1. Т. В. КОРШЕВНЮК
Підручник для 9 класу
загальноосвітніх навчальних закладів
Рекомендовано М ініст ерст вом освіт и і науки України
Київ
^ О р Іо н
2017
3. Д орогі д е в ’ятикласники!
Починаючи з 6 класу ви вивчали різноманітні організми й обізнані з бу
довою, життєдіяльністю і поширенням рослин, тварин, грибів і бактерій.
Вони надзвичайно різноманітні й настільки несхожі між собою, що на пер
ший погляд між ними складно знайти щось спільне. Водночас усім живим
організмам на нашій планеті притаманні спільні ознаки — клітинна будо
ва, обмін речовин, розмноження та багато інших, які ви будете вивчати у 9
класі. В нагоді вам стануть біологічні знання, здобуті в попередніх класах,
ваші життєві спостереження і цей підручник.
Для того, щоб вивчення біології було цікавим, а його результати стали
для вас корисними, необхідно навчитися орієнтуватись у підручнику і пра
вильно з ним працювати. Тож звертайте увагу на виділення тексту кольо
ром, рубрики, виконуйте завдання, вміщені перед та після параграфів.
Назва кожного параграфа відбиває його основний зміст, а заголовки
окремих частин всередині параграфа утворюють своєрідний план вивчен
ня. Перед читанням параграфа необхідно дати відповіді на запитання, вмі
щені в рубриці «Пригадайте». Це допоможе відновити у пам’яті важливі
поняття, на яких ґрунтується параграф, і краще зрозуміти новий матеріал.
Рубрика «Запитання» дозволить перевірити, наскільки уважно ви
працювали з матеріалом параграфу, як ви вмієте формулювати означення
термінів, наводити приклади. Рубрика «Завдання» передбачає виконання
вами складних розумових дій (наприклад, моделювання ситуацій; прогно
зування розвитку явищ; використання знань для розв’язання практичних
задач, що можуть виникнути у вашому житті; висловлювання власної дум
ки щодо певної ситуації та інші).
Зверніть увагу на завдання, які ви будете виконувати спільно з одно
класниками. Ваша робота в групах над навчальними завданнями і спільною
справою принесе користь не лише вам і вашому класу, але й школі, місце
вості. Працюючи над завданнями цієї рубрики, ви матимете нагоду попо
внити скарбничку свого досвіду не лише уміннями виконувати навчальні
завдання, але й уміннями вирішувати деякі проблеми повсякденного жит
тя, приймати рішення і нести за них відповідальність. Крім того отримає
те можливість поінформувати своє шкільне або родинне оточення, громаду
про заходи збереження здоров’я, природоохоронні заходи, що відбуваються
у вашому регіоні, про досягнення біологічної науки в Україні й світі.
Розширити свій кругозір вам допоможе інформація рубрики «Біологія і
життя», а також робота з додатковими джерелами інформації, які зможете
знайти у бібліотеці або у мережі Інтернет.
Виконуючи Завдання для самоперевірки з теми, ви зможете перевірити,
наскільки успішно опанували змістом теми, вмієте працювати із завдання
ми різної форми, а також підготуватися до контрольних робіт.
З кожним уроком біології, від параграфа до параграфа підручника
скарбничка вашого досвіду буде поповнюватись новими знаннями, умін
нями, враженнями від командної роботи. Це сприятиме не лише вашому
поступу у пізнанні світу живої природи, але й допоможе діяти так, щоб не
зашкодити ні власному здоров’ю, ні існуванню інших живих істот.
Успіхів вам у пізнанні живої природи і своїх можливостей в її збереженні!
4. ЗМІСТ
ЗМІСТ
ВСТУП. Біологія — наука про живу природу...................................7
ТЕМ А 1.
Х ІМ ІЧ Н И Й С К Л А Д К Л ІТ И Н И Т А Б ІО Л О ГІЧ Н І М О ЛЕ КУЛИ
§ 1. Хімічний склад клітини. Вода та інші неорганічні сполуки . . . 15
§ 2. Органічні речовини у клітині. В углеводи.......................................20
§ 3. Л іпіди .....................................................................................................24
§ 4. Білки — біологічні макромолекули..................................................29
§ 5. Властивості і функції білків. Ф ер м ен ти .........................................33
Лабораторне дослідження властивостей ферментів......................38
§ 6. Нуклеїнові кислоти............................................................................. 39
§ 7. Поняття про перетворення енергії та реакції синтезу
в біосистемах........................................................................................45
Практична робота М І . Розв’язання елементарних вправ
зі структури білків та нуклеїнових к и сло т.....................................49
Завдання для самоперевірки з теми
«Хімічний склад клітини та біологічні м о л е к у л и »......................49
ТЕМ А 2.
С Т Р У К Т У Р А К Л ІТ И Н И
§ 8. Методи дослідження к літи н .............................................................. 53
§ 9. Структура еукаріотичної клітини. Клітинна мембрана............... 60
§ 10. Цитоплазма. Органели к літи н и ........................................................65
§11. Ядро клітини. Прокаріотична к літ и н а ........................................... 71
§ 12. Рослинна і тваринна к літи н и ............................................................ 77
Лабораторна робота М І . Вивчення структурно-
функціональної різноманітності к л іт и н .........................................82
Завдання для самоперевірки з теми
«Структура к л іт и н и ».........................................................................83
ТЕМ А 3.
П РИ Н Ц И П И Ф У Н К Ц ІО Н У В А Н Н Я К Л ІТ И Н И
§ 13. Обмін речовин і перетворення е н е р гії............................................. 86
§ 14. Етапи енергетичного обм іну.............................................................. 90
§15. Фотосинтез: загальна характеристика та ф ази.............................. 94
5. ЗМІСТ
§ 16. Значення фотосинтезу.........................................................................98
§17. Хемосинтез. Обмін речовин і функціональні зміни
у к літи н а х .......................................................................................... 104
Завдання для самоперевірки з теми
«Принципи функціонування к літ и н и »......................................... 110
ТЕ М А 4.
ЗБЕРЕЖ ЕННЯ Т А Р Е А Л ІЗ А Ц ІЯ СПАДКОВОЇ ІН Ф О Р М А Ц ІЇ
§ 18. Гени та геноми. Х ром осом и............................................................ 114
§ 19. Генетичний код. Біосинтез б іл к а ....................................................118
§ 20. Ділення (поділ) клітин. Подвоєння Д Н К .......................................124
Практична робота M 2 . Розв’язування елементарних вправ
з реплікації, транскрипції та трансляції....................................... 127
§ 21. Клітинний цикл. М ітоз.....................................................................127
Лабораторне дослідження фаз мітозу
(на прикладі клітин кореня цибулі)................................................131
§ 22. Мейоз. Статеві клітини і запліднення........................................... 132
§ 23. Індивідуальний розвиток організмів............................................. 138
Завдання для самоперевірки з теми
«Збереження та реалізація спадкової інф ормації»......................144
ТЕ М А 5.
ЗАКОНОМ ІРНОСТІ У С П А Д К У В А Н Н Я ОЗНАК
§ 24. Генетика. Методи генетичних д ослід ж ен ь...................................148
§ 25. Генеалогічний метод вивчення генетики людини........................ 153
§ 26. Закони М е н д е л я ................................................................................160
§ 27. Явище зчепленого успадкування....................................................166
Практична робота M 3 . Складання схем схрещ ування 168
§ 28. Генетика с т а т і....................................................................................169
§ 29. Модифікаційна мінливість.............................................................. 173
Лабораторне дослідження мінливості у рослин і тварин 177
§ ЗО. Комбінативна і мутаційна м інливість........................................... 178
§ 31. Генетика і здоров’я лю д и н и ............................................................ 183
Завдання для самоперевірки з теми
«Закономірності успадкування о з н а к »......................................... 187
6. ЗМІСТ
ТЕМ А 6.
ЕВОЛЮ ЦІЯ О РГАН ІЧН О ГО СВІТУ
§ 32. Розвиток еволюційних поглядів. Теорія Ч. Дарвіна....................191
§ 33. Еволюційні фактори......................................................................... 195
§ 34. Механізми видоутворення.............................................................. 199
§ 35. Еволюція лю д и н и ............................................................................. 204
§ 36. Погляди на походження та розвиток життя на Зем лі..................208
Завдання для самоперевірки з теми
«Еволюція органічного с в іт у » ........................................................ 211
ТЕМ А 7.
Б ІО РІЗН О М АН ІТТЯ
§ 37. Біологічна систематика...................................................................215
§ 38. Характеристика основних груп організмів...................................222
Практична робота №4. Порівняння будови та процесу
розмноження клітинних і неклітинних форм ж и ття................. 229
ТЕМ А 8.
Н АД О РГАН ІЗМ О ВІ Б ІО Л О ГІЧ Н І СИСТЕМИ
§ 39. Екосистеми: структура і різноманітність. Е кологія....................231
§ 40. Харчові зв’я зк и ..................................................................................237
§ 41. Біотичні ф ак тор и ............................................................................. 242
§ 42. Абіотичні ф ак тор и ........................................................................... 248
§ 43. Стабільність екосистем та причини її порушення........................254
§ 44. Біосфера.............................................................................................. 260
§ 45. Захист і збереження біосфери.......................................................... 265
Завдання для самоперевірки з теми
«Надорганізмові біологічні си с т е м и »........................................... 273
ТЕМ А 9.
БІО ЛО ГІЯ Я К ОСНОВА БІО ТЕХН О ЛО ГІЇ І МЕДИЦИНИ
§ 46. Одомашнення рослин і тварин. С е л е к ц ія .....................................279
§ 47. Огляд біотехн ологій ......................................................................... 287
§ 48. Клонування. Генетично модифіковані організми........................292
Завдання для самоперевірки з теми
«Біологія як основа біотехнології і медицини»............................ 297
Узагальнення. Основні загальні властивості живих систем. . . 298
7. Біологія —наука
про живу природу
У Пригадайте
Д Л Я ЧОГО ВИ ВЧАТИ БІОЛОГІЮ . в ♦ Які джерела біологічних
Кожній людині необхідно володіти до- 9 знань ви використовува-
статньою інформацією та певними вмін- ли у попередні роки?
^ . . и ♦ Що називають видом,
нями, щоб приимати правильні рішення в _
^ 1 ^ ^ у екосистемою?
різних ситуаціях. Зокрема в тих, що сто- ^
суються природного оточення і здоров’я.
Свій внесок у вашу обізнаність щодо живої природи і власного організ
му робить вивчення біології. Це дозволяє зрозуміти, як біологічна на
ука впливає на різні сфери життя сучасної людини, допомагає дбати про
мешканців Землі, пізнавати і змінювати довкілля так, щоб не завдавати
шкоди ні природі, ні собі — її частинці.
Розглянемо приклад. До важливих проблем, що постали перед су
часним людством, належить стрімке зростання населення нашої пла
нети, проблема голоду і відходів, дефіцит питної води, зростання рівня
захворюваності та смертності, виснаження природних ресурсів (корис
них копалин, ґрунту, лісів тощо), забруднення повітря. Вирішення цих
проблем не можливе без біологічної науки, яка знає відповіді на запи
тання: як відбувається зростання кількості населення та які засоби бу
дуть ефективними, щоб зменшити темпи такого зростання; як створити
штучну їж у й вирішити проблему голоду. Біологічні знання є ключо
вими в пошуку способів лікування захворювань людини та інших ор
ганізмів, у розробленні методів біологічного очищення води та повітря,
утилізації відходів за допомогою мікроорганізмів. Біологи долучаються
до виробництва біопалива, яке використовують на зміну традиційним
джерелам енергії, як-от вугіллю, природному газу (мал. 1).
Різні сфери
застосування
біологічних знань
8. ВСТУП
Елементарні біологічні знання допомагають дбати про своє здоров’я
й надавати допомогу тим, хто її потребує (наприклад, першу долікар
ську допомогу при різних травмах), орієнтуватися і грамотно оціню
вати інформацію з різних джерел, наприклад, з телевізійних передач
і реклами, у мережі Інтернет, у журналах чи від знайомих. Ц і знання
допоможуть вам розпізнати достовірні відомості та уникнути шахрай
ства. Наприклад, критично ставитись до інформації про пігулки, які
допоможуть швидко і без загрози для здоров’я схуднути чи, навпаки,
наростити м’язи. Або грамотно вивчати склад продуктів харчування,
зазначений на етикетках, розумітися на термінах «ГМ О », «органічна
продукція» та інших.
Б ІО ЛО ГІЧ Н І СИСТЕМИ Й РІВ Н І ЇХ О Р ГА Н ІЗ А Ц ІЇ. Ви обізнані з
такими поняттями, як Сонячна система, травна та кровоносна система
тварин і знаєте, що терміном «система» позначають ціле, що склада
ється із взаємопов’язаних компонентів. Якщо вилучити якийсь компо
нент, система втрачає цілісність.
Біологічна система (біосистема) — це об’єкт живої природи, що
складається з компонентів, які мають певну будову, виконують кон
кретні функції, взаємодіють між собою й навколишнім середовищем.
Завдяки в заєм о зв ’язкам м іж ком понентам и забезпечується
цілісність біосистем и.
До біологічних систем належать клітина, організм, вид, популяція,
екосистема, біосфера. Нескладно помітити, що між собою вони дуже
відрізняються і складом, і розмірами. Водночас різні біосистеми мають
спільні ознаки, які представлено на схемі 1.
Пригадайте, як ці ознаки проявляються у біосистемі «організм
людини».
Подразливість Гомеостаз
Особливості
хімічного
складу
Клітинна б
Ріст і розЕ
Рівнева організація
Самовідтворення
Обмін
речовин
та енергії
Еволюція
Ознаки біосистем
9. ВСТУП
Більшість ознак біосистем вам знайомі з попередніх років вивчення
біології. З’ясуємо, у чому полягає рівнева організація життя.
Ж иву природу нашої планети утворюють різноманітні біосистеми.
Розташування їх у послідовності ускладнення від клітини до біосфе
ри нагадує сходи, на кожному щаблі яких перебуває певна біосистема.
Функціональне місце біосистеми в живій природі називають рівнем
організації ж ивої природи. Найнижчим рівнем є молекулярний, най
вищим — біосферний. Інші рівні, розташовані між ними, зображені на
схемі 2.
Ьшсфсрннй рівень
Е к оси стем и и іі [1ІКІ.ЧІК
ОрганІзмовнй рівень
К л ІТ П ІІІШ ІІ рівень
дхпхцг
Мопмфпнрннй|іім’ні>
Рівні організації живої природи
Назви рівнів збігаються з назвами біосистем, що на них перебува
ють. Зверніть увагу, основними компонентами молекулярного рівня
є не біосистеми, а молекули біологічно важливих органічних речовин.
Хімічні реакції за їх участю становлять основу всіх процесів життєді
яльності клітин і організмів.
Наявність рівнів о р ган ізац ії дозволяє виділити в ж ивих систем ах
підпорядкованість.
Особливість рівневої організації в тому, що кожний наступний рі
вень включає в себе попередні. Хімічні процеси (молекулярний рівень)
забезпечують життєдіяльність клітини. Клітини, об’єднуючись у тка
нини, формують органи. Кожний орган виконує свою функцію в ці
10. лісній системі організму. Ж иттєдіяльність окремих особин забезпечує
існування виду та популяцій, які займають певне місце в екосистемах
нашої планети. А всі біосистеми Землі об’єднані в біосферу.
У 9 класі ви будете вивчати біосистеми, що належать до різних рів
нів організації живої природи.
КОМ ПЛЕКСНИЙ Х А Р А К Т Е Р БІО ЛО ГІЇ. Біологія (від грец. біос —
життя та логос — наука) — це комплекс наук про живу природу, які
вивчають усі прояви життя: будову й функції живих істот, їхнє похо
дження, розвиток і взаємодію з навколишнім середовищем, а також різ
номанітність форм життя на Землі. Деякі групи біологічних наук, які
утворюють цей комплекс, представлено на схемі 3.
За
практичним
ііикорстанннм
досліджуваними
властивостям .
Юхоронз природи
Б і о л о г і ч н і
науки
Біохімія ,
Біотехнологія
Медицина
ЗНаолопя
Генетика
Екологія
Зооб'єм
Ботаніка
Зоологія
Мікологія
Вірусологія
Мікробіологія
Сільське
ггосподарство
'Молекулярна
біологія
Ціггологія
Анатомія та морфологія
Різноманітність біологічних наук
Біологія пов’язана з природничими науками (хімією, фізикою та ін
шими), а також із психологією, педагогікою, соціологією, які належать
до гуманітарних наук. Педагогіка — наука про навчання й виховання
людини, тож вона неможлива без знань про людину як біологічний вид.
Зокрема про функції організму людини, особливості темпераменту й ха
рактеру, способи сприймання інформації, біологічні ритми і поведінко-
ві реакції людини. Ц і знання не менш важливі й для соціології — науки
про суспільство.
Існує тісний з в ’язок б іології з природничим и та гум анітарним и
наукам и.
Сучасна біологія має численні прикладні галузі, у яких здобутки
біологічної науки використовуються у практичній діяльності. До них
належать сільськогосподарські науки (наприклад, рослинництво, ліс
11. ВСТУП
ництво), медицина, охорона природи, біотехнологія (використання ж и
вих організмів і біологічних процесів у виробництві) та інші.
Будь-яка діяльність у галузі прикладних наук спрямована на те,
щоб отримати практичний результат. Для цього використовуються зна
ння відповідної науки, проводяться необхідні розрахунки щодо витрат
на обладнання, сировину, робочу силу. Наприклад, при вирощуванні
пшениці необхідно володіти біологічними знаннями про умови пророс
тання насінини (температуру, кількість вологи у ґрунті та інші), види
та норми внесення добрив, для нормального розвитку кореневої сис
теми й пагонів. Також необхідно знати комах-шкідників пшениці та
способи боротьби з ними. Якщ о припуститися помилки в розрахунку
кількості добрив і внести їх у ґрунт у надмірній кількості, можна за
шкодити рослинам пшениці й не отримати очікуваний урожай. Крім
того, змиваючись дощами з полів, добрива можуть потрапити в річку чи
ставок. Через це у водоймі погіршуються умови існування її мешканців.
Тож важливо оцінювати ризики, які можуть виникнути від реалізації
на практиці певної наукової ідеї.
МЕТОДИ Б ІО Л О ГІЧ Н И Х ДОСЛІДЖ ЕНЬ. Отримувати знання про
живу природу допомагають біологічні дослідження. Вони проводяться
в природних і лабораторних умовах із використанням різних методів
(мал. 2).
Описовий метод біологічних досліджень ґрунтується на спостере
женні. Спостерігаючи за біологічними об’єктами чи явищами, дослід
ники складають їх опис, порівнюють за різними ознаками. Також до
описових методів належить моніторинг (з лат. монітор — той, що на
глядає) — регулярне спостереження за станом біосистем, яке дозволяє
прогнозувати можливі зміни в них.
Описовий м етод дозволяє виявляти і описувати біологічні о б ’єкти
та явищ а, не втручаю чись у біосистем и.
Експериментальний (з лат. експериментум — проба, дослід) метод
полягає в тому, що дослідники активно впливають на досліджуваний
об’єкт, а потім спостерігають за наслідками цього впливу. Наприклад,
12. ВСТУП
зменшують інтенсивність освітлення кімнатних рослин і спостеріга
ють за змінами, що відбуваються з ними упродовж певного часу. Або
одну групу мишенят годують поживною сумішшю, а іншу групу виго
довує їхня мама. Корм обидві групи отримують одночасно. Порівнюючи
мишенят обох груп, роблять висновок: про ефективність природного і
штучного вигодовування.
Експерим ентальний м етод д ає можливість з ’ясувати сутність
біологічних явищ за допом огою дослідів.
Метод моделювання полягає в тому, що для вивчення біологічних
об’єктів або явищ створюють і використовують різні моделі (з лат. мо
дулює — зразок). Ви знайомі з глобусом — моделлю Землі, акваріумом
— моделлю водойми, використовували на уроках біології моделі ока і
вуха, вивчаючи будову цих органів. Загалом модель — це об’єкт, який
відображає певні властивості оригіналу.
М оделю вання дозволяє передбачати поведінку біосистем у різних
умовах.
Наукові біологічні дослідження проводять у науково-дослідних
установах України та світу. Результати досліджень учені презенту
ють у наукових виданнях (наприклад, друкованих і мережевих елек
тронних журналах), на різних наукових зібраннях (конференціях,
симпозіумах тощо). Так науковці обмінюються досвідом з колегами
з різних країн, планують спільні дослідження й виконують проекти.
Здобутки вітчизняних і зарубіжних учених-біологів використовуються
у різних сферах життя сучасної людини.
ЕА ..Біо л о г ія і ж и т т я
Як будь-яка наука, біологія має свою мову, використовує певні терміни,
що прийшли переважно з латинської та грецької мов. Розуміння походження
біологічних термінів стане вам у пригоді й у подальшому навчанні, й у по
всякденному житті. Наприклад, у перекладі з грецької фітон означає росли
на, тож складова фіто у словах вказує на зв ’язок із рослинами: наприклад,
фітотерапія — метод лікування на основі лікарських рослин; фітогормони
— сполуки, які регулюють процеси життєдіяльності в рослинному організмі.
Інший приклад: логос перекладається як вчення, наука, тож нескладно ви
значити, що означають терміни вірусологія, антропологія (грец. антропос —
людина), стоматологія (грец. стома — рот).
Основні ПОНЯТТЯ Йтерміни:
Біологія, біологічна система, рівні організації живого, методи біологічних дослі
джень.
13. Підсумки
• Сучасна біологія — комплекс наук про живу природу
• У природі існують біосистеми різної складності: клітина, організм,
вид, популяція, екосистема, біосфера.
• Рівні організації живої природи: молекулярний, клітинний, організ-
мовий, популяційно-видовий, екосистемний, біосферний.
• Ієрархічні рівні організації живого відображають порядок усклад
нення біосистем від молекулярного рівня до біосферного.
• Для вивчення живої природи використовують моделювання, опи
совий та експериментальний методи біологічних досліджень.
со
А П И т А Н Н Я
1. Які біологічні науки вам відомі?
2. Що називають біологічною системою?
3. Які методи біологічних досліджень необхідно використати, щоб з ’ясувати:
а) яке жилкування у листків жита; б) як білка готується до зими; в) як фізичне на
вантаження впливає на частоту серцевих скорочень?
4. За якою ознакою укладено перелік об’єктів: еритроцит, жалка клітина, нейрон,
сперматозоїд?
5. Як біологічна наука впливає на ваше повсякденне життя?
00
А В Д А Н Н Я
6. Назвіть рівні організації живої природи. Наведіть приклади біологічних систем,
які перебувають на різних рівнях організації.
7. Користуючись довідковою літературою чи Інтернетом, знайдіть інформацію про
нові для вас науки, вказані на мал..4. Які ключові слова ви використали для по
шуку?
8. Поясніть зв’язок біології з іншими природничими і гуманітарними науками.
9*. Наведіть приклади того, як біологічна наука впливає на ваше повсякденне життя.
10*. Висловітьсвою думку щодо значення біологічнихзнань у життєдіяльності людини.
У біологічних дослідженнях використовують різні організми. Висловіть
своє ставлення до проблеми «Лабораторні тварини: за і проти». Подис
кутуйте на цю тему у групах.
Дізнайтеся, де можна ознайомитися з останніми розробками в галузі біо
логічної науки. Підготуйте повідомлення про досягнення біологів і відкриття в
різних галузях біологічної науки, зроблені в останні роки в Україні та світі. Для
цього скористайтеся додатковими джерелами інформації (науково-популяр-
ною літературою, Інтернет-ресурсами тощо). Оберіть спосіб, щоб ознайоми
ти з підібраним відомостями учнів своєї школи, знайомих.
14. « Р і
ХІМІЧНИИ СКЛАД
КЛІТИНИ
% ТА БІОЛОГІЧНІ
МОЛЕКУЛИ
►
►
►
►
►
і т
В ивчаю чи цю те м у , ви д ізн а є те с ь :
Чому вода — найпоширеніша речовина в організмах
Про різноманітність і роль біомолекул
Як побудовані молекули ДНК
Яка сполука є універсальним акумулятором енергії в клітині
Як отримані знання допоможуть зберігати здоров’я, розуміти
значення хімічного складу клітини, орієнтуватися в сучасних
напрямах досліджень життя на молекулярному рівні організації
15. ХІМІЧНИЙ СКЛАД КЛІТИНИ ТА БІОЛОГІЧНІ МОЛЕКУЛИ
Хімічний склад клітини.
Вода та інші неорганічні
сполуки
у
о
У
У
у
У
0
У
•
У
У
У
У
Пригадайте
Яке значення неорганіч
них речовин в організмі
людини?
Яка добова потреба ор
ганізму людини у воді?
Як рослини і тварини
отримують воду і присто
совуються до життя в по
сушливих місцевостях?
Які класи неорганічних
сполук ви знаєте?
До складу клітин всіх організмів входять
неорганічні та органічні хімічні сполуки. З
представниками основних класів неорганіч
них сполук ви ознайомились на уроках хімії, а
в цьому параграфі дізнаєтесь, яку роль деякі з
них виконують у живих організмах.
Хімічний склад клітини вивчають біохімія,
молекулярна біологія та інші біологічні науки.
Х ІМ ІЧ Н И Й С К Л А Д К Л ІТ И Н И . Ваші власні спостереження й знан
ня, отримані під час вивчення рослин, тварин, бактерій, грибів пере
конливо свідчать, наскільки різноманітною є жива природа. Водночас
живі істоти нашої планети мають спільне — подібний хімічний склад.
Це означає, що організми складаються з одних і тих самих речовин,
хоча дещо відрізняються за їхнім вмістом. Інформацію про хімічний
склад клітини представлено на схемі 4.
Хімічний склад клітини
Неорганічні речовини
(вода та інші неорганічні
сполуки)
Органічні речовини
(вуглеводи, ліпіди, білки,
нуклеїнові кислоти,
АТФ та інші)
Хімічний склад клітини
Найбільше в клітинах організмів міститься води.
С Т Р У К Т У Р А І В Л А С Т И В О С Т І В О Д И . З курсу хім ії ви знаєте, що х і
мічна формула води — Н 20, тип хімічного зв’язку вмолекулі — ковалент
ний полярний. При його утворенні в молекулі води спільні електронні
пари притягуються до Оксигену. Так на ньому виникає негативний за
ряд (на малюнку 3 позначено «8_»), а на Гідрогені — позитивний заряд
(на малюнку 3 позначений «8+» ). Відтак молекула води має два полюси —
позитивний і негативний, через що її називають диполем (частка ди
означає два).
Диполь — це м олекула з протилежним и за знако м заряд ам и на
різних ї ї кінцях
16. ТЕМА 1
На малюнку 3, б показано три молекули води, між якими виникає
водневий зв’язок (його позначено крапочками). Про особливості його
утворення ви дізнаєтесь незабаром на уроках хімії. А для живої природи
важливо те, що завдяки водневим зв’язкам між молекулами води вини
кає зчеплення, яке забезпечує її переміщення по тоненьким трубочкам.
Прикладом такого явища є висхідний потік речовин по судинах рослин,
коли вода з розчиненими неорганічними речовинами, яку поглинув ко
рінь, транспортується по стеблу до надземних частин рослини.
водневий зв’язок
а — молекула води — це диполь;
б — схема утворення водневого зв’язку між молекулами води
Крім того, водневі зв’язки між молекулами води зумовлюють її ви
соку теплоємність, здатність речовин розчинятися у воді. Речовини, що
розчиняються у воді, називаються гідроф ільними (від грец. гідра —
вода, філео — люблю), а ті, що не розчиняються — гідроф обними (від
грец. гідра — вода та фобос — страх).
Біологічна роль води визначається її функціями у біологічних сис
темах (схема 5). (Пригадайте значення води для таких біосистем: «ор
ганізм росли н и», «організм т варини», «організм лю дини»).
Ф
У
н
к
ц
І
ї
в
о
д
и
Створює середовище для переоігу реакцій у клітині
заоезпечує розчинення речовин, неоохідних організмам
ьере участь у транспорті речовин в організмах
Сприяє теплорегуляції клітин й організмів
ьере участь у фотосинтезі
падає клітині оо’єм і пружність
Виконує опорну функцію (гідростатичний скелет)
| Біологічні функції води у клітинах і організмах
17. ХІМІЧНИЙ С КЛАД КЛІТИНИ ТА БІОЛОГІЧНІ МОЛЕКУЛИ
Завдяки полярності молекул і здатності утворювати водневі зв’язки
у воді розчиняється велика кількість неорганічних й органічних речо
вин. Тому воду називають універсальним розчинником.
Здатність розчиняти речовини, текучість і високий поверхневий на
тяг води забезпечують переміщення (транспорт) речовин в організ
мах. Доставка до клітини поживних речовин і виведення непотрібних
продуктів життєдіяльності не обходиться без води. (Пригадайте, яку
роль в організмі людини виконують кров, лімфа, піт і сеча.)
Вода — це середовище для багатьох хім ічн их реакцій у клітині й
учасник багатьох із них. Органи, у яких активно відбуваються реакції
обміну речовин, містять більше води порівняно з іншими органами.
Так, у головному мозку вміст води сягає 85 % , а в зубній емалі — близь
ко 10 %.
Вода має високу теплопровідність і теплоємність, тобто здатність
поглинати теплоту. Ц і властивості зумовлюють т ерморегуляторну
функцію води: вона забезпечує теплову рівновагу в клітині, рівномір
ний розподіл теплоти між тканинами багатоклітинних організмів. За
вдяки високій теплоємності вода пом’якшує вплив на організми різких
коливань температури навколишнього середовища.
Ви знаєте, що вода може змінювати агрегатний стан, наприклад з
рідкого переходити в газуватий чи твердий. Під час випаровування води
витрачається багато теплоти, тому, випаровуючи воду, організми мо
жуть захистити себе від перегріву (наприклад, потовиділення в людини
і транспірація в рослин). Підтримання однакової температури та рівно
мірний розподіл тепла в організмах забезпечуються такою властивістю
води, як висока теплопровідність. Отже, вода — активний учасник тер
м орегуляції.
У рослинних організмах вода виконує всі розглянуті функції. Проте
є ще одна — участь у фотосинтезі. Вам відомо, що завдяки цьому про
цесу в рослинах утворюється життєво необхідна глюкоза й виділяється
кисень.
Завдяки високому вмісту води в цитоплазмі клітин зберігаються
їхні об’єм, пружність і певна форма.
Є організми, у яких вода виконує опорну функцію, оскільки цю ре
човину важко стиснути. Наприклад, деякі безхребетні тварини (меду
зи, круглі черви) використовують воду як внутрішню опору — гідроста
тичний скелет.
Л ш
Біологія І ЖИТТЯ
Вода — це продукт, який вживається в найбільшій кількості упродовжжиття лю
дини. Важливо не лише наповнити організм цією речовиною, а й подбати про
її якість. Адже через вміст хвороботворних мікроорганізмів, домішки шкідли
вих сполук вода може становити загрозу здоров’ю й навіть життю людини. Тож
якості питної води варто приділяти особливу увагу.
18. Для цього використовують різні способи очищення питної води. Так, воду
з водогону відстоюють, фільтрують і кип’ятять. Існують водоочисні спору
ди, де забезпечується контроль якості питної води. З обережністю потрібно
ставитись до природних джерел, адже досить часто їхні цілющі властивості
не підтверджують хімічні аналізи води. Щоб споживання мінеральної води
не завдало шкоди здоров’ю, необхідно читати рекомендації, зазначені на
пляшках із мінеральною водою і консультуватися з лікарем.
Н Е О РГАН ІЧ Н І СП О ЛУКИ У К Л ІТ И Н І. У складі клітини є прості
й складні неорганічні сполуки. Про значення простої речовини кисню
вам добре відомо: це газ, необхідний для дихання більшості організмів
на нашій планеті. Потрапляючи в організми рослин, тварин, людини,
деяких бактерій, кисень надходить у кожну клітину й бере участь у
хімічних реакціях, у результаті яких виділяється життєво необхідна
енергія.
Важливими для життєдіяльності організмів є сполуки різних хім іч
них елементів: Карбону, Фосфору, Сульфуру, Оксигену та інших. Вам
відомо, що Йод необхідний для синтезу гормонів щитоподібної залози,
які посилюють енергообмін клітин, впливають на ріст тканин й обмін
вуглеводів. Фосфор називають «елементом життя і мислення», адже він
входить до складу нуклеїнових кислот, відіграє значну роль в обміні ре
човин та енергії, про що ви дізнаєтесь незабаром.
У клітині зустрічаються представники всіх класів неорганічних спо
лук. Наприклад, карбон(ІУ) оксид (вуглекислий газ, С02) утворюєть
ся в процесі дихання, із силіцій(ІУ) оксиду (віО^) побудовані скелети
радіолярій, діатомових водоростей (мал. 4), розчин хлоридної кислоти
входить до складу шлункового соку. Нерозчинні солі Кальцію надають
міцності черепашкам молюсків, кісткам і зубам. Розчинні солі Кальцію,
Натрію, Калію забезпечують здатність клітин реагувати на подразнення.
Мал. 4
Організми, скелет яких містить ЗІ02:
а — радіолярія; б — діатомова водорість навікула
Більш ість складних неорганічних речовин у клітині перебуває в роз
чиненому стані.
19. ХІМІЧНИЙ С КЛАД КЛІТИНИ ТА БІОЛОГІЧНІ МОЛЕКУЛИ
Підсумки
Вода необхідна всім живим організмам
Будова молекули і властивості води та фізичні й хімічні властивості
визначають її роль у окремих клітинах та організмах у цілому.
Вода розчиняє речовини й забезпечує їх транспортування в клітині
та організмах, бере участь у теплорегуляції, виступає реагентом у
численних хімічних реакціях, забезпечує об’єм і пружність клітин.
До складу клітин входять неорганічні сполуки (прості речовини,
оксиди, кислоти, солі), необхідні для життєдіяльності.
Основні ПОНЯТТЯ Й терміни:
Молекула води, властивостіводи, неорганічні сполуки клітини, водневий зв’язок,
біологічна роль води.
со
А П И т А Н Н Я
1. Яка роль води у життєдіяльності клітини?
2. Як будова молекул води пов’язана з її фізичними іхімічними властивостями і біо
логічними функціями?
3. Які неорганічні сполуки входять до складу організмів? Наведіть приклади вико
нуваних ними функцій.
00
А В Д А Н Н Я
4. Перелічіть фізичні властивості води, зазначені в параграфі.
5. Опишіть біологічну роль води. На яких властивостях води вона ґрунтується?
6. Наведіть приклади одноклітинних рослин і багатоклітинних тварин, для яких
вода є середовищем життя.
7*. Як ви вважаєте, наскільки влучним є вислів: «Вода в організмі — це справжній
транспортний засіб»? Обґрунтуйте свою позицію кількома прикладам.
водний баланс
ш Спільна справа
Для учнів і вчителів вашої школи підготуйте рекламний плакат чи презен
тацію про біологічну роль води. Знайдіть можливість відобразити на ньому
відповіді на такі запитання:
Кому на нашій планеті й для чого потрібна вода?
Чому кожній людині необхідно підтримувати водний баланс і як це
робити?
Зважте на те, що інформація, вміщена на плакаті, має бути зрозумілою
і дорослим, і молодшим учням.
