1. Кровь, ее состав. Переливание крови
При крупных кровопотерях и некоторых заболеваниях пациентам делают переливание крови: кровь берут у донора и вводят в вену реципиенту. При переливании крови необходимо учитывать совместимость крови. У людей различают четыре группы крови. У людей с I группой крови эритроциты не имеют агглютиногенов (склеиваемых веществ), а в плазме есть два типа агглютининов (склеивающих веществ; их обозначают заглавными буквами греческого алфавита: a – альфа и b – бета). Из-за отсутствия агглютиногенов в эритроцитах эту группу крови называют также нулевой (0). Люди, имеющие группу крови 0 (таких людей около 40%), – универсальные доноры, но им самим можно переливать кровь только группы 0, в противном случае может произойти агглютинация, или склеивание, эритроцитов.
В эритроцитах крови II группы, или группы А, содержится агглютиноген А, а в плазме – агглютинин b. В эритроцитах III группы (группы В) содержится агглютиноген В, а в плазме – агглютинин a. Кровь людей II и III групп можно переливать только людям с той же группой крови или же людям с IV группой крови. В эритроцитах крови IV группы (группы АВ) имеются агглютиногены А и В; агглютининов в плазме крови этой группы нет. Люди с IV группой крови (их около 6%) – универсальные реципиенты, т.к. им можно переливать кровь всех четырех групп.
Кроме того, при переливании крови надо учитывать резус-фактор (Rh-фактор). Этот фактор содержится в эритроцитах у 86% людей. Кровь этих людей называют резус-положительной. Если такую кровь перелить людям с резус-отрицательной (не содержащей резус-фактора) кровью, то в крови у них образуются специальные агглютиногены и вещества, разрушающие эритроциты. Повторное переливание резус-положительной крови вызовет склеивание и разрушение (гемолиз) эритроцитов и может привести к смерти. Именно поэтому каждый человек должен знать не только свою группу крови но и какая это кровь – резус-положительная или резус-отрицательная.
2. Биологическое значение размножения организмов. Семенное и вегетативное размножение растений, их различия
Размножение – одно из основных свойств всех живых организмов. Размножение приводит к увеличению численности вида, его распространению. При половом размножении возникают организмы с иными свойствами, чем у родительских особей. Размножение создает условия для естественного отбора. Благодаря размножению сохраняется жизнь на Земле.
Размножение может быть бесполым, вегетативным (его иногда рассматривают как одну из форм бесполого размножения) и половым. При бесполом размножении у растений образуются гаплоидные споры или зооспоры (подвижные споры у водорослей). Вегетативное размножение происходит за счет восстановления (регенерации) целого организма из части.
Вегетативное размножение очень широко распространено у растений. Низшие растения (водоросли и лишайники) делятся участками слоевища (таллома); колониальные водоросли делятся также частями колонии; клетки одноклеточных водорослей делятся пополам с образованием перегородки. Вегетативное размножение широко представлено и у высших растений. Так, например, новые растения возникают из участков стебля (ива, тополь), из видоизмененных подземных побегов (участками корневища размножается, например, пырей, луковицами размножаются все луковичные растения, например, лук, тюльпан и т.д., клубнями размножают картофель).
В сельском хозяйстве вегетативным путем размножают очень многие растения (картофель, виноград, луковичные культуры, ягодные кустарники и т.д.).
Следует иметь в виду, что при вегетативном размножении генотип новых особей сходен с родительским. Изменение генотипа при вегетативном размножении возможно только вследствие мутаций.
Половое размножение (т.е. размножение с участием половых гамет) есть у представителей всех отделов растений, однако семена образуются только у высших семенных растений (голосеменных и покрытосеменных). Для голосеменных и покрытосеменных растений, как и для всех высших растений, характерно чередование в жизненном цикле диплоидного бесполого поколения (спорофита) и гаплоидного полового поколения (гаметофита).
Спорофит семенных растений – это само растение. На спорофите в результате мейоза образуются гаплоидные микро- и мегаспоры. Микроспоры дают начало мужскому гаметофиту – пыльца.
Части цветка лилии.
У голосеменных растений пыльца формируется в пыльцевых мешках мужских шишек, а у покрытосеменных – в пыльцевых мешках в пыльниках тычинок. Она состоит из двух клеток – вегетативной и генеративной. Мужские гаметы (два спермия) образуются при делении генеративной клетки. Из вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка, по которой продвигаются спермии. Женский гаметофит у голосеменных растений образуется в семязачатках, которые находятся на чешуях женских шишек. Из четырех образовавшихся в результате мейоза мегаспор одна прорастает (три остальные редуцируются) и образует ткань женского эндосперма (первичного эндосперма). Это и есть женский гаметофит голосеменных растений. В ткани эндосперма образуются сильно редуцированные женские органы – архегонии, в которых и развиваются женские гаметы – яйцеклетки.
У покрытосеменных семязачатки (или семяпочки) находятся внутри завязи. В них также образуются четыре мегаспоры, из которых три редуцируются, а оставшаяся делится несколько раз митозом и образует восьмиядерный зародышевый мешок – женский гаметофит покрытосеменных растений. В зародышевом мешке одна из клеток превращается в женскую гамету – яйцеклетку, два гаплоидных ядра сливаются в центре зародышевого мешка и образуют диплоидную центральную клетку, а остальные клетки исчезают.
Процесс размножения у семенных растений не зависит от внешней воды. У голосеменных растений в оплодотворении яйцеклетки участвует только один спермий (второй редуцируется), а у покрытосеменных – оба спермия. Один из них оплодотворяет яйцеклетку, при этом образуется зигота, из которой начинает развиваться зародыш. Второй спермий оплодотворяет центральную клетку, из которой образуется триплоидный эндосперм (вторичный эндосперм) – питательная ткань зародыша. Это явление было открыто и описано как двойное оплодотворение цветковых растений С.Г. Навашиным в 1898 г. У голосеменных растений развивающийся зародыш питается тканью женского (первичного) эндосперма.
Развитие зародыша у семенных растений происходит в семени, которое образуется из семязачатка (семяпочки). Семя одето семенной кожурой, которая образуется из тканей семязачатка. Семя голосеменных растений представляет собой продукт и гаметофита, и спорофита, а вот в состав семени покрытосеменных растений гаметофит не входит, т.к. эндосперм у них триплоидный. У голосеменных растений созревание семени – процесс длительный (например, у сосны от момента опыления до момента созревания проходит около 1,5 лет). У покрытосеменных – семена созревают в конце вегетационного периода. Семена голосеменных растений лежат открыто на поверхности чешуй, тогда как семена покрытосеменных растений надежно защищены стенками плода. Таким образом, покрытосеменные в процессе эволюции приобрели целый ряд прогрессивных черт: появление цветка и плода было крупным ароморфозом в эволюции растений.
Голосеменные и покрытосеменные растения объединяет общий способ размножения с помощью семян. Произошли семенные растения от семенных папоротников (появились в девонском периоде протерозоя и полностью вымерли в меловом периоде мезозоя). Предполагают, что в процессе эволюции благодаря индивидуальной изменчивости появились растения, у которых споры не выпадали из спорангиев (как это происходит у высших споровых растений), а прорастали в заростки (гаметофиты) внутри спорангиев на спорофите.
Преимущества семенного размножения перед размножением спорами состоит в том, что в семенах содержится гораздо больше питательных веществ и они лучше защищены, чем споры. С появлением семян процесс размножения перестал зависеть от внешней воды. Благодаря этому семенные растения смогли распространиться по всей Земле, они преобладают почти во всех биоценозах.
Особенно широко распространены покрытосеменные растения. Они играют важнейшую роль в формировании растительного покрова Земли. Обусловлено это прогрессивными изменениями: появление цветка, наличие завязи, внутри которой развиваются семязачатки с зародышевыми мешками, развитие плода, наличие двойного оплодотворения. Кроме того, у покрытосеменных растений совершенствуется проводящая система, для них характерно большее разнообразие всех вегетативных органов, они представлены разными формами (травянистыми, кустарниковыми и древесными). В отделе покрытосеменных растений насчитывается около 250 тыс. видов, а в отделе голосеменных – около 800 видов.