Электрические органы

Электрическая рыба-змея

Южноамериканский электрический угорь не имеет ничего общего с обычными угрями. Назван он так просто по внешнему сходству. Эта длинная, до 3 метров, змееобразная рыба весом до 40 кг способна генерировать разряд напряжением в 600 вольт! Тесное общение с такой рыбешкой может стоить жизни. Даже если сила тока не станет непосредственной причиной смерти, то к потере сознания приводит точно. А беспомощный человек может захлебнуться и утонуть.

Электрические угри живут в Амазонке, во многих неглубоких реках. Местное население, зная их способности, не заходит в воду. Электрическое поле, производимое рыбой-змеей, расходится в радиусе 3 метров. При этом угорь проявляет агрессию и может нападать без особой на то надобности. Наверное, он это делает с перепугу, так как основной рацион его составляет мелкая рыбешка. В этом плане живая «электроудочка» не знает никаких проблем: выпустил зарядик, и завтрак готов, обед и ужин заодно.

Электроциты

Разрядка электроцитов

Electrocytes , electroplaques или electroplaxes являются клетки , используемые электрическими угрями , лучи , и другой рыбы для электрогенеза . У некоторых видов они имеют сигарообразную форму; в других это плоские дискообразные клетки. Электрические угри имеют несколько тысяч таких клеток, каждая из которых вырабатывает 0,15 В. Клетки работают, выкачивая положительные ионы натрия и калия из клетки с помощью транспортных белков, питаемых аденозинтрифосфатом (АТФ). Постсинаптически электроциты работают так же, как мышечные клетки . У них есть никотиновые рецепторы ацетилхолина . Несмотря на общее происхождение клеток скелетных мышц и электроцитов в миогенных электрических органах, электрические органы и скелетные мышцы остаются разными как по морфологии, так и по физиологии. Некоторые ключевые особенности, которыми эти клетки различаются, включают размер (электроциты намного больше) и отсутствие каких-либо сократительных механизмов со стороны электроцитов.

Стопку электроцитов давно сравнивают с гальванической грудой , и, возможно, она даже вдохновила на изобретение батареи , поскольку аналогия уже была отмечена Алессандро Вольта . Хотя электрический орган структурно похож на батарею, его рабочий цикл больше похож на генератор Маркса , в котором отдельные элементы медленно заряжаются параллельно , а затем внезапно и почти одновременно последовательно разряжаются, создавая импульс высокого напряжения.

Стрельба

Для того, чтобы разрядить electrocytes в нужное время, электрический угорь использует кардиостимулятор ядро , а ядро из кардиостимулятора нейронов . Когда электрический угорь замечает свою добычу, нейроны водителя ритма активируются, и ацетилхолин впоследствии высвобождается из электромоторных нейронов в электроциты. Электроциты генерируют потенциал действия, используя потенциал-управляемые натриевые каналы на одной или обеих сторонах электроцита, в зависимости от сложности электрического органа у этого вида. Если у электроцита есть натриевые каналы с обеих сторон, деполяризация, вызванная возбуждающими потенциалами действия на одной стороне электроцита, может также вызвать срабатывание натриевых каналов на другой стороне электроцита.

Физиология[ | код]

Разность потенциалов, развиваемая на концах электрических органов, может достигать 1200 вольт (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе от 1 до 6 киловатт (электрический скат Torpedo nobiliana). Разряды излучаются сериями залпов, форма, продолжительность и последовательность которых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (например, электрический скат излучает 10—12 «оборонных» и от 14 до 562 «охотничьих» импульсов в секунду в зависимости от размера жертвы). Величина напряжения в разряде колеблется от 20 (электрические скаты) до 600 вольт (электрические угри), сила тока — от 0,1 (электрический сом) до 50 ампер (электрические скаты)[источник не указан 134 дня]. Рыбы, обладающие электрическими органами, переносят без вреда напряжения, которые убивают рыб, их не имеющих. Эти органы служат для защиты, нападения, внутривидовой сигнализации и ориентации в пространстве.

Электрический сом

В мутных водоемах тропической и субтропической Африки живут электрические рыбы – сомы. Это довольно крупные особи, от 1 до 3 м в длину. Сомы не любят быстрых течений, живут в уютных гнездах на дне водоемов. Электрические органы, которые расположены по бокам рыбы, способны производить напряжение в 350 В.

Малоподвижный и апатичный сом не любит уплывать далеко от своего жилища, выползает из него для охоты по ночам, но также и непрошеных гостей не любит. Встречает он их легкими электрическими волнами, ими же и добывает себе добычу. Разряды помогают сому не только охотиться, но и ориентироваться в темной мутной воде. Мясо электрического сома считается деликатесом у местного африканского населения.

• https://habr.com/ru/post/396959/
• https://m.nkj.ru/archive/articles/10425/
• https://aquavitro.org/2014/04/07/elektricheskie-ryby/
• https://100zaitsev.ru/zoologiya/kakaya-ryba-elektricheskaya.html

Место нахождения

У большинства рыб электрические органы ориентированы для стрельбы по длине тела, обычно располагаясь по длине хвоста и в пределах мускулатуры рыбы, с меньшими дополнительными электрическими органами в голове. Однако есть некоторые исключения; у звездочетов и у скатов электрические органы ориентированы вдоль дорсо-вентральной (вверх-вниз) оси. У электрического торпедного луча орган находится рядом с грудными мышцами и жабрами (см. Изображение). Электрические органы звездочета лежат между ртом и глазом. У электрического сома органы расположены чуть ниже кожи и покрывают большую часть тела, как ножны.

Другие значения этого слова:

• «Вольтанутая» рыба
• «Машет крыльями» в океане
• «Рыба» для автомобильного колеса
• «Рыбное» колесо.
• «Хозяин» русалочьего кошелька
• Автомобильная шина (разг.)
• Автомобильное колесо
• Большая плоская рыба
• Вагонная ось с насаженными на нее колесами
• Водоплавающий аккумулятор электричества
• Его кожа шла на рукоятки катан
• Есть на машине, а есть и рыба
• Какая рыба бьётся током?
• Колесо автомобиля
• Колесо грузовика
• Колесо или рыба
• Колесо, рыба, склон
• Комплект колесных пар паровоза, вагона
• Конструктивный элемент крыши
• Крупная хищная морская рыба подкласса акулообразных с широким плоским телом и длинным узким хвостом, иногда оканчивающимся шипом
• Крупная хищная морская рыба с плоским телом
• Ледяная горка
• Ледяная дорожка на горе
• Манта
• Манта как рыба
• Морская рыба с плоским телом
• Морская рыба, ведущая донный образ жизни
• Морская рыба-«электрошокер»
• Морская электрическая рыба
• Наклонная поверхность чего-нибудь; пологий спуск
• Наклонная подземная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для спуска полезного ископаемого или пустых пород самотеком
• Не рыба, а прямо электростанция
• Плавающая «электростанция»
• Плавающий шокер
• Пластиножаберная рыба
• Платиножаберная рыба
• Плоская морская рыба
• Плоская рыба с зарядом
• Плоскотелая рыба
• Подводный электрик
• Подземная наклонная горная выработка; рыба
• Пологий спуск, бывает вагонный
• Представитель морского мира, имеющий крылья
• Рыба «под напряжением»
• Рыба манта
• Рыба с «шиноремонтным» названием
• Рыба с «электрошокером»
• Рыба с вольтами заряда
• Рыба с зарядом
• Рыба с крыльями
• Рыба с порцией заряда
• Рыба с порцией заряда.
• Рыба с электрозарядом
• Рыба с электроразрядом
• Рыба, бьющая током
• Рыба, колесо, откос
• Рыба, которая может ударить электрическим током
• Рыба, убивающая током
• Рыба-«аккумулятор»
• Рыба; наклонная плоскость
• Рыбаэлектрик
• Рыбий статус манты
• Самарский областной телеканал
• Синоним шина (авто)
• Склон крыши
• Хвостокол «морской дьявол»
• Хвостокол «морской дьявол».
• Хищная донная морская рыба
• Электрик подводного мира
• Электрик, живущий в море
• Электрическая морская рыба
• Электрическая рыба или шина грузовика
• Электрогенераторная рыба
• Электрорыба

История исследований

В 1770-х годах электрические органы торпеды и электрического угря были предметом статей Королевского общества Хантера, Уолша и Уильямсона. Похоже, они повлияли на мышление Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта — основоположников электрофизиологии и электрохимии.

В XIX веке Чарльз Дарвин обсуждал электрический орган в своем « Происхождении видов» как вероятный пример конвергентной эволюции : «Но если бы электрические органы были унаследованы от одного древнего прародителя, полученного таким образом, мы могли бы ожидать, что все электрические рыбы будут иметь были связаны друг с другом особым образом … Я склонен полагать, что почти так же, как два человека иногда независимо друг от друга изобретают одно и то же изобретение, так и естественный отбор , работающий на благо каждого существа и использующий аналогичные вариации, имеет иногда видоизменяется почти таким же образом две части в двух органических существах «.

Начиная с 20 века, электрические органы подвергались обширным исследованиям, например, в новаторской статье Ганса Лиссмана 1951 года и его обзоре их функции и эволюции в 1958 году. Совсем недавно электроциты Torpedo californica были использованы в первом секвенировании рецептора ацетилхолина, проведенном Нодой. и его коллеги в 1982 году, в то время как электроциты Electrophorus участвовали в первом секвенировании потенциалзависимого натриевого канала Нода и его коллегами в 1984 году.

Задания части 2 ЕГЭ по теме «Строение эукариотической клетки»

1. Что такое центриоли и центромеры? Как они связаны между собой?

1) Центриоль – компонент клеточного центра, организующего веретено деления. 2) Центромера – первичная перетяжка, в которой две хроматиды связываются между собой. 3) Во время деления нить веретена деления связывает центромеру с центриолью.

2. Объясните, почему зрелые эритроциты не могут синтезировать белки.

В зрелых эритроцитах отсутствует ядро, следовательно, у них отсутсвует наследственная информация (информация о строении белков).

3. В чем проявляется сходство и различие хлоропластов и митохондрий?

1) Сходства: а) Они имеют двойную мембрану, наружная мембрана гладкая, внутренняя с выростами. б) Имеют кольцевую ДНК и прокариотические рибосомы, самостоятельно синтезируют белок. в) Размножаются внутри клетки делением. 2) Различия: а) хлоропласты содержат хлорофилл и находятся только в растительных клетках, а митохондрии содержатся и в растительных, и в животных клетках; б) в хлоропластах происходит фотосинтез, а митохондрии осуществляют клеточное дыхание.

4. Замороженные яблоки при оттаивании выделяют сладковатый сок. С чем это связано?

При замораживании вода превращается в лед, расширяется и разрывает клетки, цитоплазма и клеточный сок вытекают.

5. Каково строение и функции цитоплазмы?

Цитоплазма – внутренняя полужидкая среда клетки. Функции: 1) Цитоплазма связывает между собой все компоненты клетки. 2) За счет микротрубочек («белковых нитей») выполняет функцию скелета клетки, обеспечивает передвижение её частей. 3) В цитоплазме происходят основные процессы обмена веществ, например, гликолиз.

7. Рассмотрите предложенную схему классификации немембранных органоидов клетки. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.

8. Найдите три ошибки в приведённом тексте «Структуры клеток». Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки, исправьте их. (1) Цитология – это раздел биологии, изучающий живые клетки, их органеллы, строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти. (2) Все органеллы клетки можно разделить на три группы: одномембранные, двумембранные, трёхмембранные. (3) К двумембранным органеллам относятся митохондрии и пластиды. (4) Митохондрии можно увидеть в клетках бактерий, растений, животных, грибов. (5) У бактерий нет оформленного ядра, а генетический аппарат у них представлен кольцевой ДНК – нуклеоидом. (6) Цитоплазма, плазмолемма и рибосомы присутствуют в клетках представителей всех царств живых организмов. (7) Поверх плазмолеммы может присутствовать клеточная стенка, которая у растений в основном состоит из вещества белковой природы – клетчатки.

9. Хлоропласты и митохондрии – полуавтономные органоиды эукариотных клеток. В результате какого процесса в ходе эволюции сформировались митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке? Приведите соответствующее доказательство. В чем заключается полуавтономность митохондрий и хлоропластов?

1) митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке в ходе эволюции сформировались из древних прокариот в результате симбиогенеза; 2) сходство в строении с прокариотной клеткой: кольцевая молекула ДНК, мелкие рибосомы, наличие выростов внутренней мембраны; 3) митохондрии и хлоропласты способны к самостоятельному делению, к биосинтезу своих белков, но используют для этого ресурсы клетки, и находятся под контролем ядра

Нильский дракончик

Еще один африканский электрический представитель царства рыб — нильский гимнарх, или аба-аба. Его изображали на своих фресках фараоны. Обитает он не только в Ниле, но в водах Конго, Нигера и некоторых озер. Это красивая «стильная» рыбка с длинным изящным телом, длиной от сорока сантиметров до полутора метров. Нижние плавники отсутствуют, зато один верхний тянется вдоль всего тела. Под ним и находится «батарейка», которая производит электромагнитные волны силой 25 В практически постоянно. Голова гимнарха несет положительный заряд, а хвост — отрицательный.

Свои электрические способности гимнархи используют не только для поиска пищи и локации, но и в брачных играх. Кстати, самцы гимнархов просто потрясающе фанатичные отцы. Они не отходят от кладки икринок. И стоит только приблизится кому-то к детям, папа так окатит нарушителя электрошокером, что мало не покажется.

Гимнархи очень симпатичны — их вытянутая, похожая на дракончика, мордочка и хитрые глазки снискали любовь среди аквариумистов. Правда, симпатяга довольно агрессивен. Из нескольких мальков, поселенных в аквариум, в живых останется только один.

Эволюция

Электрические органы эволюционировали по крайней мере шесть раз у различных костистых и пластиножаберных рыб. Примечательно, что они конвергентно эволюционировали в группах электрических рыб африканских Mormyridae и южноамериканских Gymnotidae . Эти две группы имеют отдаленное родство, так как у них был общий предок до того, как суперконтинент Гондвана разделился на американский и африканский континенты, что привело к расхождению этих двух групп. Событие полногеномной дупликации в линии костистых мускулов позволило неофункционализировать ген потенциалзависимого натриевого канала Scn4aa, который производит электрические разряды.

Хотя предыдущие исследования указали на конвергенцию точного генетического развития одних и тех же генов, а также на пути развития и клеточные пути, чтобы сделать электрический орган в разных линиях, более поздние геномные исследования оказались более тонкими. Сравнительная транскриптомика линий Mormyroida, Siluriformes и Gymnotiformes, проведенная Лю (2019), пришла к выводу, что, хотя не существует параллельной эволюции полных транскриптомов электрических органов между разными линиями, существует значительное количество генов, которые демонстрируют параллельные изменения экспрессии генов в разных линиях. уровень проводящих и биологических функций. Несмотря на то, что электрические органы этих разнообразных клонов могли возникнуть в результате различных генетических изменений, гены, которые изменили экспрессию во время эволюции от скелетных мышц к органам разряда, скорее всего, были генами со схожими функциями в соответствующем организме. Эти результаты подтверждают гипотезу о том, что не разные гены, а консервативные биологические функции играют решающую роль в конвергенции этого конкретного сложного фенотипа. Несмотря на то, что в процессе развития электрического органа участвуют разные гены, конечный результат был получен с помощью сходных общих путей и биологических функций.

Электроциты происходят из скелетных мышц всех кладов, кроме Apteronotus (Латинская Америка), где клетки происходят из нервной ткани.

Первоначальная функция электрического органа до конца не установлена, хотя многообещающие исследования проводились в отношении африканского пресноводного сома Synodontis. Это исследование показывает, что простые миогенные электрические органы синодонтиса произошли от мышц, которые ранее выполняли функцию генерации звука.

Анатомия[ | код]

Расположение электрических органов у электрического ската.

Электрические органы — это видоизменённые мышцы, парные органы. У разных видов рыб они сильно отличаются расположением, формой и внутренним строением. Они могут представлять собой почковидные образования (у электрических скатов и электрических угрей), тонкий слой под кожей (электрический сом), нитевидные образования (мормировые и гимнотовые (англ. Gymnotidae)), находиться в подглазничном пространстве (североамериканский звездочёт). Их масса может достигать 1/6 (у электрических скатов) и даже 1/4 (у электрических угрей и сомов) массы тела.

Каждый электрический орган состоит из многочисленных собранных в столбики электрических пластинок — видоизменённых (уплощённых) мышечных, нервных или железистых клеток, между мембранами которых может генерироваться разность потенциалов. Количество пластинок и столбиков в электрических органах разных видов рыб различно: у электрического ската около 600 расположенных в виде пчелиных сот столбиков по 400 пластинок в каждом, у электрического угря — 70 горизонтально размещённых столбиков по 6000 в каждом, у электрического сома электрические пластинки (около 2 млн) распределены беспорядочно. Пластинки в каждом столбике соединены последовательно, а электрические столбики — параллельно. Электрические органы иннервируются ветвями блуждающего, лицевого и языкоглоточного нервов, подходящими к электроотрицательной стороне электрических пластинок.