Я познаю мир. Ботаника. Страница 1

Предисловие

Для ученых прошлого весь мир живой природы естественно разделялся на растения и животных. Грибы и лишайники тоже относились к растительному царству, поскольку они не способны активно передвигаться и растут в течение всей жизни, как и «положено» растениям.

И когда в конце XVII века в тесной и темной каморке городской ратуши Антони ван Левенгук – простой голландский мануфактурщик – впервые увидел в самодельный микроскоп одноклеточные организмы, среди которых были и простейшие, и бактерии, и микроскопические грибы, традиционное деление всех живых существ на растения и животные распространилось и на них: зеленых простейших причислили к растениям, а незеленых – к животным.

Шли годы и столетия, знания людей о живой природе пополнялись, и ученым стало «тесно» традиционное деление всех организмов на животных и растения: слишком уж сильно отличались разные «растения» друг от друга. В современной биологии выделяются уже не два, а 7 царств: растений (в узком смысле), животных, грибов, лишайников, простейших, бактерий и вирусов. Но до сих пор по традиции при изучении ботаники принято рассматривать все живые организмы кроме животных. И хотя сейчас микологию – науку о грибах, вирусологию и микробиологию выделяют в отдельные дисциплины, на страницах этой книги мы последуем древней традиции и познакомимся со всеми организмами, наука о которых многие столетия называлась ботаникой.

Мир на кончике иглы бактерии и вирусы

Такие разные, такие похожие

Растения, грибы, лишайники, бактерии, вирусы, простейшие – все они так сильно отличаются друг от друга, что на первый взгляд кажется – между ними нет ничего общего. Ну, по крайней мере, в одном эти организмы сходны – все они являются живыми существами. Кстати, быть живыми – это значит обладать очень многими способностями, поэтому общих признаков у, скажем, вируса гриппа и раскидистого дуба довольно много.

Предполагаемое родословное древо царств живой природы

Основные свойства живых организмов – это обмен веществ, способность к росту, размножению и, конечно, наследственность, способность производить потомков, похожих на своих родителей. Так вот, прежде чем перейти к знакомству с разными и непохожими друг на друга представителями живого мира, нам придется немного остановиться на их общих свойствах. Здесь вам, возможно, встретится много новых, незнакомых понятий – не пугайтесь, они с нетерпением ждут возможности подружиться с вами и быть вашими помощниками в исследовании ботаники. Не испугались? Тогда в путь!

Итак, самое главное свойство жизни – обмен веществ: любое живое существо, будь то бактерия или человек, представляет собой нечто вроде самоуправляющейся фабрики по переработке веществ: одни вещества поступают в организм, где с ними происходят всевозможные превращения, другие выделяются наружу. Целью такого непрерывного движения веществ в живом организме является получение энергии, которая идет на обеспечение процессов его роста, развития и размножения.

Химии известно огромное количество веществ, но далеко не все они входят в состав живого организма. Основу тела любого организма составляют органические вещества: белки, углеводы, жиры и витамины. Из неорганических веществ особую роль играют вода, кислород, углекислый газ, соединения азота (они входят в состав белков), серы, фосфора, кальции, калии, натрии и микроэлементы, необходимые в небольших количествах. ;

В организме между органическими и неорганическими веществами постоянно происходят разные превращения: органические соединения разрушаются до неорганических с выделением энергии, простые неорганические вещества входят в состав сложных органических молекул.

Обобщенная схема обмена веществ в клетке

1 – поступление в клетку питательных веществ; 2 – поступление воды и кислорода; 3 – лизосома (пищеварительная вакуоль); 4 – аминокислоты; 5 – рибосомы; 6 – синтез белка; 7 – жиры, углеводы и др.; 8 – митохондрия; 9 – запасание энергии; 10 – удаление побочных продуктов; 11 – ядро.

Переработка веществ и получение энергии в живом организме происходит в клетках. Живую клетку можно сравнить с фабричным цехом, на котором безостановочно производятся необходимые клетке вещества и разрушаются другие, ненужные.

Все живые существа на Земле, за исключением вирусов, состоят из клеток. Клетки любого организма, будь то гриб, бактерия или животное в общих чертах устроены очень похоже. Снаружи клетку одевает мембрана – тонкая оболочка, отделяющая содержимое клетки от внешней среды. Если бы не мембрана, содержимое клетки – цитоплазма – просто вытекло бы. Основную часть цитоплазмы составляет вода с растворенными органическими и неорганическими веществами.

Мембрана и цитоплазма есть в любой клетке, отличия между клетками разных организмов начинаются дальше. В цитоплазме клеток животных, растений, простейших и грибов находятся органеллы – «органы» клетки, каждый из которых выполняет свои функции: рибосомы производят белки, лизосомы разрушают вредные и ненужные вещества или поврежденные структуры самой клетки, митохондрии обеспечивают дыхание клетки, вырабатывают и накапливают энергию. Все органеллы за исключением рибосом покрыты собственными мембранами. Кроме этого, клетки животных, растений, простейших и грибов содержат особую органеллу – ядро, поэтому все эти организмы называют ядерными. Сверху ядро покрывает ядерная мембрана, а внутри него находятся молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, или сокращенно ДНК, на которых зашифрована наследственная информация клетки, т. е. вся информация о том, как должна выглядеть клетка, какие она несет признаки и свойства, как должна расти и развиваться.

В отличие от ядерных организмов в клетках бактерий нет ни одной органеллы, покрытой собственной мембраной, а значит, нет и ядра (посмотрите на рисунке). Молекула ДНК бактерий не защищена ядерной оболочкой и свободно плавает в цитоплазме клетки, поэтому бактерий называют доядерными организмами.

Схема строения клетки бактерий (а) и ядерных организмов (б): 1 – клеточная мембрана; 2 – цитоплазма; 3 – рибосомы; 4 – митохондрии; 5 – лизосомы; 6 – хлоропласты; 7 – кольцевая молекула ДНК бактерий; 8 – ядро; 9 – клеточная стенка ( бактерии, грибы, растения)

Однако различия между ядерными и доядерными организмами не заканчиваются отсутствием у бактерий ядра. Если вы сравните клетки, изображенные на рисунке, вы увидите, насколько сложнее устроена клетка ядерных организмов по сравнению с бактериальной.

В клеточном цехе ядерных организмов превращения одних веществ в другие осуществляются с помощью отдельных органелл: дыхание происходит в митохондриях, фотосинтез – в хлоропластах, разрушение веществ – в лизосомах. У бактерий нет других органелл, кроме рибосом, а все процессы, которые у ядерных организмов выполняют отдельные органеллы, у бактерий происходят на складках наружной мембраны клетки.

Но больше всего ядёрные и доядерные организмы отличаются количеством наследственной информации, которая содержится в их клетках. Вы уже знаете, что наследственная информация клетки записана в молекуле ДНК. Эту молекулу можно сравнить с гигантской библиотекой, имеющей на полках тысячи томов. В каждом таком томе зашифрован какой–то один признак организма. Например, том № 1 содержит информацию о размерах и форме клеток, том №2 – о строении одного из белков мембраны клетки и так далее. Эти «тома» называются генами. Каждый ген – это кусочек молекулы