Архей - древнейшая жизнь. Продолжалась около 900 млн. лет, от 3500 до 2600 млн. лет. Остатков органической жизни немного. Горные породы архея содержат много графита͵ считается, что графит образовался из остатков живых организмов. Обнаружены строматолиты - конусообразные известковые образования биогенного происхождения. Бактериальное происхождение имеют многие запасы серы, желœеза, меди, никеля, кобальта. Живые организмы архея были представлены сначала анаэробными прокариотами, позже появляются синœезелœеные. Фотосинтез синœезелœеных - важнейший ароморфоз архейской эры. Благодаря их жизнедеятельности атмосфера обогащается кислородом.

Протерозойская эра.

Протерозой - эра первичной жизни. Продолжительность от 2600 млн. лет до 570 млн. лет, то есть около 2 млрд. лет. Поверхность планеты представляла собой голую пустыню, жизнь развивалась, в основном, в морях. Для этой самой продолжительной эры характерно образование крупнейших залежей желœезных руд, образованных за счёт деятельности бактерий. В протерозойскую эру произошли основополагающие ароморфозы:

© около 1500 млн. лет назад появляются первые эукариоты, господство прокариот сменяется расцветом эукариотических организмов;

© появились многоклеточные организмы - созданы предпосылки для специализации клеток, увеличения размеров и усложнения организмов;

© возникло половое размножение (комбинативная изменчивость), при котором слияние генетического материала разных особей поставляло материал для естественного отбора;

© важнейшим ароморфозом стало образование двусторонней симметрии у активно передвигающихся организмов.

В эту эру образуются всœе отделы водорослей, слоевище у многих становится пластинчатым. Для животных того времени характерно отсутствие скелœетных образований, конец протерозоя иногда называют "веком медуз" . Появляются кольчатые черви, от них произошли моллюски и членистоногие. Количество кислорода в атмосфере достигло 1% от современного уровня.

Палеозой - эра древней жизни, продолжительность которой от 570 до 230 млн. лет. В эту эру в растительном и животном мире происходят значительные ароморфозы, связанные как с жизнью в воде, так и с освоением суши. Подразделяется на шесть периодов: кембрий , ордовик , силурий , девон , карбон , пермь .

Растения кембрия и ордовика населяют моря, представлены всœеми отделами водорослей. В силурийском периоде (440 млн. лет назад) в зоне приливов и отливов от зелœеных растений появляются первые наземные высшие растения - псилофиты (голые растения) (рис. 361). Появление покровных, механических, проводящих тканей были теми ароморфозами, которые помогли выйти растениям в воздушную среду. У псилофитов еще отсутствуют корни, воду и минœеральные соли они поглощают с помощью ризоидов. Чешуйки на стебле псилофитов увеличивали поверхность фотосинтеза.

В девоне появляются папоротникообразные - травянистые и древовидные хвощи, плауны, папоротники. Появление корней и листьев обеспечивало достаточное воздушное и минœеральное питание разнообразным папоротникообразным. Размножаются папоротникообразные одноклеточными спорами, во влажных местах из них развиваются заростки, формирующие половые клетки. Для оплодотворения нужна вода, из зиготы развивается взрослое растение.

В карбоне устанавливается теплый и влажный тропический климат. Папоротникообразные достигают гигантских размеров - до 40 м в высоту. Каменноугольные леса впоследствии привели к образованию огромных залежей каменного угля. Вместе с тем в карбоне происходят два важнейших ароморфоза, в результате которых появились высшие семенные растения: во-первых, появляется опыление с

помощью ветра, когда пыльца с мужскими половыми клетками по воздуху попадает на органы растений, содержащие женские половые клетки, вода для оплодотворения больше не нужна; во-вторых, после оплодотворения образуются семена. Такими растениями были семенные папоротники .

Семенные папоротники дали начало развитию голосœеменных растений. В пермском периоде климат стал засушливым и более холодным. Тропические леса остаются у экватора, на остальной территории распространяются голосœеменные.

Для животных кембрийского периода характерно разнообразие трилобитов - древнейших членистоногих, в данный период появлеются животные с минœерализованным скелœетом.

В ордовикском периоде появляются первые хордовые животные, имеющие внутренний скелœет, отдаленными потомками которых являются ланцетники и круглоротые - миноги и миксины.

В силурийских морях появляются иглокожие и бесчелюстные панцирные "рыбы", которые только внешне напоминали настоящих рыб и не имели челюстей. Захват и удержание крупной добычи с помощью такого рта был невозможен. На сушу выходят первые членистоногие - скорпионы и пауки.

В девоне на суше появились насекомые, в морях уже плавали настоящие рыбы - хрящевые (акулы) и рыбы с костным скелœетом. В результате мутаций и отбора третья пара жаберных дуг у них превратилась в челюсти, с помощью которых можно было питаться крупной добычей.

Наиболее интересными среди костистых рыб были двоякодышащие и пресноводные кистеперые, которые имели наряду с жабрами легкие. Теплая вода и обилие растительности пресных водоемов служили предпосылками для развития дополнительных органов дыхания, глоточные карманы двоякодышащих и кистеперых постепенно превращаются в легкие. Пресноводные кистеперые рыбы к тому же имели мощные парные конечности (рис. 362) и были лучше приспособлены к жизни в прибрежном мелководье, от них и произошли стегоцефалы (панцирноголовые земноводные) (рис. 363).

В карбоне на суше появляются крылатые насекомые, некоторые стрекозы в размахе крыльев имели до 70 см. Обилие членистоногих на суше вызвало появление большого количества различных форм древних земноводных (до 6 м в длину).

Дальнейшее освоение суши привело к появлению пресмыкающихся и сопровождалось рядом ароморфозов: увеличивалась поверхность легких, сухая чешуйчатая кожа защищала от испарения, внутреннее оплодотворение и откладывание крупных яиц позволило эмбрионам развиваться на суше.

В пермском периоде изменение климата сопровождалось исчезновением стегоцефалов и расселœением пресмыкающихся.

Мезозойская эра.

Мезозой - эра средней жизни, началась 230, закончилась 67 млн. лет назад. Делится на три периода: триас, юра и мел. Растительность первых двух периодов мезозойской эры была представлена голосœеменными и папоротникообразными, причем продолжалось вымирание древовидных папоротникообразных. В начале мелового периода (130 млн. лет назад) появляются первые покрытосœеменные. Появление цветка и плода - крупные ароморфозы, которые привели к появлению покрытосœеменных. С помощью цветка облегчался процесс опыления, лучше сохранялись семязачатки, расположенные внутри завязи пестика. Стенки околоплодника защищали семена и способствовали их распространению.

Рис. 364. Археоптерикс.

В животном мире мезозойской эры наибольшего распространения достигают насекомые и пресмыкающиеся. В триасе пресмыкающиеся вторично возвращаются в воду, на мелководье обитают плезиозавры, далеко от берега охотятся ихтиозавры, напоминающие современных дельфинов. Появляются первые яйцекладущие млекопитающие, в отличие от пресмыкающихся высокая интенсивность обмена веществ позволяет им поддерживать постоянную температуру тела.

В юрском периоде некоторые растительноядные пресмыкающиеся достигают гигантских размеров, появляются и очень крупные хищные динозавры - тиранозавры, длина тела которых достигала 12 метров. Некоторые пресмыкающиеся осваивают воздушное пространство - появляются летающие ящеры (птерозавры). В этом же периоде появляются и первоптицы, археоптерикс (размером с голубя) сохраняет многие признаки пресмыкающихся - его челюсти имеют зубы, из крыла выступают три пальца, хвост состоит из большого числа позвонков (рис. 364).

В начале мелового периода сохраняется господство пресмыкающихся на суше, в воде и в воздухе, некоторые растительноядные пресмыкающиеся достигают массы 50 т. Появляются сумчатые и плацентарные млекопитающие, продолжается параллельная эволюция цветковых растений и насекомых опылителœей. В конце мелового периода климат становится холодным, засушливым. Сокращается площадь, занятая растительностью, вымирают гигантские растительноядные, затем и хищные динозавры. В конце мезозойской эры некоторые млекопитающие из отряда насекомоядных стали вести древесный образ жизни, от них в начале кайнозойской эры появились предковые формы приматов.

Кайнозойская эра.

Кайнозой - эра новой жизни. Продолжается 67 млн. лет и делится на два неравных по времени периода - третичный (палеоген и неоген) и четвертичный (антропоген). В первой половинœе третичного периода (в палеогене) на большей части Земли вновь установился теплый тропический климат, во второй половинœе (неогене) тропические леса заменяются степями, распространяются однодольные растения. В четвертичном периоде, который продолжается около 1,5 млн. лет в ледниковый период Евразия и Северная Америка четыре раза подвергались оледенениям.

В результате остепнения, происходившего во второй половинœе третичного периода, часть приматов вынуждена была спуститься на землю и приспосабливаться к жизни на открытых пространствах. Это были предковые формы людей - гоминиды , прямоходящие приматы. Другая часть осталась жить в тропических лесах и стала предками человекообразных обезьян - понгид . В конце третичного периода от гоминид появляются обезьянолюди, питекантропы .

В четвертичном периоде холодный климат привел к уменьшению уровня мирового океана на 60 - 90 м, образовывались и спускались к югу ледники, толщина льда которых достигала десятков метров, вода испарялась, а таять не успевала. Образовались сухопутные мосты между Азией и Северной Америкой, между Европой и Британскими островами. По этим сухопутным мостам происходили миграции животных с континœента на континœент. Около 40 тыс. лет назад по Берингийскому мосту древние люди ушли из Азии в Северную Америку. В результате похолодания и появления человека, охотившегося на животных, исчезают многие крупные звери: саблезубые тигры, мамонты, шерстистые носороги. Рядом со стоянками древних людей обнаруживаются останки многих десятков мамонтов и других крупных животных. В связи с истреблением крупных животных 10 - 12 тыс. лет назад человек вынужден был от собирательства и охоты перейти к земледелию и скотоводству.

Развитие жизни на Земле - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Развитие жизни на Земле" 2017, 2018.

Историю Земли и жизни на ней ученые разбивают на определенные промежутки времени - эры, которые подразделяют на периоды. Процесс развития жизни на Земле представлен в геохронологической таблице.

Результаты исследований, получаемые в различных областях биологической науки, дополняют друг друга. Они позволяют проследить, каким был органический мир в отдаленные эры и периоды, в каких направлениях происходило его развитие, пока он не приобрел современный вид.

Наукой установлено, что жизнь возникла в океане около 3,5 млрд. лет назад (см. рисунок 20). Все первые этапы развитии жизни протекали в водной стихии. Выход организмов на сушу осуществился примерно 2 - 2,5 млрд. лет назад. Этому способствовал важный ароморфоз у растений - образование органов и тканей, что имело решающее значение в эволюции растительного мира.

Рисунок 20. Подводные «сады» в океане (пример идиоадаптации)

В условиях наземного существования растений дальнейшее развитие растительного мира было связано с другим крупным ароморфозом - переходом от размножения спорами к размножению семенами. Голосеменные растения достигли значительного развития в конце палеозойской эры в пермском периоде. Господство голосеменных в наземной флоре относится к первой половине мезозойской эры, особенно к юрскому периоду. На смену голосеменным в результате новых ароморфозов приходят покрытосеменные растения. Покрытосеменные становятся господствующими на Земле, приспособленными к самым различным условиям существования.

Многочисленные ароморфозы отмечены и в эволюции животных. Многие из них были связаны с переходом к наземному существованию. Так, крупным ароморфозом при переходе на сушу явилось развитие внутреннего оплодотворения и ряд приспособлений к развитию зародыша в яйце на суше.

Птицы и млекопитающие заняли господствующее положение среди наземных позвоночных. Постоянная температура тела позволила им выжить в условиях оледенения и проникнуть далеко в холодные страны. Успешному развитию обеих групп способствовали ароморфозы и идиоадаптации, которые позволили млекопитающим освоить наземную, а птицам - воздушную среду.

Особенно важными ароморфозами в эволюции позвоночных явилось преобразование головного мозга, прогрессивное развитие коры больших полушарий. Все это резко повысило уровень нервной деятельности, усложнило систему условных рефлексов и форм поведения животных в природе. От животных предков ароморфная эволюция привела к возникновению человека.

В антропогене животный мир принимает современный облик.

Геохронологическая таблица

Эры		Периоды и их продолжительность (в млн. лет)	Животный и растительный мир
название и продолжительность (в млн. лет)	возраст (в млн. лет)
Кайнозойская (новой жизни), 67		Антропоген, 1,5	Появление и развитие человека. Животный и растительный мир принял современный облик
		Неоген, 23,5	Господство млекопитающих, птиц
		Палеоген, 42	Появление хвостатых лемуров, долгопятов, позднее - парапитеков, дриопитеков. Бурный расцвет насекомых. Продолжается вымирание крупных пресмыкающихся. Исчезают многие группы головоногих моллюсков. Господство покрытосеменных растений
Мезозойская (средней жизни), 163		Меловой, 70	Появление высших млекопитающих и настоящих птиц, хотя и зубастые птицы еще распространены. Преобладают костистые рыбы. Сокращение папоротников и голосеменных. Появление и распространение покрытосеменных.
		Юрский, 58	Господство пресмыкающихся. Появление археоптерикса. Процветание головоногих моллюсков. Господство голосеменных
		Триасовый. 35	Начало расцвета пресмыкающихся. Появление первых млекопитающих, настоящих костистых рыб
Палеозойская (древней жизни), 340	Возможно, 570	Пермский, 55	Быстрое развитие пресмыкающихся. Возникновение зверозубых пресмыкающихся. Вымирание трилобитов. Исчезновение каменноугольных лесов. Богатая флора голосеменных
		Каменноугольный, 75 - 65	Расцвет земноводных. Возникновение первых пресмыкающихся. Появление летающих форм насекомых, пауков, скорпионов. Заметное уменьшение трилобитов. Расцвет папоротникообразных. Появление семенных папоротников
		Девонский. 60	Расцвет щитковых. Появление кистеперых рыб. Появление стегоцефалов. Распространение на суше высших споровых
		Силурийский, 30	Пышное развитие кораллов, трилобитов. Появление бесчелюстных позвоночных - щитковых. Выход растений на сушу - псилофиты. Широкое распространение водорослей
		Ордовикский, 60 Кембрийский, 70	Процветают морские беспозвоночные. Широкое распространение трилобитов, водорослей
Протерозойская (ранней жизни), свыше 2000	2700		Органические остатки редки и малочисленны, но относятся ко всем типам беспозвоночных. Появление первичных хордовых - подтипа бесчерепных
Архейская (самая древняя в истории Земли), около 1000	Возможно, >3500		Следы жизни незначительны.

Геологические эры и периоды указаны в геохронологической таблице соответственно расположению земных пластов: позднейшие - наверху, древнейшие - внизу. Поэтому чтение таблицы начинайте снизу - с архейской эры - и последовательно переходите к более поздним эрам и периодам.

Вопрос 1. По какому принципу историю Земли делят на эры и периоды?

Разделение истории Земли на этапы про-изошло после того, как геологи и палеонтоло-ги сравнили между собой разноуровневые пласты осадочных пород и находящиеся в них окаменелости. Временные границы между эрами и периодами были установлены с уче-том особенностей геологических процессов, климата, появления и исчезновения опреде-ленных групп живых организмов.

Вопрос 2. Когда возникли первые живые орга-низмы?

Первые живые организмы возникли около 3,5 млрд лет назад. Это были анаэробные гете-ротрофы, которые питались органическими веществами, содержащимися в «первичном бульоне».

Вопрос 3. Какими организмами был представ-лен живой мир в криптозое (докембрии)?

Криптозой состоит из нескольких эр. В ар-хейскую эру Землю населяли первые анаэроб-ные гетеротрофы; 3 млрд лет назад появились цианобактерии. В протерозойскую эру (2,5- 0,5 млрд лет назад) в атмосфере накопилось достаточно кислорода, чтобы возникли первые аэробные организмы. В результате симбиоза разных групп древних простейших организ-мов сформировались эукариотические клетки, близкие к современным. В итоге в протерозое на клеточном уровне уже обнаруживаются все царства живых организмов (растения, живот-ные и грибы). В последние 100 млн лет этой эры появилась многоклеточность; возникли губки, кишечнополостные, черви, иглоко-жие, членистоногие, моллюски и, наконец, первые хордовые.

Вопрос 4. Почему в пермский период палео-зойской эры вымерло большое количество видов амфибий?

В пермский период (285-230 млн лет на-зад) климат стал существенно холоднее и су-ше, чем в карбоне. Поэтому численность ам-фибий, которым вода необходима для увлаж-нения кожи и развития личинок, стала резко сокращаться. Многие крупные и гигантские виды быстро исчезли. В целом произошла до-вольно быстрая смена амфибий рептилиями, которые были гораздо лучше приспособлены к сухопутному образу жизни.

Вопрос 5. В каком направлении шла эволюция растений на суше?

Первыми растениями, появившимися на Земле, были водоросли, которые росли и раз-вивались в океане. Первые наземные расте-ния — псилофиты вышли на сушу в силуре (440-410 млн лет назад). Карбон (350- 285 млн лет назад) представлял собой царство споровых — папоротников, хвощей, плаунов. Их древовидные формы достигали в высоту 30-40 м и образовывали огромные леса. Пер-вые виды голосеменных возникли в пермский период, и почти всю мезозойскую эру (230- 67 млн лет назад) голосеменные доминировали на Земле. В меловом периоде (137-67 млн лет назад) появляются и быстро распространяют-ся покрытосеменные. Они постепенно вытес-нили споровых, существенно потеснили голо-семенных и господствуют на планете в настоя-щее время.

В целом эволюция растений шла в сторону все большего приспособления к жизни на су-ше: развитие тканей (в том числе покровных, механических и проводящих), переход к опло-дотворению, не зависящему от наличия воды, появление семян и плодов.

Вопрос 6. Охарактеризуйте эволюцию живот-ных в палеозойскую эру.

Палеозойская эра (570-230 млн лет назад) разделяется на шесть периодов. В кембрии (570-500 млн лет назад) и ордовике (500- 440 млн лет назад) в океане преобладают меду-зы и кораллы. Появляются древние членисто-ногие — трилобиты. Постепенно усложняются хордовые. В силуре образуются настоящие по-звоночные — бесчелюстные рыбы, от которых произошли современные рыбы. На сушу выхо-дят первые беспозвоночные — древние пауко-образные.

В девоне (410-350 млн лет назад) господ-ствуют хрящевые рыбы и уже появляются первые костные. Возникновение кистеперых и двоякодышащих рыб приводит к постепенно-му выходу позвоночных на сушу. Появляются первые амфибии, в том числе крупные стего-цефалы. В карбоне в лесах обитают первые крылатые насекомые, напоминающие гигант-ских стрекоз, и множество амфибий. В перм-ский период численность амфибий сокращает-ся, и хозяевами суши становятся пресмыкаю-щиеся.

Вопрос 7. Расскажите об особенностях эволю-ции в мезозойскую эру.

Мезозойская эра состояла из трех периодов. Триасовый период (230-195 млн лет назад) — это начало расцвета гигантских пресмыкаю-щихся — динозавров. Появляются крокодилы и черепахи, а также первые млекопитающие; резко сокращается численность амфибий; по-чти полностью вымирают семенные папорот-ники (предки семенных растений).

В юрском периоде (195-137 млн лет назад) господствуют голосеменные растения. В оке- пне появляются головоногие моллюски. В кон-це периода возникают археоптериксы и другие переходные формы между рептилиями и пти-цами.

В меловом периоде появляются высшие млекопитающие и птицы. Покрытосеменные растения постепенно вытесняют голосеменные и споровые. В конце периода происходит мас-совое вымирание динозавров.

Вопрос 8. Какое влияние оказали обширные оледенения на развитие растений и животных в кай-нозойскую эру?

Четыре гигантских оледенения в антропо-генный период (начался 1,5 млн лет назад) привели к появлению животных, приспособ-ленных к суровому климату: мамонтов, шерс-тистых носорогов, овцебыков. Оледенения ускорили эволюцию и многих других млеко-питающих (в том числе человека). После гло-бального потепления мамонты и значительная часть крупных копытных вымерли. Материал с сайта

Оледенения привели к значительному обед-нению видового разнообразия растений. Осо-бенно это сильно проявилось в Евразии, где ос-новные горные цепи (в отличие от Америки) идут в широтном направлении и многие виды растений при наступлении ледников были ли-шены возможности сместить свой ареал к югу.

Вопрос 9. Как вы можете объяснить сходство фауны и флоры Евразии и Северной Америки?

В течение длительного времени в антропо-генном периоде Евразия и Америка были со-единены участком суши в районе современно го Берингова пролива. Благодаря такому «мос-ту» растения и животные широко расселились по всей территории единой суши. Лишь отно-сительно недавно по геологическим меркам (10-12 тыс. лет назад) континенты раздели лись. Поэтому флора и фауна Евразии и Север ной Америки в настоящее время сохраняют большое сходство.

Другим примером из этой области является относительно недавнее формирование Панам-ского перешейка. Взаимное проникновение флоры и фауны Северной и Южной Америки протекает в настоящее время, поэтому живот-ный и растительный мир этих двух соседних континентов сильно отличается.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском

На этой странице материал по темам:

• как произошла жизнь на земле краткое содержание
• губки и кишечнополостные возникли в эру
• когда и где началось развитие жизни на земле кратко
• развитие жизни на земле сочинение
• формирование жизни на земле краткое содержание

Основные этапы развития жизни на Земле

1. Что такое полимеризация?
2. Что общего и чем отличаются процессы гликолиза и дыхания?
3. В чем отличие эукариот от прокариот?

Вы уже знаете, что жизнь, прежде чем она достигла современного многообразия, прошла длительный путь эволюции.

Гипотеза Опарина - Холдейна была принята и развивалась многими учеными. В 1947 г. английский ученый Джон Бернал сформулировал гипотезу биопоэза. Он выделил три основных этапа формирования жизни: абиогенное возникновение органических мономеров (химический), формирование биологических полимеров (предбиологический) и возникновение первых организмов (биологический) (рис. 142).

Этап химической эволюции.

На этом этапе происходил абиогенный синтез органических мономеров. Вы уже знаете, что древняя атмосфера Земли была насыщена вулканическими газами, в состав которых входили оксиды серы, азота, аммиак, оксиды и двуоксиды углерода, пары воды и ряд других веществ. Активная вулканическая деятельность, сопровождавшаяся выбросами больших масс радиоактивных компонентов, сильные и частые электрические разряды во время практически не прекращающихся гроз, а также ультрафиолетовое излучение способствовали образованию органических соединений. Древняя атмосфера не содержала свободного кислорода, поэтому органические соединения не окислялись и могли накапливаться в теплых и даже кипящих водах различных водоемов, постепенно усложняться по строению, формируя так называемый «первичный бульон».

Продолжительность этих процессов составляла многие миллионы и десятки миллионов лет.

Этап предбиологической эволюции.

На этом этапе протекали реакции полимеризации, которые могли активизироваться при значительном увеличении концентрации раствора (пересыхание водоема) и даже во влажном песке. В конечном счете сложные органические соединения формировали белково-нуклеиново-липоидные комплексы (ученые называли их по-разному: коацерваты, гиперциклы, пробионты, прогеноты и т. д.). В результате предбиологического естественного отбора появились первые примитивные живые организмы, которые вступили в биологический естественный отбор и дали начало всему органическому миру на Земле. Жизнь, очевидно, развивалась в водной среде на некоторой глубине, так как единственной защитой от ультрафиолетового излучения была вода.

Биологический этап эволюции.

Содержание урока конспект уроку и опорный каркас презентация урока акселеративные методы и интерактивные технологии закрытые упражнения (только для использования учителями) оценивание Практика задачи и упражнения,самопроверка практикумы, лабораторные, кейсы уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный домашнее задание Иллюстрации иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа рефераты фишки для любознательных шпаргалки юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты Дополнения внешнее независимое тестирование (ВНТ) учебники основные и дополнительные тематические праздники, слоганы статьи национальные особенности словарь терминов прочие Только для учителей

1. Что такое полимеризация?

Ответ. Полимеризация (др.-греч. πολυμερής - состоящий из многих частей) - процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера) к активным центрам в растущей молекуле полимера. Молекула мономера, входящая в состав полимера, образует мономерное звено. Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера приблизительно одинаков.

Обычно мономерами являются соединения, содержащие кратные связи, которые способны, раскрываясь, образовывать новые связи с другими молекулами, обеспечивая рост цепей.

Механизм полимеризации обычно включает в себя ряд связанных стадий:

Инициирование - зарождение активных центров полимеризации;

Рост (продолжение) цепи - процесс последовательного присоединения молекул мономеров к центрам;

Передача цепи - переход активного центра на другую молекулу;

Разветвление цепи - образование нескольких активных центров из одного;

Обрыв цепи - гибель активных центров.

2. Что общего и чем отличаются процессы гликолиза и дыхания?

Ответ. Дыхание занимает исключительное положение среди других физиологических процессов. Окислительное дыхание свойственно всем многоклеточным живым организмам, как растительным, так и животным. Ряд видов прокариот также ведут этот процесс. Поэтому основные этапы дыхания являются одинаковыми для всех живых организмов, получающих энергию с помощью этого способа.

Дыхание является ключевым процессом метаболизма любого организма по двум причинам: при дыхании происходит освобождение химической энергии органических веществ, используемых в качестве дыхательного материала. Экзотермические реакции дыхательного процесса непосредственно связаны с эндотермическими процессами клеточного обмена и служат для них источником энергии. Таким образом, дыхание обеспечивает возможность течения эндотермических реакций обмена, процессов образования структур и осуществления движений, что требует затрат энергии, при дыхании протекают такие химические превращения, в результате которых образуются высокоактивные соединения, обладающие большой реактивной способностью и играющие исключительную роль в обмене веществ в организме.

Дыхание обеспечивает организм энергией, необходимой для поддержания процессов, протекающих с ее затратой и высокоактивными веществами, принимающими участие в клеточном обмене.

Подавляющее большинство живых организмов для поддержания своей жизни используют ту энергию, которая освобождается во время диссимиляции органических веществ, в первую очередь углеводов, образовавшихся в процессе фотосинтеза и являющихся по образному выражения К.А. Тимирязева, как бы "консервом" энергии солнечных лучей.

В клетке непрерывно происходят различные процессы, направленные на биосинтез веществ, поддержание осмотического и электрического потенциалов, осуществление механических движений как клетки, так и ее отдельных органоидов. Все эти процессы идут с использованием свободной энергии, т.е. являются эндотермическими реакциями, а свободная энергия в клетке образуется только в результате преобразования высокомолекулярных соединений (например, АТФ) в более низкомолекулярные соединения (например, АДФ), и при этом выделяется определенная часть энергии. В процессе дыхания как раз и происходит на многих этапах осуществление процесса дефосфорилирования (АТФ = АДФ + Ф), что и определяет выделение энергии.

Дыхание состоит из трех основных этапов:

гликолиза (разложения субстрата (углеводов, жиров, аминокислот) до пировиноградной кислоты),

цикла Кребса (разложения пировиноградной кислоты до СО2 и Н+),

цепи дыхательных ферментов (по ним переносятся ионы Н+ на акцептор О2 и образуется Н2О).

При этом гликолиз и цикл Кребса являются стадиями анаэробными, а кислород включается в процесс уже на последнем этапе процесса. Гликолиз происходит в цитоплазме, а цикл Кребса и перенос по цепи дыхательных ферментов осуществляются в митохондрии.

Гликолиз является первым этапом разложения глюкозы, то есть сложного органического вещества (шестиуглеродного соединения) до пировиноградной кислоты, то есть более простого органического вещества (трехуглеродного соединения). Глюкоза, в свою очередь, образуется либо из поли - или олигосахаридов, либо из аминокислот, либо из жиров.

Гликолиз, в свою очередь, состоит из двух этапов:

фосфорилирование простых сахаров и их превращение в глицеральдегидфосфат, при этом происходит дефосфорилирование АТФ в АДФ, т.е. использование энергии АТФ,

превращение глицеральдегидфосфата в пировиноградную кислоту, при этом образуется АТФ, то есть происходит запасание энергии.

Второй этап гликолиза, в свою очередь, происходит в две стадии:

сначала глицеральдегидфосфат превращается в фосфоглицериновую кислоту,

затем фосфоглицериновая кислота через образование фосфоенолпировиноградной кислоты превращается в пировиноградную кислоту, при этом также происходит субстратное фосфорилирование АДФ, в результате чего образуется АТФ.

3. В чем отличие эукариот от прокариот?

Ответ. Важнейшая, основополагающая особенность эукариотических клеток связана с расположением генетического аппарата в клетке. Генетический аппарат всех эукариот находится в ядре и защищён ядерной оболочкой (по-гречески «эукариот» значит имеющий ядро). ДНК эукариот линейная (у прокариот ДНК кольцевая и находится в особой области клетки - нуклеоиде, который не отделён мембраной от остальной цитоплазмы). Она связана с белками-гистонами и другими белками хромосом, которых нет у бактерий.

В жизненном цикле эукариот обычно присутствуют две ядерные фазы (гаплофаза и диплофаза). Первая фаза характеризуется гаплоидным (одинарным) набором хромосом, далее, сливаясь, две гаплоидные клетки (или два ядра) образуют диплоидную клетку (ядро), содержащую двойной (диплоидный) набор хромосом. Иногда при следующем делении, а чаще спустя несколько делений клетка вновь становится гаплоидной. Такой жизненный цикл и в целом диплоидность для прокариот не характерны.

Третье, пожалуй, самое интересное отличие, - это наличие у эукариотических клеток особых органелл, имеющих свой генетический аппарат, размножающихся делением и окружённых мембраной. Эти органеллы - митохондрии и пластиды. По своему строению и жизнедеятельности они поразительно похожи на бактерий. Это обстоятельство натолкнуло современных учёных на мысль, что подобные организмы являются потомками бактерий, вступившими в симбиотические отношения с эукариотами. Прокариоты характеризуются малым количеством органелл, и ни одна из них не окружена двойной мембраной. В клетках прокариот нет эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, лизосом.

Ещё одно важное различие между прокариотами и эукариотами - наличие у эукариот эндоцитоза, в том числе у многих групп - фагоцитоза. Фагоцитозом (дословно «поедание клеткой») называют способность эукариотических клеток захватывать, заключая в мембранный пузырёк, и переваривать самые разные твёрдые частицы. Этот процесс обеспечивает в организме важную защитную функцию. Впервые он был открыт И. И. Мечниковым у морских звезд. Появление фагоцитоза у эукариот скорее всего связано со средними размерами (далее о размерных различиях написано подробнее). Размеры прокариотических клеток несоизмеримо меньше, и поэтому в процессе эволюционного развития эукариот у них возникла проблема снабжения организма большим количеством пищи. Как следствие среди эукариот появляются первые настоящие, подвижные хищники.

Большинство бактерий имеет клеточную стенку, отличную от эукариотической (далеко не все эукариоты имеют её). У прокариот это прочная структура, состоящая главным образом из муреина (у архей из псевдомуреина). Строение муреина таково, что каждая клетка окружена особым сетчатым мешком, являющимся одной огромной молекулой. Среди эукариот клеточную стенку имеют многие протисты, грибы и растения. У грибов она состоит из хитина и глюканов, у низших растений - из целлюлозы и гликопротеинов, диатомовые водоросли синтезируют клеточную стенку из кремниевых кислот, у высших растений она состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина. Видимо, для более крупных эукариотических клеток стало невозможно создавать клеточную стенку из одной молекулы высокую по прочности. Это обстоятельство могло заставить эукариот использовать иной материал для клеточной стенки. Другое объяснение состоит в том, что общий предок эукариот в связи с переходом к хищничеству утратил клеточную стенку, а затем были утрачены и гены, отвечающие за синтез муреина. При возврате части эукариот к осмотрофному питанию клеточная стенка появилась вновь, но уже на другой биохимической основе.

Разнообразен и обмен веществ у бактерий. Вообще всего выделяют четыре типа питания, и среди бактерий встречаются все. Это фотоавтотрофные, фотогетеротрофные, хемоавтотрофные, хемогетеротрофные (фототрофные используют энергию солнечного света, хемотрофные используют химическую энергию).

Вопросы после § 91

1. Какие основные этапы можно выделить в возникновении и развитии жизни на Земле?

Ответ. Существует много гипотез, пытающихся объяснить возникновение и развитие жизни на нашей планете. И хотя они предлагают различные подходы к решению данной проблемы, большинство из них предполагает наличие трех эволюционных этапов: химической, предбиологической и биологической эволюции. На этапе химической эволюции происходил абиогенный синтез органических полимеров. На втором этапе формировались белково-нуклеиново-липоидные комплексы (ученые называли их по-разному: коацерваты, гиперциклы, пробионы, прогеноты и т. д.), способные к упорядоченному обмену веществ и самовоспроизведению. В результате предбиологического естественного отбора появились первые примитивные живые организмы, которые вступили в биологический естественный отбор и дали начало всему многообразию органической жизни на Земле.

2. Какое значение для эволюции живых организмов имело появление в атмосфере планеты свободного кислорода?

Ответ. В результате фотосинтеза в земной атмосфере начал накапливаться кислород. Это привело к смене восстановительной атмосферы планеты на окислительную, что явилось предпосылкой для возникновения нового типа энергетических процессов – дыхания, отличающегося от гликолиза и брожения значительно большим выходом энергии и ставшего вследствие этого основой более быстрого и эффективного типа обмена веществ. Способность синтезировать при дыхании большее количество АТФ позволила организмам расти и размножаться быстрее, а также усложнять свои структуры и обмен веществ.

3. Какие доводы свидетельствуют в пользу симбиотической гипотезы происхождения эукариотической клетки?

Ответ. Согласно гипотезе симбиотического происхождения эукариотической клетки, митохондрии, пластиды и базальные тельца ресничек и жгутиков эукариотической клетки были когда-то свободноживущими прокариотическими клетками. Органоидами они стали в процессе симбиоза. В пользу этой гипотезы свидетельствует наличие собственных РНК и ДНК в митохондриях и хлоропластах. По строению РНК митохондрии сходны с РНК пурпурных бактерий, а РНК хлоропластов ближе к РНК цианобактерий.