образующими сплошного кожно-мускульного мешка. Имеют поперечнополосатую структуру. Полость тела имеет двойственное происхождение: во время эмбрионального развития у них в большинстве случаев закладывается сегментированный целом. Впоследствии стенки целомических мешков разрушаются, и целомические полости сливаются как друг с другом, так и с остатками первичной полости тела. Таким образом, образуется смешанная полость тела – миксоцель.

5. Пищеварительная система состоит из трех отделов – передней, средней и задней кишок. С разными отделами кишечного тракта связаны железы, секретирующие пищеварительные ферменты.

6. Кровеносная система характеризуется появлением центрального пульсирующего органа – сердца. Кровеносная система незамкнута. Главные кровеносные сосуды – аорта и артерии. Гемолимфа (частично состоит из настоящей крови, а частично из целомической жидкости) изливается в полость тела, омывает внутренние органы и затем вновь поступает в сосуды.

7. Органы дыхания разнообразны. В одних случаях конечности целиком или только их части преобразуются в жабры. Органы воздушного дыхания – легкие (видоизмененные конечности). У высших членистоногих – трахейная система.

8. Нервная система слагается из парного головного мозга, окологлоточных коннективов и брюшной нервной цепочки. Головной мозг состоит из 3х отделов: протоцеребрума, дейтоцеребрума, тритоцеребрума.

9. Выделительная система представлена коксальными железами или мальпигиевыми сосудами

10. Характерен только половой способ размножения. Раздельнополы. Половой деморфизм

выделяют 4 подтипа: трилобитообразных, хелицеровых, жабродышащих, трахейные.

Глобальные экологические проблемы, пути их решения.

Экологические проблемы в той или иной мере всегда сопутствовали становлению и развитию цивилизации. В современную эпоху неограниченное использование природных ресурсов и свободное удаление отходов в окружающую среду привело к тому, что во многих странах практически нет естественных не нарушенных экосистем, способных в полной мере выполнить свои средообразующие функции. устойчивое развитие общества все более сдерживается глобальными экологическими проблемами, некоторые из которых возникают из-за «трагедии роста», к их числу относят: демографический взрыв, сокращение пахотных угодий, голод, загрязнение окружающей среды, разрушение природных ландшафтов, энергетический кризис. Также очень опасно антропогенное воздействие на атмосферу, так как атмосфера – это воздух, которым мы дышим. Загрязнение воздуха особенно резко проявляется в местах, где размещаются металлургические, химические и другие заводы, а также в городах, где источниками загрязнения является автотранспорт, ТЭЦ, промышленные предприятия и др. особенно страдают города, над которыми слабая циркуляция воздуха, нет ветра. здесь образуется тяжелая ядовитая смесь с туманом, сернистым и угарным газами, мельчайшими твердыми частицами, выброшенными из труб в результате неполного сгорания топлива (смог). Как правило, местные загрязнения атмосферы особенно остро переживаются населением. Во время смога резко возрастает число смертей среди людей, страдающих болезнями сердца и органов дыхания. Антропогенное воздействие на атмосферу вызывает крупные глобальные последствия (кислотные дожди, парниковый эффект, нарушение озонового экрана). С одной стороны, природная среда, географические и климатические факторы оказывают значительное воздействие на общественное развитие. Они могут ускорять или замедлять темп развития стран и народов, влиять на общественное развитие. С другой стороны, общество влияет на естественную среду обитания человека. Рост масштабов хозяйственной деятельности человека, бурное развитие научно-технической революции усилили отрицательное воздействие на природу, привели к нарушению экологического равновесия на планете. Увеличивается потребление в сфере материального производства природных ресурсов. За годы после второй мировой войны было использовано столько минерального сырья, сколько за всю предыдущую историю человечества. Поскольку запасы угля, нефти, газа, железа и других полезных ископаемых не возобновляемы, они будут исчерпаны по расчетам ученых через несколько десятилетий. Но даже ресурсы, которые постоянно возобновляются, на деле быстро убывают, вырубка леса в мировом масштабе значительно превышает прирост древесины, площадь лесов, дающих земле кислород, уменьшается с каждым годом. Мировой океан постоянно загрязняется из-за расширения добычи нефти на морских промыслах. Огромные нефтяные пятна губительны для жизни океана. В океан сбрасываются миллионы тонн фосфора, свинца, радиоактивных отходов. Самой уязвимой частью природы стала пресная вода. Сточные воды, пестициды, удобрения, ртуть, мышьяк, свинец и др. в огромных количествах попадают в реки и озера. Загрязнение атмосферного воздуха превзошло все допустимые пределы. Концентрация вредных для здоровья веществ в воздухе превышает медицинские нормы во многих регионах в десятки раз. Кислотные дожди, содержащие двуокись серы и окись азота, являющиеся следствием функционирования ТЭС и заводов, несут гибель озерам и лесам. Перспектива выхода из экологического кризиса – в изменении производственной деятельности человека, его образа жизни и сознания. Научно-технический прогресс дает небольшие перегрузки для природы, в наиболее прогрессивных технологиях, он дает средства предотвращения негативных воздействий, создает возможности экологически чистого производства. Одно из направлений такого развития – создание безопасных производств. Используя достижения науки, технологический процесс может быть организован таким образом, чтобы отходы производства не загрязняли окруж. среду, а вновь поступали в производственный цикл как вторичное сырье. Безотходным является такое производство, в котором все исходное сырье в конечном счете превращается в ту или иную продукцию. Большое значение имеет развитие природовосстановительных отраслей (лесное. водное, рыбное хозяйство); разработка и внедрение материалосберегающих и энергосберегающих технологий. Экологически чистыми являются и некоторые альтернативные ТЭС, АЭС, ГЭС источники энергии. Необходим быстрейший поиск способов практического использования энергии солнца, ветра, приливов, геотермальных источников. Экологическая ситуация вызывает необходимость оценивать последствия любой деятельности, связанной с вмешательством в природную среду. Необходима экологическая экспертиза всех технических проектов.

Ген, его строение и функции. Долгое время ген рассматривали как минимальную часть наследственного материала (генома), обеспечивающую развитие определенного признака у организмов данного вида. Однако каким образом функционирует ген, оставалось неясным. В 1945 г. Дж. Бидлом и Э. Татумом была сформулирована гипотеза, которую можно выразить формулой «Один ген — один фермент». Согласно этой гипотезе, каждая стадия метаболического процесса, приводящая к образованию в организме (клетке) какого-то продукта, катализируется белком-ферментом, за синтез которого отвечает один ген.

Позднее было показано, что многие белки имеют четвертичную структуру, в образовании которой принимают участие разные пептидные цепи. Например, гемоглобин взрослого человека включает четыре глобиновых цепи — 2α и 2β, кодируемые разными генами. Поэтому формула, отражающая связь между геном и признаком, была несколько преобразована: «Один ген — один полипептид».

Изучение химической организации наследственного материала и процесса реализации генетической информации привело к формированию представления о гене как о фрагменте молекулы ДНК, транскрибирующемся в виде молекулы РНК, которая кодирует аминокислотную последовательность пептида или имеет самостоятельное значение (тРНК и рРНК).

Открытия экзон-интронной организации эукариотических генов и возможности альтернативного сплайсинга показали, что одна и та же нуклеотидная последовательность первичного транскрипта может обеспечить синтез нескольких полипептидных цепей с разными функциями или их модифицированных аналогов. Например, в митохондриях дрожжей имеется ген box (или cob), кодирующий дыхательный фермент цитохром b. Он может существовать в двух формах (рис. 3.42). «Длинный» ген, состоящий из 6400 п. н., имеет 6 экзонов общей протяженностью 1155 п.н. и 5 интронов. Короткая форма гена состоит из 3300 п.н. и имеет 2 интрона. Она фактически представляет собой лишенный первых трех интронов «длинный» ген. Обе формы гена одинаково хорошо экспрессируются.

Другим примером может служить изменение схемы сплайсинга первичного транскрипта, кодирующего структуру молекул антител в лимфоцитах. Мембранная форма антител имеет на С-конце длинный «хвост» аминокислот, который обеспечивает фиксацию белка на мембране. У секретируемой формы антител такого хвоста нет, что объясняется удалением в ходе сплайсинга из первичного транскрипта кодирующих этот участок нуклеотидов.

У вирусов и бактерий описана ситуация, когда один ген может одновременно являться частью другого гена или некоторая нуклеотидная последовательность ДНК может быть составной частью двух разных перекрывающихся генов. Этой особенностью организации генома фага удалось объяснить существующее несоответствие между относительно небольшим его размером (он состоит из 5386 нуклеотидов) и числом аминокислотных остатков во всех синтезируемых белках, которое превышает теоретически допустимое при данной емкости генома.

Описанные ситуации, свидетельствующие о допустимости считывания разной информации с одной и той же последовательности ДНК, позволяют предположить, что перекрывающиеся гены представляют собой довольно распространенный элемент организации генома вирусов и, возможно, прокариот. У эукариот прерывистость генов также обеспечивает возможность синтеза разнообразных пептидов на основе одной и той же последовательности ДНК.

Имея в виду все сказанное, необходимо внести поправку в определение гена. Очевидно, нельзя больше говорить о гене как о непрерывной последовательности ДНК, однозначно кодирующей определенный белок. По-видимому, в настоящее время наиболее приемлемой все же следует считать формулу «Один ген — один поли-пептид», хотя некоторые авторы предлагают ее переиначить: «Один полипептид — один ген». Во всяком случае, под термином ген надо понимать функциональную единицу наследственного материала, по химической природе являющуюся полинуклеотидом и определяющую возможность синтеза полипептидной цепи, тРНК или рРНК.

В процессе реализации наследственной информации, заключенной в гене, проявляется целый ряд его свойств. Определяя возможность развития отдельного качества, присущего данной клетке или организму, ген характеризуется дискретностью действия.

Ввиду того что в гене заключается информация об аминокислотной последовательности определенного полипептида, его действие является специфичным. Однако в некоторых случаях одна и та же нуклеотидная последовательность может детерминировать синтез не одного, а нескольких полипептидов. Это наблюдается в случае альтернативного сплайсинга у эукариот и при перекрывают генов у фагов и прокариот. Очевидно, такую способность следует оценить как множественное, или плейотропное, действие гена (хотя традиционно под плейотропным действием гена принято понимать участие его продукта — полипептида — в разных биохимических процессах, имеющих отношение к формированию различных сложных признаков).

Определяя возможность транскрибирования мРНК для синтеза конкретной полипептидной цепи, ген характеризуется дозированностью действия, т.е. количественной зависимостью результата его экспрессии от дозы соответствующего аллеля этого гена. Примером может служить зависимость степени нарушения транспортных свойств гемоглобина у человека при серповидно-клеточной анемии от дозы аллеля HbS. Наличие в генотипе человека двойной дозы этого аллеля, приводящего к изменению структуры β-глобиновых цепей гемоглобина, сопровождается грубым нарушением формы эритроцитов и развитием клинически выраженной картины анемии вплоть до гибели. У носителей только одного аллеля HbS при нормальном втором аллеле лишь незначительно изменяется форма эритроцитов и анемия не развивается, а организм характеризуется практически нормальной жизнеспособностью.

Дата добавления: 2015-07-19