По оценкам некоторых ученых, на Земле насчитывается около 14 миллионов видов, хотя идентифицировано только около 1,9 миллиона. На протяжении веков ученые разделили живые существа на два царства — растения и животных. Большинство организмов, относящихся к царству растений, содержат хлорофилл и целлюлозу. Царство животных состояло из видов, которым не хватало хлорофилла или целлюлозы. Эта классификационная система была формализована в 18 веке биологом Каролом Линнеем.

Система Линнея была основана на сходстве в строении тела и была завершена более чем за сто лет до работ Чарльза Дарвина, теория эволюции которого показала, что сходства и различия организмов можно рассматривать как продукт эволюции. путем естественного отбора. По мере того, как биологи в 20-м веке узнавали больше о микроорганизмах и грибах, они осознавали необходимость другой системы классификации, которая основывалась бы на эволюционных отношениях между организмами.Система пяти царств начала применяться в 1970-х годах, когда грибы были разделены на их собственное царство. Он также создал царство под названием Монера для всех прокариот и царство под названием Протиста для всех эукариот, которые не принадлежали к царствам растений, животных или грибов.

Однако в конце 1970-х группа ученых определила существование ранее неизвестной формы жизни. Используя молекулярную технологию для изучения эволюционных взаимоотношений между несколькими группами прокариот, исследователи отметили, что одна группа имела явные различия в своем генетическом коде, которые отличали ее от других прокариот.Эти открытия в конечном итоге привели к значительным изменениям в классификации живых существ, поскольку эти организмы, теперь называемые археями, стали признаны большинством биологов как одна из трех отдельных ветвей жизни, которые сформировались на раннем этапе развития жизни на Земле. Три ветви, называемые доменами, — это археи, бактерии и эукарии. Домен Eukarya охватывает всех эукариот, а именно простейших, грибов, растений и животных.

Бактерии

Бактерии — это одноклеточные прокариоты (организмы без отдельных ядер или органелл). Практически все бактерии имеют жесткую клеточную стенку, которая содержит вещество, называемое пептидогликаном. Типичные формы клеток бактерий включают сферы, стержни и спирали. У некоторых бактерий есть жгутики, которые они используют для передвижения. На основании генетических исследований эксперты полагают, что может существовать около 1 миллиона видов бактерий, из которых идентифицировано лишь около 4000.

Как группа, бактерии очень разнообразны.Некоторые бактерии являются аэробными, а другие — анаэробными. Некоторые из них, например пурпурные бактерии и цианобактерии, содержат хлорофилл и поэтому могут сами готовить себе пищу. Пурпурные бактерии плавают с помощью жгутиков. Хотя они являются фотосинтезирующими, содержащиеся в них зеленоватые частицы представляют собой другую форму хлорофилла, чем те, которые содержатся в других фотосинтезирующих организмах. Цианобактерии не имеют жгутиков и часто живут вместе цепочками или группами, покрытыми желеобразным веществом. Они содержат настоящий хлорофилл и поэтому являются автотрофными.Однако при определенных условиях они также могут принимать пищу из других источников. Большинство бактерий гетеротрофны, включая важную группу бактерий, которые разлагают материю мертвых организмов. Другие важные группы бактерий включают болезнетворные бактерии и бактерии, которые превращают азот в воздухе в соединения, которые могут использовать растения.

Археи

Археи, как и бактерии, представляют собой одноклеточные прокариоты, и их внешний вид похож на бактерии.Тем не менее, они отличаются от бактерий генетически, а также по структурным компонентам и биохимии. Например, клеточная стенка архей не содержит пептидогликан, а процесс обработки ДНК архей более сложен. Хотя большое количество архей обитает в самых разных средах обитания, в том числе в океанах и в почве, примечательной особенностью некоторых видов является то, что они могут процветать в средах, смертельно опасных для других видов организмов.

Многие археи населяют глубокие жерла на дне океана или горячие источники, где температура намного превышает 200 ° F (93 ° C). Pyrococcus woesei — яркий тому пример. Он растет при температуре выше 212 ° F (100 ° C). Другие такие экстремофильные виды архей живут в бассейнах с очень кислой или соленой водой. Археи, известные как метаногены, живут в таких средах, как болотная грязь или в рубцах коров, где нет кислорода. Они поглощают углекислый газ и водород из окружающей среды и производят метан в качестве побочного продукта своего метаболизма.

В некотором смысле эти среды обитания напоминают некоторые из ранних условий на Земле, такие как источники с кипящей горячей водой и атмосфера, лишенная кислорода.Способность архей процветать в таких экстремальных условиях предполагает, что они давно адаптировались к ним, а структура генетического кода архей предполагает, что эти организмы, вероятно, были одними из самых ранних форм жизни на Земле. В другом сравнении с бактериями некоторые археи, как и некоторые бактерии, способны делать азот в атмосфере доступным для растений. В отличие от бактерий, не было обнаружено ни одного вида архей, который использовал бы хлорофилл для фотосинтеза, и ни одного архея, вызывающего заболевания у людей.

Архей сложно идентифицировать и изучать, потому что большинство из них невозможно выращивать в лабораторных условиях. Однако успехи в методах ДНК позволяют анализировать непосредственно материал из окружающей среды для идентификации ДНК и РНК архей и других микроорганизмов, населяющих образец.

Протисты

Протисты — очень разнообразная группа одноклеточных организмов, которые являются эукариотами, то есть имеют истинное ядро ​​и органеллы, и не считаются принадлежащими к царству животных, растений или грибов.Они могут жить поодиночке или группами, называемыми колониями, и могут быть автотрофными или гетеротрофными. Согласно классификации пяти царств, протисты составляли Королевство протистов, а при трехдоменной системе большинство биологов продолжали использовать эту классификацию. Однако успехи в сравнении генетической информации от многих видов протистов показали, что для их классификации могут потребоваться новые царства, и исследователи стремились охарактеризовать их. По оценкам, на Земле существует около 600 000 видов протистов, но описана лишь небольшая часть из них — примерно 80 000.

Многие простейшие обитают в океанах или пресных водах. Простейшие обычно делятся на простейших животных, большинство из которых гетеротрофны; водоросли, похожие на растения, являющиеся автотрофными; и грибковые слизистые и водяные формы, являющиеся сапрофагами. К наиболее изученным протистам относятся эвгленоиды, парамеции и диатомовые водоросли. У некоторых простейших есть жгутики или реснички, которые помогают им перемещаться по окружающей среде. Это помогает им ловить пищу и уклоняться от хищников. Простейшие, такие как эвгленоиды, содержат хлорофилл и могут производить глюкозу посредством фотосинтеза, хотя они также могут захватывать пищу из внешних источников при определенных условиях.Зеленые водоросли, как обсуждалось ранее, также являются автотрофными и производят пищу посредством фотосинтеза. Ряд протистов вызывают серьезные заболевания. Жгутиковый протист Trypanosoma вызывает у людей африканскую сонную болезнь, в то время как конкретный вид амеб вызывает форму дизентерии.

Грибы

В царстве грибов обитает очень разнообразная группа организмов, от дрожжей до плесени и мучнистой росы до грибов и поганок. Гриб классифицируется как гетеротрофный эукариотический организм с клеточными стенками.К тому же все грибы многоклеточные. Наличие клеточных стенок у этих организмов вдохновило биологов на долгие годы отнести их к растениям. Однако грибы обладают многими чертами, которых нет у растений. В грибах отсутствует хлорофилл и хлоропласты; они не могут синтезировать свою собственную пищу, а скорее должны зависеть от других организмов для питания. Многие грибы делают это посредством симбиотических отношений с другими организмами. ( См. Также лишайник ). Подобно животным, грибы должны переваривать пищу, прежде чем поглощать ее, но, в отличие от животных, грибы переваривают пищу вне своего тела.Для этого грибы выделяют ферменты в свое непосредственное окружение; эти ферменты разлагают или расщепляют пищу на небольшие молекулы, которые затем поглощаются грибами. По научным оценкам, на Земле существует около 1,5 миллиона видов грибов, хотя известно только 80 000 видов.

Растения

Растения являются многоклеточными эукариотическими организмами и классифицируются в Королевстве Plantae. Представители царства растений варьируются от простых зеленых лоз и мха до огромных сложных деревьев, таких как секвойи.Биологи считают, что существует около 300 000 видов растений. Примерно 10 процентов из них не были идентифицированы, и эксперты полагают, что большинство из них существует в тропических лесах.

Практически все растения содержат хлорофилл и являются автотрофами. У некоторых растений есть сосуды, то есть у них есть специализированные ткани, которые переносят воду и питательные вещества ко всем частям растения. Сосудистые растения включают цветковые растения, деревья и наиболее известные наземные растения. Остальные растения несосудистые; у них отсутствуют корни, стебли и листья, и они обычно водные.Некоторые наземные растения, в том числе мхи и печеночники, также не являются сосудистыми. Наземные несосудистые растения обычно имеют небольшие размеры. Отсутствие сосудистой системы ограничивает количество питательных веществ, которые могут транспортироваться ко всем их клеткам. Некоторые виды растений, такие как повилика и индийская трубка, являются нефотосинтетическими паразитами, а некоторые другие, такие как мухоловка Венеры, фотосинтезируют, но плотоядны — они улавливают насекомых как источник азота и минералов.

Животные

Организмы, классифицируемые в Королевстве Животных, являются многоклеточными эукариотами.Поскольку в их клетках отсутствует хлорофилл, все животные являются гетеротрофами. У них разные типы тканей в теле, и они обычно могут свободно перемещаться. Животных иногда называют многоклеточными, что отличает их от простейших, которые являются одноклеточными.

Животных можно разделить на две основные группы: беспозвоночные и позвоночные. У беспозвоночных, таких как насекомые, морские звезды (морские звезды) и черви, отсутствует позвоночник. Ткани многих беспозвоночных поддерживаются внешней структурой, называемой экзоскелетом.У позвоночных есть позвоночник. Животные, отнесенные к категории позвоночных, включают рыбу; земноводные, такие как лягушки и саламандры; рептилии, такие как змеи и ящерицы; птицы; и млекопитающие, такие как собаки, коровы, лошади, обезьяны и люди.

Животный мир — самое большое царство эукариот. Эксперты считают, что сегодня обитает более 10 миллионов видов животных; из них идентифицировано только около 1,3 миллиона видов. Самая большая группа в животном мире — насекомые.Может существовать около 8 миллионов видов насекомых, но только около одного миллиона были идентифицированы или описаны. Наиболее известными из групп животных являются птицы и млекопитающие, из которых идентифицировано примерно 10 000 и 4500 видов соответственно.

Урок в девятом классе Жизнь для жизни

После того, как ученики получили возможность обдумать свои мысли о том, что есть живое, я сразу перехожу к короткому видеоклипу, который я скачал с Youtube, под названием «Введение в характеристики жизни».Он визуально привлекателен и пробуждает интерес студентов и вопросы о предстоящем материале. Это также первое знакомство с материалом, который может прямо противоречить их неправильным представлениям о том, что является живым или неживым после разминки.

После этого короткого ролика представьте концепции, связанные с характеристиками жизни. Обсудите содержание и пройдитесь по комнате, чтобы следить за тем, активно ли студенты слушают и делают записи во время введения нового материала.Я всегда раздаю учащимся заметки с инструкциями для нового контента, чтобы убедиться, что учащиеся получают наиболее важные пункты обучения на бумаге. Управляемые заметки, которые я использую, всегда перфорируются с тремя отверстиями, прежде чем я их раздаю, чтобы ученики могли легко добавить их в папки с тремя кольцами, которые необходимы для моего класса. Папки помогают ученикам овладеть основными организационными навыками, поэтому я требую, чтобы у учеников были организованные папки для моего класса.

Грамотность также важна для обучения, поэтому не забудьте выделить лексику для конкретного содержания, используя документ, который я называю Словарной картой.Карта словарного запаса позволяет студентам писать научные термины вместе с фонетическим написанием, определениями и основами или корнями слов, из которых состоит термин. Учащиеся ведут этот список только для терминов, имеющих префиксы, суффиксы или греческие или латинские корневые слова. Учащиеся постоянно используют эти термины в течение года, и мы добавляем новые термины по мере преподавания нового содержания.

Термины, которые подробно излагаются на этом уроке, включают: биология, организм, гомеостаз, автотроф, гетеротроф, одноклеточный, многоклеточный и фотосинтез.Вместо того, чтобы давать все определения в начале урока, сделайте только краткое введение в термины в начале урока и укажите, что слова также упоминаются на стене слов. Лучше подождать, чтобы определить термины по мере их появления в материале. Мне очень нравится карта словарного запаса, потому что она позволяет студентам «разбирать» термины на их корневые слова, и это оказалось очень полезным для моих студентов в повышении научной грамотности.

После обучения росту / развитию, адаптациям / корректировкам воспроизводства остановите ppt, чтобы показать от 2 до 4 адаптаций организма из видео «Жизнь», «Проблемы жизни».Этот отрывок из серии «Жизнь» — отличный ресурс для этого урока, который можно использовать, чтобы закрепить понимание учащимися об адаптации. Необязательно смотреть видео целиком, поэтому покажите только 2 = 3 клипа адаптации. Видео с повествованием знакомит с концепцией адаптации в очень наглядной форме, что также способствует пониманию учащимися и увеличивает запоминание для учащихся с визуальным восприятием.

(PDF) Суть жизни

материальный обмен с окружающей средой. Например, растение

может поглощать световую энергию и сырье, а

животное может питаться растениями, чтобы получать энергию и сырье

, в котором оно нуждается.Те биохимические реакции

, использующие энергию и материалы внутри организма —

изм (для синтеза его собственных компонентов) в целом — это

, называемые «метаболизмом». Наконец, «отходы», выделенные из метаболизма, будут удалены в

окружающую среду. Если организм «умрет», все эти

событий, связанных с самообеспечением, больше не будут происходить. Что касается формулировки «сам», то

следует пояснить немного подробнее.Действительно, в соответствии со вторым законом термодинамики

за счет энергии

и обмена веществом с окружающей средой может поддерживаться живая система

(или, скажем, порядок системы

может быть сохранен) — Вроде бы особенность живых систем

. Однако, безусловно, существуют и другие открытые системы

, которые поддерживаются в порядке, называемые «диссипативными системами

», такие как конвекция Рэлея – Бенара,

реакция Белоусова-Жаботинского, турбулентность, циклон,

и т. Д.Отличительная характеристика живой системы

заключается в том, что она является «самоподдерживающейся», что означает обмен энергии и вещества

, а биохимические реакции

, участвующие в метаболизме, являются активными событиями, зависящими от

. собственные «функциональные компоненты» системы

(например, переносчики через мембраны и ферменты).

Конечно, эти два аспекта связаны друг с другом

. Для современной жизни функциональные компоненты, в зависимости от того, что живая система может поддерживать

, обычно состоят из белков (для возможных

первичной жизни в гипотетическом «мире РНК» было создано

функциональных компонентов. РНК [6–9]).Несомненно,

— это просто дарвиновская эволюция, которая дала начало

этим функциональным компонентам. Фактически, мы можем объяснить всю тенденцию, касающуюся такой эволюции,

в общем виде. Энергия и сырье всегда являются объектами конкуренции в дарвиновской эволюции

, поэтому всегда в дефиците. Когда происходит изменение

, приводящее к появлению функции

, которая позволяет системе использовать больше «фундаментальной

умственной» энергии и сырья (которых много), изменение будет поддерживаться естественным отбором

.При «углубленном» рассмотрении такой тенденции

будет появляться все больше и больше релевантных функций

, например, эти каталитические функции могут быть, наконец, организованы в «метаболические пути». Таким образом, система

будет становиться все более и более сложной и выглядеть

все более «самодостаточной» — она, например, может в конечном итоге

использовать довольно «фундаментальную» энергию, такую ​​как

эрг. как солнечный свет и довольно «фундаментальные» материалы

, такие как вода, углекислый газ и минералы.

Конечно, помимо тенденции использовать больше полезной энергии и материала, которая приводит к отмене рабства, живая система может также развивать способность

использовать «готовую» энергию и материалов путем кормления

другими живыми системами, что вызывает катаб-

олизм. В самом деле, мы могли бы сказать, что самообеспечение

на самом деле является одним из проявлений жизненной особенности «адаптации

». То есть второй аспект, который делает жизнь отличительной от

— «самоподдерживающийся», на самом деле является результатом первого аспекта

, который делает жизнь отличительной — «дарвиновской эволюции

».

Примечательно, что относительно популярное определение жизни,

, которое было сформулировано НАСА, служащее «рабочим определением

» для поиска внеземной жизни, гласит: «Жизнь

— это самоподдерживающаяся химическая система, способная недо-

идет дарвиновская эволюция »[10–12]. Он популярен среди тех, кто живет

, потому что улавливает оба аспекта жизни.

Однако это определение по существу ошибочно (которое

хорошо отражает распространенное заблуждение в понимании

концепции жизни).Люди, задумавшие это выражение

, не осознавали, что эти два аспекта полностью отличаются друг от друга — настолько различны, что

они даже не могут быть описаны в одном контексте.

Как отдельная система может подвергнуться дарвиновской эволюции

? Дарвиновская эволюция имеет смысл только для линии

(от уровня популяции до уровня

и выше). Или, скорее, дарвиновская эволюция

относится не к эволюции сущности, а к эволюции

формы этой сущности.Фактически, если мы примем

значение «эволюции» как «изменение

с течением времени», мы узнаем, что это «эволюция»

Таблица 1 Несколько примеров, иллюстрирующих «расщепление» определения

на концепция жизни

Во-первых, вирусы принадлежат жизни? Это классический вопрос, отражающий наше расплывчатое представление о жизни

. Очевидно, что вирус не является самоподдерживающейся химической системой

, например, без метаболизма вне клетки-хозяина; однако

, когда вы говорите, что это не жизнь, вы можете оглянуться назад и почувствовать, что это действительно

, нечто совершенно отличное от неживого фона.Здесь мы можем прояснить

: «форма» вируса способна претерпевать дарвиновскую эволюцию,

, таким образом, является формой жизни; сам вирус как индивидуум не представляет собой живое существо

(вместо этого мы можем назвать его «живым существом», см. текст). Во-вторых, принадлежит ли жизни старый кролик

, который больше не плодороден? Это еще один классический вопрос

, отражающий нашу расплывчатую концепцию жизни. Очевидно, что такой старый кролик

больше не участвует в дарвиновской эволюции, которая характеризует жизнь, но также очевидно, что

не умер — это нечто совершенно отличное от неживого фона

(конечно, большинство из нас было бы хотелось сказать, что он живой).Здесь

мы можем пояснить: форма кролика, без сомнения, способна из

пройти дарвиновскую эволюцию, таким образом являясь формой жизни; старый кролик — это не

, сомневаюсь, что он все еще живое существо, которое самообеспечивается, хотя он больше не будет вовлекать

в дальнейшую дарвиновскую эволюцию. Обратите внимание, что, как упомянуто в выражении,

живое существо является результатом дарвиновской эволюции, но как индивидуум только

«может» участвовать в дальнейшей дарвиновской эволюции.В-третьих, как ни странно,

, даже если кролик плодовитый, все еще могут быть сомнения в том, принадлежит ли он

жизни, потому что ни кролик-самец, ни самка кролика сами по себе не могут воспроизводить

[24], и как может ли он «пройти дарвиновскую эволюцию»?

Это более убедительный пример — не только неспособность

к воспроизведению, но и неспособность к воспроизводству в одиночку

— что является обычным для повсеместного полового размножения,

может поставить под сомнение идею путать живое существо с его формой жизни.

Говоря о дарвиновской эволюции, мы имеем в виду «жизненную форму».

В самом деле, если мы действительно хотим связать сущность с дарвиновской эволюцией, у нас есть

, лучше использовать формулировку типа «вовлечение» вместо «пережить».

млн лет назад Biology Direct (2016) 11:49 Стр. 2 из 10

Биология Классификация 5 царств живых существ

Никто точно не знает, когда, как и почему зародилась жизнь на Земле, но Аристотель 2400 лет назад заметил, что вся планета биоразнообразие было животного или растительного происхождения.Это первоначальное наблюдение греческого философа было расширено в 19-м и 20-м веках за счет открытия новых царств, в результате чего мы достигли сегодня широко признанных пяти, которые охватывают 8,7 миллиона видов, обитающих на Земле, согласно оценкам Организации Объединенных Наций по окружающей среде. Программа (ЮНЕП).

ЧТО ТАКОЕ ЦАРСТВО В БИОЛОГИИ

Система биологических царств — это способ, которым наука классифицирует живые существа в соответствии с их происхождением в ходе эволюции. Это означает, что все виды, составляющие эти пять больших групп — некоторые недавние теории делят их еще на шесть или даже семь — имеют общих предков и, следовательно, разделяют некоторые из своих генов и принадлежат к одному генеалогическому древу.

Помимо царств живых существ существуют и другие таксономические категории в рамках той же классификационной системы, как, например, домен, тип, класс, порядок, семейство, род и вид. Все они следуют иерархическому порядку и зависят друг от друга, поэтому некоторые подразделения включают другие.Таким образом, домен включает в себя царство, царство — тип, тип — класс и так далее.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЯТИ ЦАРСТВ ЖИВОГО

Все виды в определенном королевстве имеют схожие характеристики с точки зрения их роста и способа функционирования. Теперь давайте посмотрим, откуда берутся семейные отношения, определяющие царство природы:

Питание. Автотрофный (сам производит) или гетеротрофный (питается другими живыми существами).

Ячеечная организация. Одноклеточный (имеющий только одну ячейку) или многоклеточный (состоящий из двух или более ячеек).

Тип ячейки. Эукариоты (генетический материал окружен мембраной) или прокариоты (без мембраны).

Дыхание. Аэробный (требуется кислород) или анаэробный (без кислорода).

Репродукция. Половым, бесполым или через споры.

Механизм. Самодвижущийся или статичный.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВОГО НА ПЯТЬ ЦАРСТВ

Первым, кто разделил живое на пять обширных королевств, был североамериканский эколог Роберт Уиттакер. В 1959 году этот исследователь доказал, что грибы не являются растительными организмами — ранее считалось, что это так, — а десять лет спустя он предложил создать царство грибов, чтобы отличить их от растений. Теория Уиттекера получила широкое признание, и научное сообщество, таким образом, добавило новую группу к предыдущей системе четырех королевств, , установленную американским биологом Гербертом Коуплендом в 1956 году.

Царство животных

Царство Animalia является наиболее развитым и делится на две большие группы — позвоночные и беспозвоночные. Эти животные представляют собой многоклеточных гетеротрофных эукариот с аэробным дыханием, половым размножением и способностью двигаться. Это царство — одно из самых разнообразных и включает в себя, среди прочего, млекопитающих, рыб, птиц, рептилий, земноводных, насекомых, моллюсков и кольчатых червей.

Царство растений

Деревья, растения и другие виды растительности составляют часть царства Plantae — одного из старейших, характеризующегося своей неподвижной, многоклеточной и эукариотической природой.Эти автотрофные существа, клетки которых содержат целлюлозу и хлорофилл , необходимы для жизни на Земле, поскольку они выделяют кислород посредством фотосинтеза. Что касается их метода размножения, то оно может быть половым или бесполым.

Царство живых существ и их виды вкратце.

СМОТРЕТЬ ИНФОГРАФИЮ: Краткий обзор царств живых существ и их видов [PDF]

Царство грибов

Это название используется для обозначения царства грибов, которое включает дрожжи, плесень, а также все виды грибов и поганок.Эти многоклеточные аэробные гетеротрофные эукариоты имеют хитин в клеточных стенках, питаются другими живыми существами и размножаются через споры.

Царство протистов

Эта группа является наиболее примитивной из эукариот, а все остальные являются ее потомками. Царство протистов является парафилетическим — оно содержит общего предка, но не всех его потомков — и оно включает те эукариотические организмы, которые не считаются животными, растениями или грибами , например простейшие.Поскольку он настолько разнороден, его трудно классифицировать, поскольку у его членов очень мало общего.

Королевство Монера

Это царство микроскопических живых существ и групп прокариот (архей и бактерий). Эта группа присутствует во всех средах обитания и состоит из одноклеточных существ без определенного ядра. Большинство бактерий являются аэробными и гетеротрофными, тогда как археи обычно анаэробны, и их метаболизм является хемосинтетическим.

Классификация пяти царств природы остается наиболее принятой сегодня, , хотя последние достижения в области генетических исследований предложили новые пересмотры и возобновили дискуссии среди экспертов.Так обстоит дело с шестым королевством Карла Вёзе и Джорджа Фокса, которые в 1977 году разделили бактерии на два типа (археи и бактерии), и седьмым королевством Кавальера-Смита, добавившего новую группу к предыдущим шести для водорослей, названных Chromista.

3.10: Химические реакции в живых организмах

Сборочный конвейер

Мы остаемся живыми, потому что в наших телах постоянно происходят миллионы различных химических реакций. Каждая из наших ячеек похожа на загруженную автомобильную сборочную линию, изображенную здесь.Сырье, полуфабрикаты и отходы постоянно используются, производятся, транспортируются и выбрасываются. «Рабочие» на конвейере сборки клеток — это в основном ферменты. Это белки, которые вызывают биохимические реакции.

Что такое биохимические реакции?

Химические реакции, происходящие внутри живых существ, называются биохимическими реакциями. Сумма всех биохимических реакций в организме обозначается как метаболизм .Метаболизм включает как экзотермические (выделяющие тепло) химические реакции, так и эндотермические (поглощающие тепло) химические реакции.

Катаболические реакции

Экзергонические реакции в организме называются катаболическими реакциями . Эти реакции расщепляют молекулы на более мелкие части и высвобождают энергию. Примером катаболической реакции является расщепление глюкозы во время клеточного дыхания, которое высвобождает энергию, необходимую клеткам для осуществления жизненных процессов.

Анаболические реакции

Эндергонические реакции в организмах называются анаболическими реакциями .Эти реакции поглощают энергию и строят более крупные молекулы из более мелких. Примером анаболической реакции является соединение аминокислот с образованием белка. Как вы думаете, какие типы реакций — катаболические или анаболические — возникают, когда ваше тело переваривает пищу?

Ферменты

Большинство биохимических реакций в организме требует помощи. Почему это так? Во-первых, внутри живых существ температура обычно слишком низкая, чтобы биохимические реакции протекали достаточно быстро, чтобы поддерживать жизнь.Концентрации реагентов также могут быть слишком низкими, чтобы они могли объединиться и вступить в реакцию. Где биохимические реакции получают необходимую помощь? На помощь приходят ферменты.

Фермент — это белок, ускоряющий биохимическую реакцию. Это биологический катализатор. Фермент обычно работает за счет уменьшения количества энергии активации, необходимой для начала реакции. На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показана энергия активации, необходимая для соединения глюкозы с кислородом с образованием углекислого газа и воды.Общая реакция высвобождает энергию, но для запуска процесса требуется начальная энергия активации. Энергия активации без фермента намного выше, чем энергия активации при использовании фермента.

Как хорошо работают ферменты

Ферменты участвуют в большинстве биохимических реакций и отлично выполняют свою работу.Типичная биохимическая реакция, которая без фермента могла бы протекать через несколько дней или даже несколько столетий, скорее всего, произойдет всего за доли секунды с правильным ферментом! Без ферментов, ускоряющих биохимические реакции, большинство организмов не могло бы выжить. Ферменты специфичны для субстрата. Субстрат фермента — это конкретное вещество, на которое он влияет (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)). Каждый фермент работает только с определенным субстратом, что объясняет, почему существует так много разных ферментов. Кроме того, для работы фермента требуются особые условия, такие как правильная температура и pH.Некоторые ферменты лучше всего работают в кислых условиях, например, в то время как другие лучше всего работают в нейтральной среде.

Заболевания, связанные с недостаточностью ферментов

Есть сотни известных наследственных нарушений обмена веществ у людей. В большинстве из них единственный фермент либо вообще не вырабатывается организмом, либо вырабатывается в неработающей форме. Отсутствующий или дефектный фермент подобен отсутствующему работнику на конвейере клетки. Отсутствие нормального фермента означает, что не происходит накопления токсичных химикатов или необходимого продукта.Как правило, нормальный фермент отсутствует, потому что человек с заболеванием унаследовал две копии генной мутации, которая могла произойти изначально много поколений назад.

Любое наследственное нарушение обмена веществ, как правило, довольно редко встречается в общей популяции. Однако существует так много различных нарушений обмена веществ, что можно ожидать, что у 1 из 1000 — 2500 новорожденных будет одно. У некоторых этнических групп населения, таких как евреи-ашкенази (евреи центрально-восточноевропейского происхождения), частота некоторых наследственных метаболических нарушений намного выше.

Функция: надежные источники

Самым распространенным из всех известных расстройств, связанных с недостаточностью ферментов, является дефицит глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы, или G6PD. В U.С., расстройство чаще встречается у мужчин афроамериканского происхождения. Фермент G6PD необходим для предотвращения аномального распада эритроцитов. Без фермента эритроциты преждевременно разрушаются, что приводит к анемии.

Выберите одну из следующих тем о дефиците G6PD:

• генетическая основа
• признаки и симптомы
• диагностика и лечение
• распространение по всему миру

Для темы, которую вы выбрали, зайдите в Интернет, чтобы узнать о ней больше.Найдите как минимум три источника дополнительной информации, которые вы считаете надежными. Сравните информацию, предоставленную разными источниками, и определите любые расхождения между ними. При необходимости проведите дополнительное онлайн-исследование, чтобы попытаться найти надежное единодушное мнение о противоречивой проблеме.

Обзор

1. Что такое биохимические реакции?
2. Определите метаболизм.
3. Сравните и сопоставьте катаболические и анаболические реакции.
4. Объясните роль ферментов в биохимических реакциях.
5. Что такое нарушения, связанные с недостаточностью ферментов?
6. Верно или неверно. Метаболизм — это один из специфических типов катаболизма.
7. Верно или неверно. Биохимические реакции включают катаболические и анаболические реакции.
8. Объясните, почему относительно низкая температура живых существ, а также низкая концентрация реагентов могут вызывать очень медленные биохимические реакции в организме без ферментов.
9. Ответьте на следующие вопросы о том, что происходит после того, как вы съедите бутерброд.
   1. Кусочки сэндвича попадают в желудок, где находятся пищеварительные ферменты, расщепляющие пищу. Какой это тип метаболической реакции? Поясните свой ответ.
   2. В процессе пищеварения часть сэндвича расщепляется на глюкозу, которая затем расщепляется, чтобы высвободить энергию, которую могут использовать ваши клетки. Это экзэргоническая или эндергоническая реакция? Поясните свой ответ.
   3. Белки в сыре, мясе и хлебе в бутерброде расщеплены на составляющие их аминокислоты.Затем ваше тело использует эти аминокислоты для создания новых белков. Какой вид метаболической реакции представляет собой построение этих новых белков? Поясните свой ответ.
10. Объясните, почему ваше тело не просто использует один или два фермента для всех своих биохимических реакций.
11. Как называется конкретное вещество, на которое фермент воздействует в биохимической реакции?
12. Фермент — это биологический
    1. катаболизм
    2. форма энергии активации
    3. катализатор
    4. реактив

экосистем | От биосферы к экосистемам

Экосистема — это сложная система, состоящая из всех живых организмов в определенной области, а также среды, с которой эти организмы взаимодействуют.Живые организмы и неживые компоненты экосистемы взаимодействуют таким образом, чтобы поддерживать баланс. Экосистемы делятся на биотических, (живых) и абиотических, (неживых) компонентов соответственно. Каждый компонент подробно обсуждается ниже.

Биотические компоненты (ESGB5)

Биотические компоненты — это живые существа, которые формируют экосистему. Каждому биотическому фактору нужна энергия для работы и правильного роста. Чтобы получить эту энергию, организмам необходимо либо производить свою собственную энергию с помощью абиотических факторов, либо взаимодействовать с другими организмами, потребляя их.Биотические компоненты обычно включают:

• Производители : также известные как автотрофы включают все зеленые растения. Производители сами производят пищу, используя химические вещества и источники энергии из окружающей среды. Производители включают наземные и водные растения, водоросли и микроскопический фитопланктон в океане. Растения используют фотосинтез для производства сахара (глюкозы) из углекислого газа и воды. Используя этот сахар и другие питательные вещества (например, азот, фосфор), усваиваемые их корнями, растения производят множество органических материалов.Эти материалы включают крахмалы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты.
• Потребители : также известны как гетеротрофов . Они едят другие организмы, живые или мертвые, и не могут производить себе пищу. Потребители делятся на разные группы в зависимости от источника их питания. Травоядные животные (например, самец) питаются растениями и известны как первичные потребители . Плотоядные (например, львы, ястребы, косатки) питаются другими потребителями и могут быть отнесены к вторичным потребителям .Они питаются первичными потребителями. Потребители третьего уровня питаются другими плотоядными животными. Некоторые организмы, известные как всеядных (например, крокодилы, крысы и люди), питаются как растениями, так и животными. Организмы, которые питаются мертвыми животными, называются падальщиками (например, стервятники, муравьи и мухи). Детритофаги (питатели детрита, например, дождевые черви, термиты, крабы) питаются органические отходы или фрагменты мертвых организмов.
• Разлагатели : (например, бактерии, грибки) также питаются органическими отходами и мертвыми организмами, но они могут переваривать материалы вне своего тела.Разлагатели играют решающую роль в переработке питательных веществ, поскольку они превращают сложные органические вещества в неорганические питательные вещества, которые могут быть использованы производителями. Если органическое вещество может быть разрушено с помощью разложителей, оно называется биоразлагаемым.

Абиотические компоненты (ESGB6)

Абиотические компоненты — это неживые химические и физические факторы окружающей среды, влияющие на экосистемы. Абиотические компоненты играют решающую роль во всей биологии. Абиотические факторы в широком смысле сгруппированы в физико-географических , эдафических и климатических факторов и атмосферных газов .

1. Физиографические факторы

Физико-географические факторы связаны с физической природой местности. Основные физико-географические факторы, на которые мы будем обращать внимание, — это уклоны, вид и высота.

• Наклон : наклон или крутизна определенной поверхности Земли. Уклон влияет на скорость стока воды. Крутой склон способствует быстрому стеканию воды и может вызвать эрозию почвы. Почва имеет тенденцию быть мелкой и бесплодной с замедленным ростом растений.Растения маленькие, животных мало. Пологий склон способствует более медленному течению поверхностных вод, уменьшает эрозию и увеличивает доступность воды для растений. Направление и крутизна склона также влияют на температуру поверхности почвы.
• Высота : высота суши над уровнем моря. На больших высотах температура ниже, скорость ветра больше, а количество осадков меньше. В окружающей среде на больших высотах также выше вероятность возникновения снежных условий.Высота играет роль в зонах растительности. На больших высотах встречается меньше видов растений и животных. Растения, растущие на средних высотах, быстрее растут. Растения на уровне моря многочисленны.
• Аспект : относится к положению области по отношению к солнцу, ветру или волнам. Это направление, в которое смотрит склон, то есть север, восток, запад. В Южной Африке дожди более распространены на юго-восточных склонах, поэтому они, как правило, покрыты лесами или богаты растительностью.Обратные склоны (северо-запад) обычно более сухие.

2. Эдафические факторы

Эдафические факторы — это факторы, связанные с почвой. Качества, которые могут характеризовать почву, включают дренаж, текстуру или химические свойства, такие как pH. Эдафические факторы влияют на организмы (бактерии, растения и т. Д.), Которые определяют определенные типы экосистем. Существуют определенные типы растений и животных, характерные для районов с определенным типом почвы. Особые факторы, которые мы будем учитывать, включают pH почвы и структуру почвы.

• pH почвы — это показатель кислотности или щелочности почвы, который можно измерить с помощью шкалы pH. Шкала pH находится в диапазоне от 0 до 14. Нейтральные растворы имеют значение pH 7. Кислые растворы имеют значение pH менее 7, а щелочные растворы имеют значение pH больше 7. Для определения того, может ли использоваться лакмусовая бумага или универсальный индикатор, можно использовать лакмусовую бумагу или универсальный индикатор. раствор кислотный или щелочной.

Рисунок 8.16: Шкала pH для почвы.

Знаете ли вы, что некоторые виды цветов гортензии являются естественными индикаторами pH? Цветки сортов Hydrangea macrophylla и Hydrangea serrata могут менять цвет в зависимости от относительной кислотности почвы, в которую они высажены.В кислой почве с pH ниже 7 цветы обычно будут синими. Однако в щелочной почве с pH выше 7 цветы будут более розовыми. Перемещение растения из одной почвы в другую приводит к изменению цвета цветов, если pH почвы другой (см. Рис. 8.17).

• Структура почвы : разложившееся органическое вещество, называемое гумусом, придает верхнему слою почвы темный цвет. Он снабжает растения питательными веществами и помогает почве удерживать воду.Почвы, богатые гумусом, являются плодородными. Конкретный тип почвы определяется размером частиц, например, песок имеет частицы очень большого размера, глина имеет частицы очень малого размера, а суглинок имеет смесь размеров частиц. Если вы перекатываете влажную почву между пальцами, глинистая почва кажется липкой, песчаная — песчаной, а суглинистая — мыльной. Водоудерживающая способность почвы — это способность почвы удерживать разное количество воды. Глинистая почва задерживает большое количество воды. Песчаная почва удерживает очень мало воды.Суглинок удерживает умеренное количество воды.

Исследование водоудерживающих свойств грунта

Цель

Для исследования водоудерживающих свойств трех типов почв.

Аппарат

• проб суглинков, песков и глинистых грунтов

• фильтровальные воронки и фильтровальная бумага

• цилиндры мерные

• вода

• секундомеры

Метод

1. Установите три разных мерных цилиндра по 100 мл, каждый с воронкой, выстланной фильтровальной бумагой.
2. Пометьте каждый мерный цилиндр из суглинка, песка или глины.
3. Добавьте одинаковое количество (например, 50 г) каждого конкретного образца почвы в соответствующую маркированную воронку с фильтровальной бумагой.
4. Осторожно налейте одинаковое количество (50 мл) воды в каждую воронку.
5. Немедленно запустить секундомер.
6. Дайте воде пройти через образец почвы.
7. Подождите, пока вода не перестанет капать в цилиндр, прежде чем записывать время для каждого типа почвы.
8. Запишите, сколько воды находится в мерном цилиндре.

Результаты

1. Запишите результаты в таблицу:

   1. Время, за которое вода проходит через почву.
   2. Количество воды в мерном цилиндре.
2. Нарисуйте гистограмму, чтобы представить свои результаты.

Наблюдения

1. Какой образец воды удерживает больше всего воды?

2. Какой образец воды удерживал меньше всего воды?

3. Связана ли скорость слива воды с количеством удерживаемой воды? Опишите отношения, используя свои результаты.

Выводы

Объясните свои наблюдения. Попробуйте описать три свойства, которые приводят к разной водоудерживающей способности разных типов почв. Используйте свои экспериментальные результаты, чтобы порекомендовать, какую почву вы бы использовали для своих горшечных растений.

Исследование: изучить водоудерживающие свойства трех типов почв

Эту деятельность можно засчитать в счет одного из расследований в рамках срочного проекта. Учащиеся должны принести образцы почвы из выбранной ими экосистемы для тестирования в дополнение к предоставленным образцам песка, суглинка и глины.

Результаты

Это легко представить в виде таблицы. Учащиеся могут скопировать эту таблицу перед началом исследования:

Таблица, показывающая дренаж и водоудержание трех различных типов почв: