Содержание

Клеточный уровень организации живого. Уровни организации живого. Доорганизменные уровни организации жизни

Многие микроскоп нам тайн открыл - невидимых частиц, жил в теле, других см.

Ломоносов

Клеточный уровень организации жизни

Клеточный уровень жизни - это уровень организации, свойства которого определяются клетками с их составными компонентами и их участием в процессах превращения веществ, энергии и информации.

Клетка биологической системой с характерными особенностями структуры, функций и свойств.

Структурная организация. Клетка является основной структурной единицей для колониальных и многоклеточных организмов, а у одноклеточных существ она является одновременно и самостоятельным целостным организмом. Основными структурными частями клетки являются поверхностный аппарат, цитоплазма и ядро (нуклеоид в прокариотических организмов), построенные по определенным подсистем и элементов, которыми являются органеллы. Существуют два типа организации клеток - прокариотических и эукариотический. Базовым уровнем организации для клеток является молекулярный уровень.

Функциональная организация.

Клеток, чтобы выжить, необходимо: а) получать энергию из окружающая ища и трансформировать в нужную ей форму; б) избирательно пропускать, перемещать и выводить вещества; в) хранить, реализовывать и передавать генетическую информацию следующему поколению; г) постоянно поддерживать химические реакции, необходимые для поддержания внутреннего равновесия; д) распознавать сигналы среды и определенным образом реагировать на них; е) образовывать новые молекулы и структуры взамен срок жизни которых истек.

Каждая живая клетка представляет собой систему, которая превращает вещества, энергию и информацию, которые поступают к ней, и таким образом обеспечивает процессы жизнедеятельности организма. Клетка является функциональной единицей для осуществления таких функций, как опора, движение, питание, дыхание, кровообращение, выделения, размножения, движение, регуляция процессов и тому подобное. Клетки одноклеточных организмов выполняют все эти жизненные функции, а большинство клеток многоклеточного организма специализированные на выполнении одной главной жизненной функции. Но в обоих случаях любая функция клетки является следствием согласованной работы всех ее компонентов. Организация и функционирование всех компонентов клетки связаны прежде всего с биологическими мембранами. Внешние взаимосвязи между клетками поддерживаются путем выделения химических веществ и установления контактов, внутренние взаимосвязи между элементами клетки обеспечиваются гиалоплазмы.

Свойства . Клетка является элементарной биосистемой, поскольку именно на уровне клеток проявляются все свойства жизни. Основными свойствами клетки являются открытость, обмен веществ, иерархичность, целостность, саморегуляция, самообновления, самовоспроизведения, ритмичность и др. Определяются эти свойства структурно-функциональной организацией биомембран, цитоплазмы и ядра.

Уровень организации живой материи это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерар­хии живого. Выделяют следующие уровни организации живой материи:

1.Молекулярный - организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие, как белки, нуклеиновые кис­лоты и др.

2.Субклеточный - организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные струк­туры.

3.Клеточный . На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.

4.Органно-тканевой . На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган – часть многоклеточного организ­ма, выполняющая определенную функцию или функции.

5.Организменный На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) – неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.

6.Популяционно-видовой . На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция – совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид – совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).

7.Биоценотический . На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз – совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.

8.Биогеоценотический . На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).

9.Биосферный . На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера – оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Предсказать свойства каждого следующего уровня на основе свойств предыдущих уровней невозможно так же, как нельзя предсказать свойства воды, исходя из свойств кислорода и водорода. Такое явление носит название эмерджментность, то есть наличие у системы особых, качественно новых свойств, не присущих сумме свойств ее отдельных элементов. С другой стороны, знание особенностей отдельных составляющих системы значительно облегчает ее изучение.

16. Понятие о клетке как первооснове живой материи. Функции клетки.

Клетка - элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.

Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток - прокариоты (безядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариотические клетки - более простые по строению, по-видимому, они возникли в процессе эволюции раньше.

Эукариотические клетки - более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими.

Основные функции клеток

Во всех клетках под контролем генетического аппарата осуществляется синтез белков. Клетка, не синтезирующая белки, по сути дела мертва. Клетка живет, - значит, её компоненты непрерывно меняются.

Чтобы все внутриклеточные процессы могли осуществляться, необходима энергия. В живых клетках постоянно идет энергетический обмен. Клетки обладают важнейшим для их жизни свойством - запасать и тратить энергию.

Клетка существует в постоянном контакте с окружающими клетками или с окружающими организм веществами. Жизнь клетки, по существу, заключается в поглощении веществ извне, преобразовании этих веществ в нужные для жизни клетки компоненты и передаче их в другие клетки, или запасании внутри данной клетки, или выведении из организма.

На всех стадиях развития клетки осуществляется регулирование ее жизнедеятельности. Сейчас биологам известно много способов регуляции жизнедеятельности клетки, включая генетическую регуляцию внутриклеточных процессов. Регуляция нужна и для обеспечения важнейшей функции живой клетки - свойства раздражимости, т. е. способности отвечать на воздействия, которым подвергается клетка извне.

Для которой свойственна организация с четкой иерархией. Именно это свойство и отражают так называемые уровни организации жизни. В такой системе все части четко расположены, начиная от низшего порядка к высшему.

Уровни организации жизни - это иерархическая система с соподчиненными порядками, которая отображает не только характер биосистем, но и их постепенное усложнение в отношении друг к другу. На сегодняшний день принято выделять восемь основных уровней

Кроме того, выделяют следующие системы организации:

1. Микросистема - это некая доорганизменная ступень, которая включает в себя молекулярные и субклеточные уровни.

2. Мезосистема - это следующая, организменная ступень. Сюда относят клеточный, тканевой, органный, системный и организменные уровни организации жизни.

Существуют также и макросистемы, которые представляют собой надорганизменную совокупность уровней.

Стоит также отметить, что каждый уровень имеет собственные характеристики, которые и будут рассмотрены ниже.

Доорганизменные уровни организации жизни

Здесь принято выделять две основных ступени:

1. Молекулярный уровень организации жизни - представляет собой уровень работы и организации биологических макромолекул, включая белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды. Именно здесь начинаются самые важные процессы жизнедеятельности любого организма - клеточное дыхание, превращение энергии, а также передача генетической информации.

2. Субклеточный уровень - сюда можно отнести организацию клеточных органелл, каждая из которых исполняет важную роль в существовании клетки.

Организменные уровни организации жизни

К этой группе можно отнести те системы, которые обеспечивают целостную работу всего организма. Принято выделять следующие:

1. Клеточный уровень организации жизни . Ни для кого не секрет, что именно клетка является структурной единицей любого Этот уровень изучается с помощью цитологических, цитохимических, цитогенетических и

2. Тканевый уровень . Здесь основное внимание стоит уделить строению, особенностям и функционированию разного рода тканей, из которых, собственно, и состоят органы. Исследованиями этих структур занимаются гистология и гистохимия.

3. Органный уровень . характеризируются новым уровнем организации. Здесь некоторые группы тканей объединяются, образовывая целостную структуру со специфическими функциями. Каждый орган является частью живого организма, но не может самостоятельно существовать вне его. Этот уровень изучают такие науки, как физиология, анатомия и в некой мере эмбриология.

Организменный уровень представляет собой как одноклеточные, так и многоклеточные организмы. Ведь каждый организм является целостной системой, внутри которой осуществляются все важные для жизнедеятельности процессы. Кроме того, во внимание берутся и процессы оплодотворения, развития и роста, а также старения отдельного организма. Изучением этого уровня занимаются такие науки, как физиология, эмбриология, генетика, анатомия, палеонтология.

Надорганизменные уровни организации жизни

Здесь во внимание берутся уже не организмы и их структурные части, а определенная совокупность живых существ.

1. Популяционно-видовой уровень . Основной единицей здесь является популяция - совокупность организмов определенного вида, которая заселяет четко ограниченную территорию. Все особи способны к свободному скрещиванию друг с другом. В исследовании этого уровня участвую такие науки, как систематика, экология, генетика популяций, биогеография, таксономия.

2. Экосистемный уровень - здесь во внимание берется устойчивое сообщество разных популяций, существование которых тесно связано между собой и зависит от климатических условий и т. д. В основном изучением такого уровня организации занимается экология

3. Биосферный уровень - это высшая форма организации жизни, которая представляет собой глобальный комплекс биогеоценозов всей планеты.

1. Клетка как элементарная генетическая и структурно-функциональный биологическая единица. Типы клеточной организации.

Клетка - элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и саморазвитию. В основе строения ВСЕХ организмов лежат сходные структуры - клетки. Вне клетки не существует настоящей жизнедеятельности (вирусы). Среди современных организмов можно проследить формирование клетки в процессе эволюции органического мира от прокариот (микоплазмы и дробянки) до высших растений и животных.

Клеточная теория. История. Современное состояние. Значение - самостоятельно

Типы клеточной организации:

Прокариотический. Клеточные организмы, которые появились первыми. Это одноклеточные относительно простого строения и простых функций. Эти организмы господствовали на нашей планете более 2 миллиардов лет. С их эволюцией связано появление: 1) механизмов фотосинтеза. 2) организмов эукариотического типа. Генетический аппарат прокариот: единственная кольцевая ДНК, находится в цитоплазме не отграничена оболочкой - нуклеоид. Снаружи клеточная стенка, наружная часть образована гликопептидом - муреином. Внутренняя часть клеточной стенки представлена плазматической мембраной, выпячивания которой в цитоплазму образуют мезосомы, которые выполняют различные функции. Многочисленные мелкие рибосомы, микротрубочек нет, движения цитоплазмы - нет, хлоропласты и других мембранных органелл - нет.

Эукариотический. Появились около 1,5 миллиардов лет назад. Отличаются от прокариотов более сложной организацией и используют больший объем наследственной информации. Общая длина молекулы ДНК в ядре клетки млекопитающего в 1000 раз превосходит длину молекулы ДНК бактерии.

Сравнительная характеристика эу- и прокариот - самостоятельно

Эукариотический тип клеточной организации представлен 2 типами: одноклеточными и многоклеточными организмами. Особенность организмов простейших в структурном отношении соответствуют уровню одной клетки, в физиологическом - полноценной особи. За счет миниатюрных образований органелл выполняются на клеточном уровне функции жизненно важных органов многоклеточных. Клетки многоклеточных организмов, входя в состав тканей и органов утратили свою самостоятельность. Их форма, размеры и строение определяются выполняемыми функциями. Ex. В организме человека более 200 типов клеток, специализированных по функциям, но генотип один и тот же.

Принцип компартментации (клетка поделена на отсеки). Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотической клетки достигается путем компартментации ее объема, те подразделением на «ячейки», которые отличаются деталями химического (ферментного) состава. Компартментация способствует пространственному разделению веществ и процессов в клетки, направленных часто противоположно.

2. Структурно-функциональная организация клетки. Строение и функции биологической мембраны

Состав эукариотической клетки:

1. Поверхностный аппарат (комплекс, клеточная оболочка)

2. ядро - это не органоид

3. цитоплазма

Каждый из компонентов содержит свой комплекс.

Строение и функции биологических мембран:

Основная часть поверхностного аппарата клетки - плазматическая или биологическая мембрана (цитоплазматическая мембрана). Клеточная мембрана - важнейший компонент живого содержимого клетки, построенный по общему принципу. Предложено несколько моделей строения. Согласно жидкостно-мозаичной модели, предложенной в 1972 г. Николсоном и Сингером, в состав мембран входит бимолекулярный слой фосфолипидов, в который включены молекулы белков. Липиды - водонерастворимые вещества. Молекулы которых имеют два полюса: гидрофильный, гидрофобный. В биологической мембране молекулы липидов двух параллельных слоев обращены друг к другу гидофобными концами. А гидрофильные полюса остаются снаружи, которые образуют гидрофильные поверхности. На поверхности мембраны кнаружи и кнутри расположены НЕСПЛОШНЫМ слоем белки, их 3 группы: периферические, погруженные (полуинтегральные), пронизывающие (интегральные). Большинство белков мембраны - ферменты. Погруженные белки образуют на мембране биохимический конвейер, на котором происходит превращение веществ. Положение погруженных белков стабилизируется периферическими белками. Пронизывающие белки обеспечивают передачу вещ-ва в двух направлениях: через мембрану внутрь клетки и обратно. Бывают двух типов: переносчики и каналообразующие. Каналообразующие выстилают пору, заполненную водой, через которую проходят растворенные неорганические вещества с одной стороны мембраны на другую. На внешней поверхности плазматической мембраны в животной клетке белковые и липидные молекулы, связаны с разветвленными углеводными цепями, образуя гликокаликс, надмебранный, неживой слой, продукт жизнедеятельности клетки. Углеводные цепи выполняют роль рецепторов (межклеточное узнавание- свой-чужой) . Клетка приобретает способность специфически реагировать на воздействие извне. В надмебранный слой у бактерий входим муреин, у растений - целлюлоза или пектин. Под плазматической мембраной со стороны цитоплазмы имеются кортикальный (поверхностный) слой и внутриклеточные фибриллярные структуры, обеспечивают механическую устойчивость мембраны.

Свойства мембраны или плазмалеммы:

Способность к самозамыканию

Пластичность

Избирательная проницаемость

Функции плазмалеммы

Барьерная

Опорная

Рецепторная

Регуляторная

Стабилизирующая

Транспортная

Цитоплазматическая мембрана образует различные типы контактов в зависимости от типа тканей. Ex у нервных клеток - синапсы, сердечная мышца - десмосомы.

Поступление веществ через мембрану. Механизма транспорта веществ зависит от размеров частиц. Малые молекулы и ионы проходят путем пассивного и активного транспорта, макромолекулы и крупные частицы за счет эндо- и экзоцитоза, те образования окруженные мембраной пузырьков. Пассивный транспорт происходит без затрат энергии по градиенту концентрации путем диффузии, осмоса, облегченной диффузии. Активный транспорт идет с затратой энергии АТФ против градиента концентрации при участии белков переносчиков. Ex. Калиевый-натриевый насос. При нарушении избирательной проницаемости мембран организм страдает, особенно при применении специфических лекарственных лекарственных препаратов (при похудении, например), с мембранами связаны многие процессы жизнедеятельности клетки функционирования органоидов. В основе патологических процессов лежит нарушение молекулярной организации мембран.

Структурные элементы цитоплазмы:

Гиалоплазма (матрикс). Основное вещество, заполняет пространство между органоидами.

Включения. Непостоянные компоненты, продукты жизнедеятельности клеток. Неживые, не выполнея активных функций, синтезируется в клетке и синтезируется в процессе обмена.

Органоиды или органеллы. ПОСТОЯННЫЕ компоненты клетки, располагаются в гиалоплазме. Имеют определенное строение и выполняют определенные функции. Подразделяются по назначению на общие, имеются во всех или в большинстве клеток. Это митохондрии, пластиды, и специальные, присущие небольшим группам клеток. Реснички, нейрофибриллы. По строению: 1. немембранные, рибосомы, микротрубочки; 2. мембранные: одномембранные, ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы и др. вакуоли; двумембранные: митохондрии и пластиды - полуавтономные структуры, т. к. содержат ДНК

Ядро. Необходимо для жизни клетки, обладает большими компенсаторными возможностями. Ex. Структура цитоплазмы разрушено, но ядро цело, то структура восстанавливается, а если разрушено ядро, клетка погибает.

Функции ядра:

Хранения генетической информации.

Реализация генетической информации

Центр управления обменом веществ.

Регуляция активности клетки

В зависимости от фазы жизненного цикла различают два состояния ядра: 1. интерфазное, имеет ядерную оболочку или кариолемму, кариоплазму, ядерный сок, ядрышки (нуклеосомма), хроматин. 2) ядро при делении клетки. Присутствует только хроматин в разном состоянии. Хроматин - это плотное вещество ядра, хорошо окрашиваемое основными красителями. Химический состав: примерно 50% ДНК, 40% гистоновые белки или основные, 10% - негистоновые или кислые белки, РНК и ионы. Все вместе это дизоксирибонуклеиновый комплекс, субстрат наследственности. Гистоны представлены 5 фракциями, негистоновые белки - более 100 фракций. Те и другие соединяются с молекулой ДНК и препятствуют считыванию наследственной информации - это регуляторная роль. Эти белки выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах (см. таблицу спирализация хроматина)

Строение метафазной хромосомы. Строение хромосом изучают в метафазе или в начале анафазы. Метафазные пластинки хромосом изучаются для определения хромосомных аномалий плода, используют клетки слущенного кожного эпителия в околоплодных водах. Хромосома - это спирализованная нить, от степени скручивания нитчатых структур зависит длина хромосом. Уровни компактизации хроматина в методичке.

Строение хромосом - самостоятельно.

Совокупность признаков хромосомного набора, число размер и форма хромосом - кариотип. Идеограмма - это систематизированный кариотип. Хромосомы расположены по мере убывания их величины. Кариотип человека. В кариотипе выделяют соматические хромосомы или аутосомы и половые хромосомы X и Y.

44А+ХХ (№45,46) - соматическая клетка, гамета: 22А+Х

44А+ХY (№45-Х, №46Y) 22А+Х, 22А+Y

3. Временные организации клетки

Клеточный цикл - это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти. Апоптоз - запрограммированная гибель клетки. Содержание жизненного цкла клетки - это закономерные изменения структурно-функциональных характеристик во времени. В течении жизни клетки расткт, дифференцируются, выполняют определенные функции, размножаются и гибнуть. В период покоя судьба клетки не определена, она может начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации. Чем выше специализация клетки, тем ниже способность к делению. ОП метатической активности выделяют три типа тканей: 1. стабильная, нет митозов, кол-во ДНК постоянно (специализированные клетки, нервные) 2. обновляющиеся ткани, клетки способны постоянно делиться, с большим числом митозов (эпителиальные ткани, кроветворные органы). 3. растущие ткани, часть клеток делится, а часть - активно функционирует (почки, печень).

Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки подразделяется на 1) митотический и 2) гетеросентетический (специаализация с потерей пролиферации, способности к делению или гибель клетки).

Некроз - гибель от посторонних случайных воздейсвий

Регуляциия клеточного цикла

Осуществляется окружающими клетками и гуморальными факторами. Существенную роль играют особые белки, образующиеся под действием генетической программы - циклоны, они индуцируют митоз и контролируют различную длительность периодов клеточного цикла.

Кейлоны - белки, способны ингибировать деление клеток и синтез ДНК, их действие ткани специфично.

Митотический цикл.

Интерфаза. Репродуктивная фаза, тк в синтетический период идет редупликация ДНК (удвоение). Подразделяется на 3 периода: G1 - пресентетический или постмитотический,S - синтетический, G2 - постсететический или премиотический. В интерфазе клетка активно работает, готовится к делению. К концу интерфазы активность снижается, наблюдается сдвиг ядерно-цитоплазматический отношений (ЯЦО), в сторону увеличения доли ядра.

Митоз. Разделительная фаза, длится 10% времени митотического цикла. Выделяют 4 периода (фазы).

Периодизация митотического цикла:

G1 – 2n2c, S – 2n4c, G2 – 2n4c

митоз: П: 2n4c; М: 2n4c; А: 2n2c – 4n4c; Т: 2n2c

Цитокенез в растительных клетках: Перегородка формируется изнутри клетки за счет продуктов, концентрируемых в комплексе Гольджи (пектин, целлюлоза). Цитокенез в животных клетках: перетяжка формируется снаружи за счет кортикального слоя цитоплазмы, где располагаются микротрубочки и филоменты.

Биологическое значение митоза:

Происходит точное распределение генетического материала между 2 дочерними клетками. Обе клетки получают ДИПЛОЙДНЫЙ набор хромосом. Поддерживается постоянство чилса хромосомах

Митотический цикл обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений

Является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа.

Нарушение той или иной фазы митоза приводя к патологическим изменениям клеток или возникновению различных соматических мутаций.

Эндомитоз, полиплоидия, политения, амитоз - самостоятельно!

Амитоз - прямое деление клетки, ядро находится в интерфазном состоянии. Хромосомы не выявляются. Приводит к появлению двух клеток, но очень часто в результатте возникают двуядерные и много ядерные клетки. В норме амитоз встречается в животных зародышевых оболочках и в фалликулярных клетках яичника, но никогда не встречается в эмбриональных тканях., только в специализированных. Характерен для патологических процессов (восполение, злокачественный рост).

И как часть многоклеточного организма , влияя, таким образом, на все вышестоящие струк-турные уровни жизни .

С организмов клеточного уровня началась жизнь на Земле . Их разви-тие , сочетание наследственности и изменчивости обусловили огромное раз-нообразие форм живой материи. В этом проявляется мирового уровня значе-ние клеточного уровня жизни .

Своей жизнедеятельностью клетка вовлекает всё разнообразие химиче-ских элементов планеты Земли в другие биосистемы, запасает в них энергию Солнца и тем обеспечивает все процессы жизни в биосфере.

Значение клеточного уровня также в том, что здесь начинаются про-цессы жизни, поскольку возникающий на молекулярном уровне матричный синтез органических соединений происходит только в условиях живой клет-ки. Вне клетки эти процессы жизни не идут. Вне клетки нет жизни.

Важное значение имела специализация клеток, приведшая к разно-образию их свойств, происходящих в них процессов, появлению многооб-разия клеточных форм жизни. Благодаря специализации клеток в живом веществе возникли различные клеточные ткани, появились в процессе эволюции сложные многоклеточные организмы со своими особыми свой-ствами и способностями существования в условиях разных сред жизни на нашей планете. Специализация клеток обеспечила возможность живому веществу полнее использовать для жизни всё разнообразие условий суще-ствования.

Большое значение имеет и то, что именно на клеточном уровне произо-шло первоначальное в истории Земли появление и обособление целостных самостоятельных биосистем в виде элементарной живой клетки. При этом клетка стала основной единицей жизни и элементарной формой жизни.

На клеточном уровне в глубокой древности произошло принципиально важное событие — появление живого организма и разделение его на разные формы: прокариоты и эукариоты , автотрофы и гетеротрофы, анаэробы и аэробы, неподвижные и подвижные.

На клеточном уровне эволюция путём естественного отбора осуществля-ла поиск создания многоклеточных и симбиотических форм жизни и эффек-тивных способов размножения . Материал с сайта

На клеточном уровне началось эволюционное развитие организмов. Растения, грибы, животные, бактерии — все эти клеточные формы жизни ве-дут своё индивидуальное и эволюционное развитие от клетки.

Появление клетки стало началом существования биологического кру-говорота веществ, чем был обозначен качественно новый этап в истории планеты Земля — появление биосферы .

Все эти примеры свидетельствуют о значительной роли клеточного уровня организации в живой материи.

Таким образом, клетка является основной формой и элементарной еди-ницей организации живой матери. Из клеток построены все живые существа на Земле. Объединение комплекса внутриклеточных структур и биологических молекул в единую, целостную, дискретную биосистему как единицу жизни; способность передавать наследственную информацию от клетки к клетке — основные особенности клеточного уровня жизни.

На этой странице материал по темам:

  • Доклад по теме клетка краткое содержание

  • Клеточный уровень кратко

  • Кратко шпаргалка о клеточном уровне

  • Все значения клеточного уровня

  • Значение клеточного уровня

Вопросы по этому материалу:

Урок 18. единство многообразия: биологические системы - Естествознание - 10 класс

Естествознание, 10 класс

Урок 18. «Единство многообразия: биологические системы»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Как можно определить понятие «жизнь»;

Что такое иерархические уровни организации живой материи;

Сколько уровней организации живого и каковы критерии их выделения;

Почему необходимо осознавать иерархичность и системную организацию природы;

Глоссарий по теме:

Биология – наука о живой природе и закономерностях, ею управляющих; изучает все проявления жизни, строение и функционирование живых существ, а также их сообществ, их взаимосвязи между собой и с неживой природой.

Биологическая система - самообновляющиеся, самовоспроизводящиеся и саморегулирующиеся на основе потоков вещества, энергии и информации структуры; состоит из подсистем низшего уровня и является подсистемой высшего уровня.

Уровни организации биосистем – это функциональное место биологической структуры определённой степени сложности в общей иерархии живого. Различают молекулярно-генетический, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, экосистемный (биогеоценотический), биосферный уровни.

Особь – самостоятельно существующий организм.

Вид – группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство; основная структурная единица биологической систематики живых.

Популяция — структурная единица вида, совокупность особей (организмов) одного вида, которые населяют определённую территорию и взаимодействуют друг с другом.

Экосистема — это совокупность совместно обитающих популяций разных видов и среды их обитания, объединённых потоками вещества и энергии. Основа экосистемы — растения и/или бактерии, которые создают первичное органическое вещество в результате процессов фотосинтеза или хемосинтеза.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 84-87.

Электронные ресурсы:

Уровни организации живого. Проект «Вся биология» // электронный доступ: http://www.sbio.info/dic/12476

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Живой мир необычайно разнообразен. В настоящее время описано примерно 500 тыс. видов растений и более 1,6 млн. животных, более 3 тыс. видов микроорганизмов. И ещё порядка двух миллионов видов ждут своего открытия учёными.

В задачи биологии входит выявление и объяснение общих явлений и процессов для всего многообразия форм жизни.

Дать полное определение сущности жизни на современном этапе развития науки ещё очень сложно. В настоящее время мы можем лишь наблюдать и фиксировать факты проявления этого феномена. Жизнь – это качественно особая форма существования материи. Важно познакомиться с различными подходами к определению сущности жизни, чтобы осознать всю сложность данного феномена.

Каждый организм независимо от сложности устройства представляет собой совокупность упорядоченно взаимодействующих структур, образующих единое целое, т.е. является системой. Отметим, что именно целое, а не сумма частей! Поскольку целое определяет новое свойство, которого не было у отдельных компонентов. При этом системы могут состоять из более мелких систем и сами входить в свою очередь в системы большего масштаба. Такая системность и иерархичность устройства является основным в организации и существовании жизни.

При этом не существует организмов, которые не взаимодействовали бы с окружающей средой, не обменивались с ней энергией и веществом. Именно эта особенность позволяет организмам поддерживать свою целостность (упорядоченность) и выполнять свои функции. При этом организмы имеют возможность обмениваться информацией и реагировать на изменения условий окружающей среды – это свойство получило название раздражимость (не путать с раздражительностью!).

Особо обратим внимание, что отличительной характеристикой биологических систем от всех других является самостоятельность организации и протекания всех процессов жизнедеятельности, хранение и передача информации о своей структуре и функциях. Эти механизмы одинаковы для всех живых организмов, что позволяет сделать вывод о единстве всего живого.

Таким образом, биологическую систему можно определить как самообновляющиеся, самовоспроизводящиеся и саморегулирующиеся на основе потоков вещества, энергии и информации структуры, состоящей из подсистем низшего уровня и являющейся подсистемой высшего уровня.

Выделяют следующие уровни организации биосистем: молекулярно-генетический, организменный (онтогенетический), популяционно-видовой, экосистемный. Для удобства изучения фундаментальных уровней организации биосистем выделяют более мелкие уровни организации. К группе микросистем относят молекулярный и клеточный, к мезосистемным – тканевой, органный и организменный, к группе макросистем – популяционно-видовой, экосистемный (биогеоценотический), биосферный уровни. Каждая биологическая система принадлежит к определённому уровню организации. Существование жизни на каждом последующем уровне определяется структурой более низшего уровня, что определяется как иерархичности живого.

Молекулярный уровень – это самый низший уровень, здесь проходит граница между живым и неживым. Этот уровень представлен системами в формате макромолекул – биополимеров, которые участвуют в построении всех живых организмов. Нуклеиновые кислоты, построенные из пяти азотистых оснований и двух моносахаров; белки построены в основном из 20 стандартных аминокислот –, которые присущи только живым организмам, но сами по себе не могут считаться живыми, т.к. не обладают всеми свойствами живого.

Клеточный уровень – характеризуется единством структурной организации всех живых организмов, которое заключается в том, что существует некая структура, отделяющая внутреннюю среду клетки от внешней; система внутренней среды, которая отвечает за выполнение всех жизненных функций клетки, генетический аппарат. Клетка – низшая система, которой присущи все свойства живого.

Органно-тканевой уровень возникает вместе с появлением многоклеточных организмов, обладающих дифференцированными клетками, которые объединяются в ткани. Различные ткани сочетаясь составляют структуры, выполняющие определённые жизненные функции – органы. Системы органов образуют в свою очередь целостные многоклеточные организмы.

Организменный уровень. Разнообразие организмов, относящихся к одному или разным видам, - следствие не разнообразия дискретных единиц низшего порядка, а все усложняющихся их пространственных комбинаций., обуславливающих новые качественные особенности. При этом каждая особь – организм как целое – имеет свои отличительные черты. Это относится и к многоклеточным и к организмам представленных одной клеткой.

Популяционно-видовой уровень – первая надорганизменная макросистема, компонентами которой являются особи одного вида (сходные по совокупности критериев вида). Вид в целом в форме популяций выполняет роль биотических компонентов биогеоценозов. Популяция – единица эволюции, Именно в ней происходят эволюционные процессы.

Биогеоценотический (от греч. биос – жизнь, геос – Земля, ценоз – общий), экосистемный уровень – исторически сложившиеся на определённой территории устойчивые сообщества популяций разных видов, связанных между собой и с окружающей средой обменом веществ, энергии и информации.

Биосферный уровень (от греч. биос – жизнь, сфера – шар). Это высший уровень организации жизни на нашей планете, где компонентами выступают не отдельные участки поверхности Земли и отдельные популяции, а в единстве оболочек Земли (водной, газовой, каменной) и живого, способного трансформировать космическую энергию Солнца в различные виды (химических связей, тепловую, механическую, электрическую и т.д.).

Вывод:

Все многообразие жизни обнаруживает единство, проявляющееся в иерархичности системной организации живой природы. Взаимосвязь и взаимообусловленность существования живого и неживого на планете Земля обусловлены постоянными потоками энергии, информации и вещества.

Законы функционирования биосистем более высоких уровней не отменяют те, которые характерны для систем более низкого уровня.

Жизнь в целом и человека в частности на планете Земля – явление космическое, уникальное, обусловленное множеством закономерных факторов, но главным является приток энергии извне. Существование биологических систем разных уровней организации без притока энергии невозможно.

Современные биосистемы различных уровней сформировались в результате достаточно длительного периода их эволюции и планеты в целом - пренебрежение человеком, в процессе хозяйственной деятельности, знаниями о законах функционирования природы может привести к нарушениям в работе биосистем.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Расположите в правильной последовательности биосистемы различных уровней от низшего к более высокому:

Организм; ткань; макромолекулы; орган; клетка; система органов

Ответ: макромолекулы – клетка – ткань орган – система органов - организм

Пояснение: последовательность отражает иерархию живого.

Задание 2. Найдите ошибку (ошибки) и вычеркните их.

Уровни организации биосистем:

  • Атомный уровень;
  • молекулярно-генетический уровень;
  • клеточный уровень;
  • человеческий уровень;
  • органно-тканевой уровень;
  • организменный уровень;
  • популяционно-видовой уровень;
  • инстинктивный уровень;
  • экосистемный (биогеоценотический) уровень;
  • биосферный уровень;

Ответ:

Атомный уровень;

  • молекулярно-генетический уровень;
  • клеточный уровень;

человеческий уровень;

  • органно-тканевой уровень;
  • организменный уровень;
  • популяционно-видовой уровень;

инстинктивный уровень;

  • экосистемный (биогеоценотический) уровень;
  • биосферный уровень;

Пояснение: уровни отражают иерархию биологических систем. Уровень атома – это физическая система, инстинктивный уровень связан с поведенческими характеристиками и не могут выступать уровнем в иерархии биосистем; человеческий уровень (вероятно, уровень человеческого организма)– человек является частью иерархии биосистем.

Уровневая организация и эволюция / Справочник :: Бингоскул

Живым системам свойственна уровневая организация, представляющая собой соподчиненность одних категорий другим. Уровневая организация встречается как внутри живых систем, так и образуется целыми организмами на планете.

Уровневая организация и эволюция

Базовым принципом построения уровневой организации является иерархичное подчинение структур (порядков) организации жизни. Самым простым таким уровнем выступает «молекулярный», а самым сложным – «биосферный». Неоднородно образованная живая природа является целостной системой, составляющие звенья которой способны упорядоченно организовываться. 

Каждый уровень организации определяется наличием элементарного явления и элементарной единицей. Элементарное явление не что иное как изменения, составляющие весомый вклад для любого из уровней. Элементарная единица – объект либо структура, находящаяся внутри уровня.

Миллиарды лет на планете шло образование существующих сегодня многоуровневых структур. При этом наблюдалось прогрессирование усложнений внутри живых организмов. Полезные приобретения, помогающие живым существам выживать в меняющихся условиях, всегда сохранялись в ходе происходящей эволюции. Считается, что происходящие эволюционные преобразования идут и в наше время.

В ходе эволюции наш мир превратился в многоуровневую систему. Поначалу формировались уровни простой организации материи, а затем они становились компонентами сложных систем. Благодаря этому уровневая организация с эволюцией стали отличительными критериями (признаками) живых организмов.

Основные уровни организации живой природы

На сегодняшний день различают следующие уровни организации живого:

  1. Молекулярно-генетический
    На данном уровне начинается жизнедеятельность биологических макромолекул: полисахаридов, липидов, белков и нуклеиновых кислот. Элементарной единицей здесь выступает ген, в котором записаны определенные биологические (генетические) свойства. За элементарное явление берется процесс самовоспроизведения (редупликация), где возможно проявление изменчивости (мутации).
  2. Клеточный
    За единицу строения и функционирования живых организмов взята клетка, внутри которой содержится способный к передаче генетический материал. Кроме этого, в данной структуре идут обменные процессы, и аккумулируется энергия. Происходящие в клетках обменные (метаболические) процессы являются элементарными явлениями данного уровня.
  3. Тканевый
    Тканью именуют сходные по строению, происхождению и функциям клеточные структуры, соединенные посредством межклеточного вещества. Впервые данный уровень организации появляется у многоклеточных существ. Элементарной единицей здесь является ткань, а элементарным явлением служит ее дифференцировка.
  4. Органный 
    Органным уровнем организации считают совокупность разных тканей, имеющих общее происхождение внутри многоклеточного тела. Не принято считать отдельный орган целостным организмом! Элементарной единицей данного уровня считается также орган.
  5. Организменный (онтогенетический)
    Организменный уровень представляет собой целостную систему, способную к автономному (самостоятельному) существованию. В данную категорию относят многоклеточных (имеют много клеток) и одноклеточных организмов. Причем, организация клеточного уровня  у одноклеточных схожа с организменным порядком. 
    Если углубиться в историю, некогда на нашей планеты господствовали исключительно одноклеточные формы, жизнедеятельность которых, обеспечивала функционирование и всей биосферы и отдельных биогеоценозов. В составе многоклеточных организмов присутствуют органы и ткани, имеющие клеточное строение. За элементарную единицу здесь берется особь на этапе индивидуального развития (онтогенеза). Элементарное явление здесь - путь индивидуального развития особи.
  6. Популяционно-видовой
    Популяцией именуют группу особей, относящихся к одному виду, длительное время проживающих на определенной территории, способных к размножению, оставляя плодовитое потомство. Особи популяций способны к свободному обмену наследственными свойствами с последующей передачей ее потомству. В популяционно-видовом уровне популяции являются элементарными единицами, а идущие эволюционные преобразования (естественный отбор и наследственная изменчивость) служат элементарными явлениями.
  7. Биогеоценотический
    В качестве биогеоценоза понимают исторически сложившиеся популяционные сообщества, объединяющие разные виды, которые взаимосвязаны между собой и с условиями окружающей среды. Каждый отдельный биогеоценоз служит элементарной единицей, а элементарным явлением - круговорот веществ и энергии, связанный с жизнедеятельностью живых организмов и факторами окружающей среды.
  8. Биосферный
    За биосферу принимают оболочку Земли, населенную живыми организмами, способными ее преобразовывать. Среди уровней организации биосфера является самым высшим звеном. Она состоит из верхних слоев литосферы, гидросферы и нижней зоны атмосферы. Биосфере свойственна динамичность и активное преобразование жизнедеятельностью живых организмов. В качестве элементарной единицы здесь выступает она сама. Элементарными явлениями здесь являются – глобальные круговороты энергии и веществ, объединяющие все экосистемы в единое целое.

Каждому из описанных уровней свойственно внесение своей лепты в структуру эволюционного процесса: внутри клеток происходит воспроизведение заложенных наследственных свойств и их изменение, благодаря чему возникают новые комбинации признаков. Они подвергаются воздействию силы естественного отбора и в результате либо закрепляются, либо отсеиваются из генофонда.  

Уровень

Признак / характеристика

Пример

Молекулярно-генетический

Уровень функционирования биологических макромолекул

Молекула белка

Клеточный

Структурно-функциональная единица строения живого, где происходит деление

Клетка эпителия

Тканевый

Сходные по строению, происхождению и функциям клеточные структуры, соединенные посредством межклеточного вещества

Эпителиальная ткань

Органный

Органным уровнем организации считают совокупность разных тканей, имеющих общее происхождение  внутри многоклеточного тела

Кожа

Организменный

Целостная система, способная к автономному (самостоятельному) существованию.

Заяц-русак

Популяционно-видовой

Группа особей, относящихся к одному виду, способных без препятствий к размножению, оставляя плодовитое потомство.

Группа зайцев

Биогеоценотический

Исторически сложившиеся популяционные сообщества, объединяющие разные виды, которые взаимосвязаны с условиями окружающей среды и между собой.

Луг

Биосферный

Оболочка Земли, населенная живыми организмами, способными ее преобразовывать.

Биосфера

 


 

Смотри также:

Уровни организации живой материи

Живая материя на Земле представляет собой сложную систему, структуру которой определяет ряд иерархически связанных уровней — от органических молекул до биосферы, — возникших эволюционным путем.

Первый и самый низший уровень организации живой материи — это молекулярный. На нем выделяют биополимеры, которые не встречаются (или почти не встречаются) в неживой природе, и для которых характерны определенные химические реакции, а также образование комплексов молекул. На молекулярном уровне жизни осуществляются такие процессы как редупликация ДНК, синтез молекул АТФ, катализ и др. Это элементарные явления этого уровня, а элементарными объектами на нем являются биологические молекулы.

Следующий уровень — клеточный. Элементарной единицей на нем выступает клетка. Для нее характерно проявление почти всех свойств живого: обмен веществ и поток энергии, гомеостаз, размножение и др. Клетка лежит в основе живой материи на Земле, вне ее жизни нет.

Такие уровни организации живой материи как тканевой и органный часто объединяют в один — тканево-органный. Этот уровень характерен только для многоклеточных организмов. Элементарными единицами здесь являются ткани и органы. Ткань — это группа клеток, сходного строения и функциональности. Она образуется в процессе онтогенеза многоклеточного организма путем дифференцировки клеток. Орган обычно состоит из нескольких разных тканей, объединенных между собой для выполнения единой функции. Органы, в свою очередь, объединяются в системы органов. Элементарными проявлениями жизни на тканево-органном уровне являются различные процессы жизнедеятельности, обеспечиваемые соответствующими тканями, органами, системами органов.

У одноклеточных организмов (например, инфузорий) есть специальные клеточные органоиды, аналогичные по функциям органам многоклеточных. Так сократительная вакуоль по-сути представляет собой выделительную систему, пищеварительная вакуоль — пищеварительную и т. п.

Организм, особь или индивидуум — это элементарная единица организменного уровня организации жизни. На этом уровне наиболее ярко проявляются такие свойства живой материи как рост и развитие (онтогенез), размножение, раздражимость. Для одноклеточных форм жизни организменный и клеточный уровни совпадают. Многоклеточный организм представляет собой комплекс систем органов, каждая из которых выполняет свои функции, но во взаимосвязи с другими системами.

Организмы одного вида живут в природе не изолированно друг от друга. Обычно они объединены в популяции — совокупности особей одного вида, населяющих одно местообитание. Вид обычно состоит из множества популяций. Таким образом выделяют популяционно-видовой уровень организации живой материи. Именно в популяциях происходит половое размножение, накопление генетического разнообразия и элементарные эволюционные процессы, приводящие в конечном итоге к видообразованию. Т. е. эволюция жизни на Земле возможна только на надорганизменном уровне.

На биогеоценотическом (экосистемном) уровне происходит объединение популяций разных видов, но обитающих на одной территории. Эти популяции взаимосвязаны пищевыми цепями, потоком энергии, созданием друг для друга условий обитания. Биогеоценоз — элементарная единица этого уровня, для которого характерны такие явления как поток энергии и круговорот веществ.

Все биоценозы Земли составляют последний наивысший уровень организации жизни — биосферный. Элементарная единица — биосфера (причем только одна единственная). На этом уровне происходят глобальные круговороты веществ и превращения энергии, объединяющие все экосистемы в единое целое.

Уровни организации жизни на Земле: примеры кратко

Уровни организации живой природы

Иерархическая структура живых объектов выражается в соподчиненности элементов, взаимодействие которых формирует более высокий уровень организации. Наименее сложной структурой, обладающей всеми признаками живого объекта, является клетка, именно поэтому ее называют структурно-функциональной (элементарной) единицей жизни. Наиболее сложным биологическим объектом на Земле является биота экосистем разного иерархического уровня вплоть до биосферного. Для живой природы характерны разные уровни организации ее структур, между которыми существует сложное соподчинение. Жизнь на каждом уровне изучают соответствующие отрасли биологии. Самый нижний, наиболее древний уровень — это уровень молекулярных структур жизни. Здесь проходит граница между живым и неживым.

Выше лежит клеточный уровень жизни. И клетка, и заключенные в ней молекулярные структуры в главных чертах строения у всех организмов сходны. Органо-тканевой уровень характерен только для многоклеточных организмов, у которых клетки и образованные из них части организма достигли высокой степени структурной и функциональной специализации. Следующий уровень — уровень целостного организма. Как бы ни различались организмы между собой, их объединяет то, что они все состоят из клеток. Вид и входящие в него популяции объединяют принадлежащие им организмы и составляют более сложный уровень организации жизни — видовой уровень. Здесь действуют свои законы — законы внутривидовых отношений организмов.

Наконец, еще более высоким уровнем является уровень биоценозов, то есть сообществ всех видов, населяющих ту или иную территорию или акваторию. На этом уровне действуют законы межвидовых отношений. Совокупность всего живого, населяющего Землю, составляет биосферу. Это высший уровень организации жизни. Законы, характерные для более высоких уровней организации живого мира, не исключают действия законов, присущих более низким уровням. Иерархическая структура является признаком высокой упорядоченности биологических систем. Общая биология изучает законы, характерные для всех уровней организации жизни.

Выделяют следующие уровни организации жизни: молекулярный, клеточный, органно-тканевой (иногда их разделяют), организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. Живая природа представляет собой систему, а различные уровни ее организации формируют ее сложное иерархическое строение, когда нижележащие более простые уровни определяют свойства вышележащих.

Так сложные органические молекулы входят в состав клеток и определяют их строение и жизнедеятельность.

У многоклеточных организмов клетки организованы в ткани, несколько тканей образуют орган. Многоклеточный организм состоит из систем органов, с другой стороны, организм сам является элементарной единицей популяции и биологического вида. Сообщество представляется собой взаимодействующие популяции разных видов. Сообщество и окружающая среда формируют биогеоценоз (экосистему). Совокупность экосистем планеты Земля образует ее биосферу.

На каждом уровне возникают новые свойства живого, отсутствующие на нижележащем уровне, выделяются свои элементарные явления и элементарные единицы.

При этом во многом уровни отражают ход эволюционного процесса.

Выделение уровней удобно для изучения жизни как сложного природного явления.

Рассмотрим подробнее каждый уровень организации жизни.

Молекулярный уровень

Хотя молекулы состоят из атомов, отличие живой материи от неживой начинает проявляться только на уровне молекул.

Только в состав живых организмов входит большое количество сложных органических веществ – биополимеров (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот).

Однако молекулярный уровень организации живого включает и неорганические молекулы, входящие в клетки и играющие важную роль в их жизнедеятельности.

Функционирование биологических молекул лежит в основе живой системы. На молекулярном уровне жизни проявляется обмен веществ и превращение энергии как химические реакции, передача и изменение наследственной информации (редупликация и мутации), а также ряд других клеточных процессов.

Иногда молекулярный уровень называют молекулярно-генетическим.

Клеточный уровень жизни

Именно клетка является структурной и функциональной единицей живого.

Вне клетки жизни нет. Даже вирусы могут проявлять свойства живого, лишь оказавшись в клетке хозяина. Биополимеры в полной мере проявляют свою реакционную способность будучи организованы в клетку, которую можно рассматривать как сложную систему взаимосвязанных в первую очередь различными химическими реакциями молекул.

На этом клеточном уровне проявляется феномен жизни, сопрягаются механизмы передачи генетической информации и превращения веществ и энергии.

Органно-тканевой

Ткани есть только у многоклеточных организмов.

Ткань представляет собой совокупность сходных по строению и функциям клеток.

Ткани образуются в процессе онтогенеза путем дифференцировки клеток имеющих одну и ту же генетическую информацию. На этом уровне происходит специализация клеток.

У растений и животных выделяют разные типы тканей.

Так у растений это меристема, защитная, основная и проводящая ткани. У животных — эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.

Самым нижним уровнем организации живых систем является

Ткани могут включать перечень подтканей.

Орган обычно состоит из нескольких тканей, объединенных между собой в структурно-функциональное единство.

Органы формируют системы органов, каждая из которых отвечает за важную для организма функцию.

Органный уровень у одноклеточных организмов представлен различными органеллами клетки, выполняющими функции переваривания, выделения, дыхания и др.

Организменный уровень организации живого

Наряду с клеточным на организменном (или онтогенетическом) уровне выделяются обособленной структурные единицы.

Ткани и органы не могут жить независимо, организмы и клетки (если это одноклеточный организм) могут.

Многоклеточные организмы состоят из систем органов.

На организменном уровне проявляются такие явления жизни как размножение, онтогенез, обмен веществ, раздражимость, нервно-гуморальная регуляция, гомеостаз.

Другими словами, его элементарные явления составляют закономерные изменения организма в индивидуальном развитии.

Элементарной единицей является особь.

Популяционно-видовой

Организмы одного вида, объединенные общим местообитанием, формируют популяцию.

Вид обычно состоит из множества популяций.

Популяции имеют общий генофонд. В пределах вида они могут обмениваться генами, т. е. являются генетически открытыми системами.

В популяциях происходят элементарные эволюционные явления, приводящие в конечном итоге к видообразованию. Живая природа может эволюционировать только в надорганизменных уровнях.

На этом уровне возникает потенциальное бессмертие живого.

Биогеоценотический уровень

Биогеоценоз представляет собой взаимодействующую совокупность организмов разных видов с различными факторами среды их обитания.

Элементарные явления представлены вещественно-энергетическими круговоротами, обеспечиваемыми в первую очередь живыми организмами.

Роль биогеоценотического уровня состоит в образовании устойчивых сообществ организмов разных видов, приспособленных к совместному проживанию в определенной среде обитания.

Биосфера

Биосферный уровень организации жизни — это система высшего порядка жизни на Земле. Биосфера охватывает все проявления жизни на планете.

На этом уровне происходит глобальный круговорот веществ и поток энергии (охватывающий все биогеоценозы).

Биосферный уровень организации жизни

Молекулярный уровень организации жизни

Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке.

1. Компоненты

o Молекулы неорганических и органических соединений

o Молекулярные комплексы

2. Основные процессы

o Объединение молекул в особые комплексы

o Кодирование и передача генетической информации

3. Науки, ведущие исследования на этом уровне

o Биохимия

o Биофизика

o Молекулярная биология

o Молекулярная генетика

Клеточный уровень организации жизни

Представлен разнообразными органическими клетками.

Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле.

1. Компоненты

o Клетка, её строение, специализация и функции

2. Основные процессы

o Онтогенез клетки

3. Науки, ведущие исследования на этом уровне

o Цитология

Тканевый уровень организации жизни

Тканевый уровень представлен тканями, объединяющими клетки определённого строения, размеров, расположения и сходных функций.

Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференцировки клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная).

У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

1. Науки, ведущие исследования на этом уровне

o Гистология

Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни

Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий.

Компоненты

o Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма

2. Основные процессы

o Обмен веществ (метаболизм)

o Раздражимость

o Размножение

o Онтогенез

o Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности

o Гомеостаз

3. Науки, ведущие исследования на этом уровне

o Анатомия

o Биология развития

o Аутэкология

o Генетика

o Гигиена

o Морфология

o Физиология

Популяционно-видовой уровень организации жизни

Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций.

Компоненты

o Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой

2. Основные процессы

o Генетическое своеобразие

o Взаимодействие между особями и популяциями

o Накопление элементарных эволюционных преобразований

o Осуществление микроэволюции и адаптация к изменяющейся среде

o Видообразование

o Увеличение биоразнообразия

Науки, ведущие исследования на этом уровне

o Генетика популяций

o Эволюция

Биогеоценотический уровень организации жизни

Представлен биогеоценозом.

Биогеоценоз — совокупность живых организмов разного уровня организации, проживающих на одной территории, и факторов окружающей среды, влияющих на них. В биогеоценозе выделяют два компонента: биоценоз и экотоп. Биоценоз — совокупность живых организмов различных систематических групп, обитающих на одной территории. Экотоп — совокупность факторов среды, воздействующих на биоценоз.

1. Компоненты

o Популяции различных видов

o Факторы среды

o Пищевые цепи, потоки веществ и энергии

Основные процессы

o Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь

o Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз)

o Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем)

3. Науки, ведущие исследования на этом уровне

o Биогеография

o Биогеоценология

o Экология

Биосферный уровень организации жизни

Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой.

Компоненты

o Биогеоценозы

o Антропогенное воздействие

2. Основные процессы

o Активное взаимодействие живых и неживых веществ планеты

o Биологический глобальный круговорот веществ и энергии

o Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность

Науки, ведущие исследования на этом уровне

o Экология

o Глобальная экология

o Космическая экология

o Социальная экология

Биологические системы, биологические объекты различной сложности (клетки и ткани, органы, системы органов и организмы, биоценозы и экосистемы, вплоть до биосферы в целом), имеющие, как правило, несколько уровней структурно-функциональной организации.

Представляя собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, биологические системы обладают свойствами целостности (несводимость свойств системы к сумме свойств её элементов), относительной устойчивости, а также способностью к адаптации по отношению к внешней среде, развитию, самовоспроизведению и эволюции.

Любая биологическая система является динамической — в ней постоянно протекает множество процессов, часто сильно различающихся во времени.

В то же время биологические системы — открытые системы, условием существования которых служит обмен энергией, веществом и информацией как между частями системы (или подсистемами), так и с окружающей средой. Важнейшая особенность биологических систем заключается в том, что такой обмен осуществляется под контролем специальных механизмов реализации генетической информации и внутреннего управления, которые позволяют избежать «термодинамической смерти» путём использования энергии, извлекаемой из внешней среды.

Устойчивость стационарных состояний биологических систем (сохранение постоянства внутренних характеристик на фоне нестабильной или изменяющейся внешней среды), а также способность их к переходу из одного состояния в другое (свойство неустойчивости стационарных состояний биологических систем) обеспечиваются многообразными механизмами саморегуляции. В основе саморегуляции биологических систем лежит принцип обратной связи, отрицательной или положительной.

Так, в цепи регулирования с отрицательной обратной связью информация об отклонении регулируемой величины от заданного уровня включает в действие регулятор, который воздействует на регулируемый объект таким образом, что регулируемая величина возвращается к исходному уровню (знак изменения её обратен знаку первоначального отклонения). Этот механизм, а также более сложные комбинации нескольких механизмов могут функционировать на разных уровнях организации биологических систем (например, на молекулярном — ингибирование ключевого фермента при избытке конечного продукта или репрессия синтеза ферментов, на клеточном — гормональная регуляция и контактное угнетение, обеспечивающие оптимальную плотность клеточной популяции; на уровне организма — регуляция содержания глюкозы в крови, а в общем случае гомеостаз, обеспечивающий стабильность внутренней среды организма).

Специальные механизмы положительной обратной связи (воздействие на регулируемый объект вызывает изменение, совпадающее по знаку с первоначальным отклонением регулируемой величины, вследствие чего система выходит из данного стационарного состояния) лежат в основе перехода биологических систем из одного стационарного состояния в другое и основанных на этих переходах закономерных изменениях биологических систем, обеспечивающих их адаптацию к изменяющимся внешним условиям, перемещение, другие многообразные активные функции биологических систем и их эволюцию.

Сложные автономные (независимые от среды) движения биологических систем возможны благодаря множественности стационарных состояний биологических систем, между которыми могут совершаться переходы.

В некоторых случаях новое состояние оказывается не стационарным, а автоколебательным, то есть таким, в котором значения показателей колеблются во времени с постоянной амплитудой. Такие явления лежат в основе периодических процессов в биологических системах, временной организации биологических систем, в основе функционирования биологических часов.

Систематика изучает биологическое разнообразие организмов. Основная цель любого систематического исследования — классификация существующего (и существовавшего ранее) многообразия и установление родственных и эволюционных отношений между видами и другими группами организмов (таксонами).

Задача систематики — каталогизация, сопоставление и анализ признаков организмов и создание на этой основе классификационной системы, которая отражала бы эволюционные взаимоотношения между организмами, являлась бы отражением эволюционного процесса.

Классификационная система подразделяется на соподчиненные друг другу систематические категории, или единицы, — таксоны.

Таксо́н (лат. taxon, мн. ч. taxa; от др.-греч. τάξις «порядок, устройство, организация») — группа в классификации, состоящая из дискретных* объектов, объединяемых на основании общих свойств и признаков.

Классификационные системы, использующие понятие «таксона», обычно носят иерархический характер; применяются они в языкознании, библиографии и других науках, но прежде всего в биологии, а именно — в биологической систематике.

Основная таксономическая категория, используемая в биологической систематике, — вид.

Специфика каждого вида выражена морфологически и служит выражением его генетических особенностей. Близкие виды образуют роды, близкие роды — семейства, семейства — порядки, порядки — классы, классы — отделы, и, наконец, отделы образуют царства органического мира.

Каждое растение принадлежит к ряду последовательно соподчиненных таксонов. Это иерархическая система классификации.

В биологии любое научное название вида (в том числе и вида растений) состоит из двух латинских слов (является бинарным): и него входят название рода и видовой эпитет.

Например, паслён чёрный (Solanum nigrum). Каждый род (в том числе род Паслён) содержит в своем составе определенное количество видов, отличающихся друг от друга своей морфологией, биохимией, экологией, ролью в растительном покрове и другими свойствами.

Бинарные латинские названия растений приняты научным сообществом, понятны специалистам разных стран и закреплены в Международных номенклатурных кодексах, регулирующих и определяющих таксономические правила.

В научных публикациях следует пользоваться международной номенклатурой, а не местными названиями растений. Основателем бинарной номенклатуры является выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778), который в 1753 г.опубликовал свой труд «Species plantarum» («Виды растений»).

Основные таксономические категории следующие:

  • царство ( regnum )
  • тип ( phylum )
  • подтип ( subphylum )
  • класс ( classis )
  • подкласс (subclassis)
  • отряд (у растений — порядок) ( ordo )
  • подотряд ( subordo )
  • семейство ( familia )
  • подсемейство ( subfamilia )
  • род ( genus )
  • подрод ( subgenus )
  • вид ( species )
  • подвид ( subspecies )
  • разновидность ( varietas )
  • форма ( forma )

Положение вышеназванного вида (паслён чёрный) в современной классификационной системе таково:

  • Царство Plantae — растения.
  • Отдел Angiospermae, или Magnoliophyta — Покрытосеменные, или Цветковые растения.
  • Класс Dicotyledones — двудольные.
  • Порядок Scrophulariales — Норичникоцветные.
  • Семейство Solanaceae — Паслёновые.
  • Род Solanum — Паслён.
  • Вид Solanum nigrum — Паслён чёрный.

Видовое название необходимо сопровождать фамилией автора, который впервые дал научное описание вида и ввел его название в научный обиход: Solanum nigrum L. (L. — аббревиатура фамилии Линнея — Linnaeus).

Согласно Международному кодексу ботанической номенклатуры, существуют правила образования названий для таксонов различного ранга, что позволяет сразу различать их уровень. Так, многочисленные названия отделов имеют окончания -phyta. Например, отдел Цветковые растения называется Magnoliophyta, отдел Зеленые водоросли — Chlorophyta и пр.

Название порядков имеет окончание -ales. Например, порядок Лютикоцветные — Ranales, порядок Злакоцветные — Poales и т. д. Название семейств имеет окончание -ceae. Например, семейство Розоцветные — Rosaceae, семейство Бобовые — Fabaceaeи т. д.

Дискре́тность (от лат. discretus — разделённый, прерывистый) — свойство, противопоставляемое непрерывности, прерывность.

Дискретность — всеобщее свойство материи, под дискретностью понимают:

1. Нечто, изменяющееся между несколькими различными стабильными состояниями, например механические часы, которые передвигают минутную стрелку дискретно (скачкообразно) на 1/60 часть окружности

2. Нечто, состоящее из отдельных частей, прерывистость, дробность. Например, дискретный спектр, дискретные структуры, дискретные сообщения.

3. Структуры описываемые через квантование и уровни организации в пространственно-временном континууме в виде процессов и явлений дробной мерности, дискретности времени и пространства, как свойство материи: молекулы, атомы, лептоны, кванты.

Наряду с признаками, наследуемыми независимо, обнаружены признаки, наследуемые совместно (сцепленно). Экспериментальное наследование этого явления, проведенное Т.Г. Морганом и его группой (1910-1916), подтвердило хромосомную локализацию генов и легло в основу хромосомной теории наследственности.

Хромосомная теория наследственности.

В работах на плодовой мушке Drosophilamelanogaster было установлено, что гены по признаку совместной их передачи потомкам подразделяются на 4 группы.

Число таких групп сцепления равно количеству хромосом в гаплоидном наборе. Можно заключить, что развитие признаков, которые наследуются сцепленно, контролируется генами одной хромосомы.

Этот вывод обосновывается также данными следующих наблюдений.

Скрещивание серой мухи (В) с нормальными крыльями (V) и черной мухи (в) с зачаточными крыльями (v) дает в 1-ом поколении серых гибридов с нормальными крыльями. При скрещивании самца-гибрида 1-го поколения с черной самкой с зачаточными крыльями рождаются особи 2 видов, аналогичных исходным родительским формам, причем в равном количестве.

Основные положения хромосомной теории наследственности, сформулированной Т.Г.

Морганом, заключаются в следующем:

1. Гены располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

2. Аллельные гены занимают определенные и идентичные локусы гомологичных хромосом.

3. В хромосоме гены располагаются в определенной последовательности по ее длине в линейном порядке.

4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря чему имеет место сцепленное наследование некоторых признаков; сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами.

Каждый биологический вид характеризуется специфичным набором хромосом — кариотипом.

Фенотип как результат реализации генотипа в конкретных условиях среды. Среда первого и второго порядка. Экспрессивность и пенетрантность признака.

Фенотип — совокупность всех признаков и свойств особи, формирующихся в процессе взаимодействия её генетической структуры (генотипа) и внешней, по отношению к ней, среды.

Термин «Фенотип» введён В. Йогансеном в 1903. В фенотипе не реализуются все генотипические возможности, и он является лишь частным случаем реализации генотипа в конкретных условиях. Поэтому даже между однояйцовыми близнецами, имеющими полностью идентичные генотипы, можно выявить заметные фенотипические различия, если они развивались в разных условиях. Однозначного соответствия между генотипом и фенотипом нет: изменения генотипа не всегда сопровождаются изменением фенотипа, а изменения фенотипа не обязательно связаны с изменениями генотипа.

В процессе микроэволюции отбор идёт по фенотипам особей. Тем самым в популяциях сохраняются особи либо с широкой нормой реакции, пределы которой определяются генотипом, либо особи нужного фенотипа, определяемого генотипом достаточно жёстко. При наличии в популяции особей разного генотипа отбор по фенотипу приводит опосредованно к отбору по генотипу. При отсутствии генотипической изменчивости отбор по фенотипу не даёт результатов, что было продемонстрировано экспериментально В.

Йогансеном в опытах по отбору в чистых линиях.

Экспрессивность – степень фенотипического проявления аллеля. Например, аллели групп крови АВ0 у человека имеют постоянную экспрессивность (всегда проявляются на 100%), а аллели, определяющие окраску глаз, – изменчивую экспрессивность. Рецессивная мутация, уменьшающая число фасеток глаза у дрозофилы, у разных особей по разному уменьшает число фасеток вплоть до полного их отсутствия.

Пенетрантность – вероятность фенотипического проявления признака при наличии соответствующего гена.

Например, пенетрантность врожденного вывиха бедра у человека составляет 25%, т.е. болезнью страдает только 1/4 рецессивныхгомозигот. Медико-генетическое значение пенетрантности: здоровый человек, у которого один из родителей страдает заболеванием с неполной пенетрантностью, может иметь непроявляющийся мутантный ген и передать его детям.

Уровни организации органического мира

Уровни организации органического мира – дискретные состояния биологических систем, характеризующиеся соподчиненностью, взаимосвязанностью, специфическими закономерностями.

Структурные уровни организации жизни чрезвычайно многообразны, но основными являются молекулярный, клеточный, онтогенетический, популяционно-видовой, бигиоценотический и биосферный.

1.Молекулярно-генетический уровень жизни. Важнейшими задачами биологии на этом этапе является изучение механизмов передачи генной информации, наследственности и изменчивости.

Существует несколько механизмов изменчивости на молекулярном уровне.

Важнейшим из них является механизм мутации генов – непосредственное преобразование самих генов под воздействием внешних факторов.

Факторами, вызывающими мутацию, являются: радиация, токсические химические соединения, вирусы.

Еще один механизм изменчивости – рекомбинация генов. Такой процесс имеет место при половом размножении у высших организмов.

При этом не происходит изменения общего объема генетической информации.

Еще один механизм изменчивости был открыт лишь в 1950 –е гг. Это – неклассическая рекомбинация генов, при котором происходит общее увеличение объема генетической информации за счет включения в геном клетки новых генетических элементов.

Чаще всего эти элементы привносятся в клетку вирусами.

2. Клеточный уровень. Сегодня наукой достоверно установлено, что наименьшей самостоятельной единицей строения, функционирования и развития живого организма является клетка, которая представляет собой элементарную биологическую систему, способную к самообновлению, самовоспроизведению и развитию.

Цитология – наука, изучающая живую клетку, ее строение, функционирование как элементарной живой системы, исследует функции отдельных клеточных компонентов, процесс воспроизводства клеток, приспособление к условиям среды и др. Также цитология исследует особенности специализированных клеток, становление их особых функций и развитие специфических клеточных структур.

Таким образом, современная цитология была названа физиологией клетки.

Значительным продвижением в изучении клеток произошло в начале 19 века, было открыто и описано клеточное ядро. На основании этих исследований и была создана клеточная теория, ставшая величайшим событием в биологии 19 в. Именно эта теория послужила фундаментом для развития эмбриологии, физиологии, теории эволюции.

Важнейшая часть всех клеток – ядро, которое хранит и воспроизводит генетическую информацию, регулирует процессы обмена веществ в клетке.

Все клетки делятся на две группы:

·    Прокариоты – клетки, лишенные ядра

·    Эукариоты – клетки содержащие ядра

Изучая живую клетку, ученые обратили внимание на существование двух основных типов ее питания, что позволило все организмы разделить на два типа:

·    Автотрофные – сами производят необходимые им питательные вещества

·    Гетеротрофные – не могут обходиться без органической пищи.

Позднее были уточнены такие важные факторы, как способность организмов синтезировать необходимые вещества (витамины, гормоны), обеспечивать себя энергией, зависимость от экологической среды и др.

Таким образом, сложный и дифференцированный характер связей свидетельствует о необходимости системного подхода к изучению жизни и на онтогенетическом уровне.

3. Онтогенетический уровень. Многоклеточные организмы. Этот уровень возник в результате формирования живых организмов. Основной единицей жизни выступает отдельная особь, а элементарным явлением – онтогенез.

Изучением функционирования и развития многоклеточных живых организмов занимается физиология. Эта наука рассматривает механизмы действия различных функций живого организма, их связь между собой, регуляцию и приспособление к внешней среде, происхождение и становление в процессе эволюции и индивидуального развития особи.

По сути дела это и есть процесс онтогенеза – развитие организма от рождения до смерти. При этом происходит рост, перемещение отдельных структур, дифференциация и усложнение организма.

Все многоклеточные организмы состоят из органов и тканей. Ткани – это группа физически объединенных клеток и межклеточных веществ для выполнения определенных функций.

Их изучение является предметом гистологии.

Органы – это относительно крупные функциональные единицы, которые объединяют различные ткани в те или иные физиологические комплексы. В свою очередь органы входят в состав более крупных единиц – систем организма. Среди них выделяют нервную, пищеварительную, сердечнососудистую, дыхательную и другие системы. Внутренние органы есть только у животных.

4. Популяционно-биоценотический уровень. Это надорганизменный уровень жизни, основной единицей которого является популяция.

В отличии от популяции видом называется совокупность особей, сходных по строению и физиологическим свойствам, имеющих общее происхождение, могущих свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Какой из уровней является высшим уровнем организации жизни?

Вид существует только через популяции, представляющие генетически открытые системы. Изучением популяций занимается популяционная биология.

Термин «популяция» был введен одним из основоположником генетики В. Иогансеном, который назвал так генетически неоднородную совокупность организмов. Позднее популяция стала считаться целостной системой, непрерывно взаимодействующей с окружающей средой. Именно популяции являются теми реальными системами, через которые существуют виды живых организмов.

Популяции – генетически открытые системы, так как изоляция популяций не абсолютна и периодически не бывает возможным обмен генетической информации.

Значение клеточного уровня организации живой материи. Уровни организации жизни. Фундаментальные свойства живой материи

Мир живой природы представляет собой совокупность биологических систем разного уровня организации и различной соподченённости. Они находятся в непрерывном взаимодействии. Выделяют несколько уровней живой материи:

Молекулярный – любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также важных органических веществ. С этого уровня начинается важнейшие процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. – наиболее древний уровень структуры живой природы, граничащий с неживой природой.

Клеточный – клетка – структурная и функциональная единица, также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Не клеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтвержает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.

Тканевой — Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток, объединённых выполнением общей функции.

Органный — у большинства животных орган- это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций среди которых наиболее значительная — защитная.

Организменный — многоклеточный организм представляет собой целостную систему органов, специализированных для выполнения различных функций. Различия между растениями и животными в строении и способах питания. Связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.

Популяционно-видовой – совокупность организмов одного итого же вида, объединённых общим местом обитания, создаёт популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

Биогеоценотический — биогеоценоз — совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, всех факторов среды обитания.

Биосферный — биосфера -самый высокий уровень организации живой материи на нашей планете, включающая всё живое на Земле. Таким образом, живая природа представляет собой сложно организованную иерархическую систему.

Митоз (от греч.mitos- нить),тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке. Кариокинез, непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ воспроизведения (репродукции)клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений.

Рис. 1. Схема митоза: 1, 2 – профаза; 3 – прометафаза; 4 – метафаза; 5– анафаза; 6 – ранняя телофаза; 7 – поздняя телофаза

Биологическое значение митоза определяется сочетанием в нём удвоения хромосом путём продольного расщепления их и равномерного распределения между дочерними клетками. Началу Митоз предшествует период подготовки, включающий накопление энергии, синтез дезоксирибонуклеиновой кислоты (днк) и репродукции центриолей. Источником энергии служат богатые энергией, или так называемые макроэргические соединения. Митоз не сопровождается усилением дыхания т.к окислительные процессы происходят в интерфазе (наполнение «энергетического резерву ара»). Периодическое наполнение и опустошения энергетического резерву ара-основа энергетики митоза.

Стадии митоза следующие. Единый процесс. Митоз обычно подразделяют на 4 стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Рис. 2. Митоз в меристематических клетках корешка лука (микрофотография). Интерфаза

Рис. 3. Митоз в меристематических клатках корешка лука (микрофотография). Профаза (фигура рыхлого клубка)

Рис. 4. Митоз в меристематических клетках корешка лука (микрофотография). Поздняя профаза (разрушение ядерной оболочки)

МЕТАФАЗА – заключается в движении ХРОМОСОМ к экваториальной плоскости (метакинез, или прометафаза),формировании экваториальной ПЛАСТИНКИ («материнской звезды») и в разъединении хроматид, или сестринских хромосом.

Рис. 5. Митоз в меристематических клетках корешка лука (микрофотография). Прометафаза

Рис.6. Митоз в меристематических клетках корешка лука (микрофотография). Метафаза

Рис. 7. Митоз в меристематических клетках корешка лука (микрофотография). Анафаза

АНАФАЗА — стадия расхождения хромосом к полюсам. Анафазное движение связано с удлинением центральных нитей ВЕРЕТИНА, раздвигающего митотические полюсы, и с укорочением хромосомальных МИКРОТРУБОЧЕК митотического аппарата. Удлинение центральных нитей ВЕРЕТЕНА происходит либо за счёт ПОЛЯРИЗАЦИИ «запасных макромолекул», достраивающих МИКРОТРУБОЧКИ веретина, либо за счёт дегидратации этой структуры. Укорочение хромосомальных микротрубочек обеспечивается СВОЙСТВАМИ сократительных белков митотического аппарата, способных к сокращению без утолщения. ТЕЛОФАЗА — заключается в реконструкции дочерних ядер из хромосом, собравшихся у полюсов, разделение клеточного тела (ЦИТОТИМИЯ, ЦИТОКИНЕЗ)и окончательном разрушении митотического аппарата с ОБРАЗОВАНИЕМ промежуточного тельца. Реконструкция дочерних ядер связана с десперализацией хромосом, ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ядрышка и ядерной оболочки. Цитотомия осуществляется, путём образования клеточной ПЛАСТИНКИ (в растительной клетке) или путём образования борозды деления (в животной клетке).

Рис.8. Митоз в меристематических клетках корешка лука (микрофотография). Ранняя телофаза

Рис. 9. Митоз в меристематических клетках корешка лука (микрофотография). Поздняя телофаза

Механизм цитотомии связывают либо с сокращением желатинизированного кольца ЦИТОПЛАЗМЫ, опоясывающего ЭКВАТОР (гипотеза» сократимого кольца»),либо с расширением поверхности клетки вследствие распрямления петлеобразных белковых цепей (гипотеза «расширение МЕМБРАН»)

Продолжительность митоза — зависит от размеров клеток, их плоидности, числа ядер, а также от условий окружающей среды, в частности от температуры. В животных клетках Митоз длится 30 – 60 мин, в растительных 2-3 часа. Более длительные стадии митоза, связанные с процессами синтеза (препрофаза, профаза, телофаза) самодвижение хромосом (метакинез, анафаза) осуществляется быстро.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МИТОЗА — постоянство строения и правильность функционирования органов и тканей многоклеточного организма были бы невозможны без сохранения одинакового набора генетического материала в бесчисленных клеточных поколениях. Митоз обеспечивает важные проявления жизнедеятельности: эмбриональное развитие, рост, восстановление органов и тканей после повреждения, поддержание структурной целостности тканей при постоянной утрате клеток в процессе их функционирования (замещение погибших эритроцитов, случившихся клеток кожи, эпителия кишечника и пр.) У простейших митоз обеспечивает бесполое размножение.

Половое клетки (гаметы) — мужские сперматозоиды и женские яйцеклетки (или яйца) развиваются в половых железах. В первом случае путь их развития называют СПЕРМАТОГЕНЕЗОМ (от греч. sperm — семя и genesis — происхождение), во втором – ОВОГЕНЕЗОМ (от. лат. оvо — яйцо)

Гаметы – половые клетки, участие их в оплодотворении, образовании зиготы (первая клетка нового организма). Результат оплодотворения – удвоение числа хромосом, восстановление их дип-лоидного набора в зиготе Особенности гамет – одинарный, гапло-идный набор хромосом по срав нению с диплоидным набором хромосом в клетках тела2. Этапы развития половых клеток: 1) увеличение путем мито за числа первичных половых кле ток с диплоидным набором хромосом, 2) рост первичных половых клеток, 3) созревание половых клеток.

СТАДИИ ГАМЕТОГЕНЕЗА — в процессе развития половых как сперматозоидов, так и яйцеклеток, выделяют стадий(рис). Первая стадия — период размножения, в котором первичные половые клетки делятся путём митоза, в результате чего увеличивается их количество. При сперматогенезе размножение первичных половых клеток очень интенсивное. Оно начинается с наступлением половой зрелости и протекает в течение всего репродуктивного периода. Размножение женских первичных половых клеток у низших позвоночных продолжается почти всю жизнь. У человека эти клетки с наибольшей интенсивностью размножаются лишь во внутриутробном периоде развития. После формирования женских половых желез — яичников, первичные половые клетки перестают делится, большая часть их погибает и рассасывается, остальные сохраняются в состоянии покоя до полового созревания.

Вторая стадия — период роста. У незрелых мужских гамет этот период выражен Нерезко. Размеры мужских гамет увеличиваются незначительно. Напротив, будущие яйцеклетки – овоциты увеличиваются иногда в сотни, тысячи и даже миллионы раз. У одних животных овоциты растут очень быстро — в течение нескольких дней или недель, у других видов рост продолжается месяцы и годы. Рост овоцитов осуществляется за счёт веществ, образуемых другими клетками организма.

Третья стадия-период созревания, или мейоз (рис1).

Рис. 9. Схема образования половых клеток

Клетки, вступающие в период мейоза, содержат диплоидный набор хромосом и уже удвоенное количество ДНК(2n 4с).

В процессе полового размножения у организмов любого вида из поколения в поколение сохраняется свойственное ему число хромосом. Это достигается тем, что перед слиянием половых клеток -оплодотворением — в процессе созревания в них уменьшается (редуцируется)число хромосом, т.е. из диплоидного набора (2n)образуется гаплоидный(n). Закономерности прохождения мейоза в мужских и женских половых клетках по существу одинаковы.

Горелов А. А. Концепции современного естествознания. — М.: Центр, 2008.

Дубнищева Т.Я. и др. Современное естествознание. — М.: Маркетинг, 2009.

Лебедева Н.В., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А. Биологическое разнообразие. М., 2004.

Мамонтов С.Г. Биология. М., 2007.

Ярыгин В. Биология. М., 2006.

Выделяют следующие уровни организации жизни: молекулярный, клеточный, органно-тканевой (иногда их разделяют), организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. Живая природа представляет собой систему, а различные уровни ее организации формируют ее сложное иерархическое строение, когда нижележащие более простые уровни определяют свойства вышележащих.

Так сложные органические молекулы входят в состав клеток и определяют их строение и жизнедеятельность. У многоклеточных организмов клетки организованы в ткани, несколько тканей образуют орган. Многоклеточный организм состоит из систем органов, с другой стороны, организм сам является элементарной единицей популяции и биологического вида. Сообщество представляется собой взаимодействующие популяции разных видов. Сообщество и окружающая среда формируют биогеоценоз (экосистему). Совокупность экосистем планеты Земля образует ее биосферу.

На каждом уровне возникают новые свойства живого, отсутствующие на нижележащем уровне, выделяются свои элементарные явления и элементарные единицы. При этом во многом уровни отражают ход эволюционного процесса.

Выделение уровней удобно для изучения жизни как сложного природного явления.

Рассмотрим подробнее каждый уровень организации жизни.

Молекулярный уровень

Хотя молекулы состоят из атомов, отличие живой материи от неживой начинает проявляться только на уровне молекул. Только в состав живых организмов входит большое количество сложных органических веществ – биополимеров (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот). Однако молекулярный уровень организации живого включает и неорганические молекулы, входящие в клетки и играющие важную роль в их жизнедеятельности.

Функционирование биологических молекул лежит в основе живой системы. На молекулярном уровне жизни проявляется обмен веществ и превращение энергии как химические реакции, передача и изменение наследственной информации (редупликация и мутации), а также ряд других клеточных процессов. Иногда молекулярный уровень называют молекулярно-генетическим.

Клеточный уровень жизни

Именно клетка является структурной и функциональной единицей живого. Вне клетки жизни нет. Даже вирусы могут проявлять свойства живого, лишь оказавшись в клетке хозяина. Биополимеры в полной мере проявляют свою реакционную способность будучи организованы в клетку, которую можно рассматривать как сложную систему взаимосвязанных в первую очередь различными химическими реакциями молекул.

На этом клеточном уровне проявляется феномен жизни, сопрягаются механизмы передачи генетической информации и превращения веществ и энергии.

Органно-тканевой

Ткани есть только у многоклеточных организмов. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению и функциям клеток.

Ткани образуются в процессе онтогенеза путем дифференцировки клеток имеющих одну и ту же генетическую информацию. На этом уровне происходит специализация клеток.

У растений и животных выделяют разные типы тканей. Так у растений это меристема, защитная, основная и проводящая ткани. У животных - эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная. Ткани могут включать перечень подтканей.

Орган обычно состоит из нескольких тканей, объединенных между собой в структурно-функциональное единство.

Органы формируют системы органов, каждая из которых отвечает за важную для организма функцию.

Органный уровень у одноклеточных организмов представлен различными органеллами клетки, выполняющими функции переваривания, выделения, дыхания и др.

Организменный уровень организации живого

Наряду с клеточным на организменном (или онтогенетическом) уровне выделяются обособленной структурные единицы. Ткани и органы не могут жить независимо, организмы и клетки (если это одноклеточный организм) могут.

Многоклеточные организмы состоят из систем органов.

На организменном уровне проявляются такие явления жизни как размножение, онтогенез, обмен веществ, раздражимость, нервно-гуморальная регуляция, гомеостаз. Другими словами, его элементарные явления составляют закономерные изменения организма в индивидуальном развитии. Элементарной единицей является особь.

Популяционно-видовой

Организмы одного вида, объединенные общим местообитанием, формируют популяцию. Вид обычно состоит из множества популяций.

Популяции имеют общий генофонд. В пределах вида они могут обмениваться генами, т. е. являются генетически открытыми системами.

В популяциях происходят элементарные эволюционные явления, приводящие в конечном итоге к видообразованию. Живая природа может эволюционировать только в надорганизменных уровнях.

На этом уровне возникает потенциальное бессмертие живого.

Биогеоценотический уровень

Биогеоценоз представляет собой взаимодействующую совокупность организмов разных видов с различными факторами среды их обитания. Элементарные явления представлены вещественно-энергетическими круговоротами, обеспечиваемыми в первую очередь живыми организмами.

Роль биогеоценотического уровня состоит в образовании устойчивых сообществ организмов разных видов, приспособленных к совместному проживанию в определенной среде обитания.

Биосфера

Биосферный уровень организации жизни - это система высшего порядка жизни на Земле. Биосфера охватывает все проявления жизни на планете. На этом уровне происходит глобальный круговорот веществ и поток энергии (охватывающий все биогеоценозы).

В организации живого в основном различают молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, популяционный, видовой, биоценотический и глобальный (биосферный) уровни. На всех этих уровнях проявляются все свойства, характерные для живого. Каждый из этих уровней характеризуется особенностями, присущими другим уровням, но каждому уровню присущи собственные специфические особенности.

Молекулярный уровень . Этот уровень является глубинным в организации живого и представлен молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов, и стероидов, находящихся в клетках и, как уже отмечено, получивших название биологических молекул.

Размеры биологических молекул характеризуются довольно значительным разнообразием, которое определяется занимаемым ими пространством в живой материи. Самыми малыми биологическими молекулами являются нуклеотиды, аминокислоты и сахара. Напротив, белковые молекулы характеризуются значительно большими размерами. Например, диаметр молекулы гемоглобина человека составляет 6,5 нм.

Биологические молекулы синтезируются из низкомолекулярных предшественников, которыми являются окись углерода, вода и атмосферный азот и которые в процессе метаболизма превращаются через промежуточные соединения возрастающей молекулярной массы (строительные блоки) в биологические макромолекулы с большой молекулярной массой (рис. 42). На этом уровне начинаются и осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельности (кодирование и передача наследственной информации, дыхание, обмен веществ и энергии, изменчивость и др.).

Физикохимическая специфика этого уровня заключается в том, что в состав живого входит большое количество химических элементов, но основной элементарный состав живого представлен углеродом, кислородом, водородом, азотом. Из групп атомов образуются молекулы, а из последних формируются сложные химические соединения, различающиеся по строению и функциям. Большинство этих соединений в клетках представлено нуклеиновыми кислотами и белками, макромолекулы которых являются полимерами, синтезированными в результате образования мономеров, и соединения последних в определенном порядке. Кроме того, мономеры макромолекул в пределах одного и того же соединения имеют одинаковые химические группировки и соединены с помощью химических связей между атомами их неспецифических частей (участков).

Все макромолекулы универсальны, т. к. построены по одному плану независимо от их видовой принадлежности. Являясь универсальными, они одновременно и уникальны, ибо их структура неповторима. Например, в состав нуклеотидов ДНК входит по одному азотистому основанию из четырех известных (аденин, гуанин, цитозин и тимин), вследствие чего любой нуклеотид или любая последовательность нуклеотидов в молекулах ДНК неповторимы по своему составу, равно как неповторима также и вторичная структура молекулы ДНК. В состав большинства белков входит 100-500 аминокислот, но последовательности аминокислот в молекулах белков неповторимы, что делает их уникальными.

Объединяясь, макромолекулы разных типов образуют надмоле-кулярные структуры, примерами которых являются нуклеопроте-иды, представляющие собой комплексы нуклеиновых кислот и белков, липопротеиды (комплексы липидов и белков), рибосомы (комплексы нуклеиновых кислот и белков). В этих структурах комплексы связаны нековалентно, однако нековалентное связывание весьма специфично. Биологическим макромолекулам присущи непрерывные превращения, которые обеспечиваются химическими реакциями, катализируемыми ферментами. В этих реакциях ферменты превращают субстрат в продукт реакции в течение исключительно короткого времени, которое может составлять несколько миллисекунд или даже микросекунд. Так, например, время раскручивания двухцепочечной спирали ДНК перед ее репликацией составляет всего лишь несколько микросекунд.

Биологическая специфика молекулярного уровня определяется функциональной специфичностью биологических молекул. Например, специфичность нуклеиновых кислот заключается в том, что в них закодирована генетическая информация о синтезе белков. Этим свойством не обладают другие биологические молекулы.

Специфичность белков определяется специфической последовательностью аминокислот в их молекулах. Эта последовательность определяет далее специфические биологические свойства белков, т. к. они являются основными структурными элементами клеток, катализаторами и регуляторами различных процессов, протекающих в клетках. Углеводы и липиды являются важнейшими источниками энергии, тогда как стероиды в виде стероидных гормонов имеют значение для регуляции ряда метаболических процессов.

Специфика биологических макромолекул определяется также и тем, что процессы биосинтеза осуществляются в результате одних и тех же этапов метаболизма. Больше того, биосинтезы нуклеиновых кислот, аминокислот и белков протекают по сходной схеме у всех организмов независимо от их видовой принадлежности. Универсальными являются также окисление жирных кислот, глико-лиз и другие реакции. Например, гликолиз происходит в каждой живой клетке всех организмов-эукариотов и осуществляется в результате 10 последовательных ферментативных реакций, каждая из которых катализируется специфическим ферментом. Все аэробные организмы-эукариоты обладают молекулярными «машинами» в их митохондриях, где осуществляется цикл Кребса и другие реакции, связанные с освобождением энергии. На молекулярном уровне происходят многие мутации. Эти мутации изменяют последовательность азотистых оснований в молекулах ДНК.

На молекулярном уровне осуществляется фиксация лучистой энергии и превращение этой энергии в химическую, запасаемую в клетках в углеводах и других химических соединениях, а химической энергии углеводов и других молекул - в биологически доступную энергию, запасаемую в форме макроэнергетических связей АТФ. Наконец, на этом уровне происходит превращение энергии макроэргических фосфатных связей в работу - механическую, электрическую, химическую, осмотическую, механизмы всех метаболических и энергетических процессов универсальны.уровня заключается в том, что с него начинается жизнь. Будучи способными к жизни, росту и размножению, клетки являются ос-иовной формой организации живой материи, элементарными еди-Вицами, из которых построены все живые существа (прокариоты и эукариоты). Между клетками растений и животных нет принципиальных различий по структуре и функциям. Некоторые различия касаются лишь строения их мембран и отдельных органелл. Заметные различия в строении есть между клетками-прокариотами и клетками организмов-эукариотов, но в функциональном плане эти различия нивелируются, ибо везде действует правило «клетка от клетки». Надмолекулярные структуры на этом уровне формируют мембранные системы и органеллы клеток (ядра, митохондрии и др.).

Специфичность клеточного уровня определяется специализацией клеток, существованием клеток в качестве специализированных единиц многоклеточного организма. На клеточном уровне происходит разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности в пространстве и во времени, что связано с приуроченностью функций к разным субклеточным структурам. Например, у клеток эукариотов значительно развиты мембранные системы (плазматическая мембрана, цитоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс) и клеточные органеллы (ядро, хромосомы, центриоли, митохондрии, пластиды, лизосомы, рибосомы).

Мембранные структуры являются «ареной» важнейших жизненных процессов, причем двухслойное строение мембранной системы значительно увеличивает площадь «арены». Кроме того, мембранные структуры обеспечивают отделение клеток от окружающей среды, а также пространственное разделение в клетках многих биологических молекул. Мембрана клеток обладает высокоизбирательной проницаемостью. Поэтому их физическое состояние позволяет постоянное диффузное движение некоторых из содержащихся в них молекул белков и фосфолипидов. Помимо мембран общего назначения в клетках существуют внутренние мембраны, которые ограничивают клеточные органеллы.

Регулируя обмен между клеткой и средой, мембраны обладают рецепторами, которые воспринимают внешние стимулы. В частности, примерами восприятия внешних стимулов являются восприятие света, движение бактерий к источнику пищи, ответ клеток-мишеней на гормоны, например, на инсулин. Некоторые из мембран одновременно сами генерируют сигналы (химические и электрические)."Замечательной особенностью мембран является то, что на них происходит превращение энергии. В частности, на внутренних мембранах хлоропластов происходит фотосинтез, тогда как на внутренних мембранах митохондрии осуществляется окислительное фосфорилирование.

Компоненты мембран находятся в движении. Построенным главным образом из белков и липидов, мембранам присущи различные перестройки, что определяет раздражимость клеток - важнейшее свойство живого.

Тканевой уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточ-ностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

Органный уровень . Представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных орга-нелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, защищающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

Организменный уровень . Этот уровень представлен самими организмами - одноклеточными и многоклеточными организмами растительной и животной природы. Специфическая особенность орга-низменного уровня заключается в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, создание структурных и функциональных особенностей, присущих организмам данного вида. Организмы уникальны в природе, потому что уникален их генетический материал, детерминирующий развитие, функции и взаимоотношение их с окружающей средой.

Популяционный уровень . Растения и животные не существуют изолированно; они объединены в популяции. Создавая надорганиз-менную систему, популяции характеризуются определенным генофондом и определенным местом обитания. В популяциях начинаются и элементарные эволюционные преобразования, происходит выработка адаптивной формы.

Видовой уровень. Этот уровень определяется видами растений, животных и микроорганизмов, существующими в природе в качестве живых звеньев. Популяционный состав видов чрезвычайно разнообразен. В составе одного вида может быть от одной до многих тысяч популяций, представители которых характеризуются самым различным местообитанием и занимают разные экологические ниши. Виды представляют собой результат эволюции и характеризуются сменяемостью. Ныне существующие виды не похожи на виды, существовавшие в прошлом. Вид является также единицей классификации живых существ.

Биоценотический уровень. Представлен биоценозами - сообществами организмов разной видовой принадлежности. В таких сообществах организмы разных видов в той или иной мере зависят один от другого. В ходе исторического развития сложились биогеоценозы (экосистемы), которые представляют собой системы, состоящие из взаимозависимых сообществ организмов и абиотических факторов среды. Экосистемам присуще динамическое (подвижное) равновесие между организмами и абиотическими факторами. На этом уровне осуществляются вещественно-энергетические круговороты, связанные с жизнедеятельностью организмов.

Биосферный (глобальный) уровень. Этот уровень является высшей формой организации живого (живых систем). Он представлен биосферой. На этом уровне осуществляется объединение всех вещественно-энергетических круговоротов в единый гигантский биосферный круговорот веществ и энергии.

Между разными уровнями организации живого существует диалектическое единство, живое организовано по типу системной организации, основу которой составляет иерархичность систем. Переход от одного уровня к другому связан с сохранением функциональных механизмов, действующих на предшествующих уровнях, и сопровождается появлением структуры и функций новых типов, а также взаимодействия, характеризующегося новыми особенностями, т. е. связан с появлением нового качества.

Вопросы для обсуждения

1. В чем заключается всеобщий методологический подход к пониманию сущности жизни? Когда он возник и в связи с чем?

2. Можно ли определить сущность жизни? Если да, то в чем заключается это определение и каковы его научные обоснования?

3. Возможна ли постановка вопроса о субстрате жизни?

4. Назовите свойства живого. Укажите, какие из этих свойств характерны для неживого и какие только для живого.

5. Какое значение для биологии имеет подразделение живого на уровни организации? Имеет ли такое подразделение практическое значение?

6. Какими общими чертами характеризуются разные уровни организации живого?

7. Почему нуклеопротеиды считают субстратом жизни и при каких условиях они выполняют эту роль?

Литература

Верная Д. Возникновение жизни М.: Мир. 1969. 391 стр.

Опарин А. В. Материя, жизнь, интеллект. М.: Наука. 1977. 204 стр

Пехов А. П. Биология и научно-технический прогресс. М.: Знание. 1984. 64 стр.

Karcher S. J. Molecular Biology. Acad. Press. 1995. 273 pp.

Murphy M. P., O"Neill L. A. (Eds.) What is Life? The Next Fifty Years. Cambridge University Press. 1995. 203 pp.

Выделяют 8 уровней.

Каждый уровень организации характеризуется определенным строением (химическим, клеточным или организменным) и соответствующими свойствами.

Каждый следующий уровень обязательно содержит в себе все предыдущие.

Давайте разберем каждый уровень подробно.

8 уровней организации живой природы

1. Молекулярный уровень организации живой природы

Молекулярный уровень затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма — от одно- до многоклеточных.

Этот уровень сложно назвать «живым» . Это скорее «биохимический» уровень — поэтому он является основой для всех остальных уровней организации живой природы.

Поэтому именно он лег в основу классификации на царства — какое питательное вещество является основным у организма:у животных — , у грибов — хитин, у растений это- .

Науки, которые изучают живые организмы именно на этом уровене:

Включает в себя предыдущий — молекулярный уровень организации.

На этом уровне уже появляется термин « » как «мельчайшая неделимая биологическая система»

Науки, изучающие клеточный уровень организации :

Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.

Включает в себя 2 предыдущих уровня — молекулярный и клеточный .

Тканевый и органный уровни организации — изучают науки:

Включает в себя все предыдущие уровни: молекулярный , клеточный, тканевый уровни и органный .

На этом уровне идет деление Живой природы на царства — животных, растений и грибов.

Включает молекулярный , клеточный, тканевый уровни, органный и организменный .

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО

Различают молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, популяционный, видовой, биоценотический и глобаль- ный (биосферный) уровни организации живого. На всех этих уровнях проявляются все свойства, характерные для живого. Каждый из этих уровней характеризуется особенностями, присущими другим уровням, но каждому уровню присущи собственные специфические особенности.

Молекулярный уровень. Этот уровень является глубинным в организации живого и представлен молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и стероидов, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул. На этом уровне зачинаются и осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельно- сти (кодирование и передача наследственной информации, дыхание, обмен веществ и энергии, изменчивость и др.). Физико-химическая специфика этого уровня заключается в том, что в состав живого входит большое количество химических элементов, но основная масса живого представлена углеродом, кислородом, водородом и азотом. Из группы атомов образуются молекулы, а из последних формируются сложные химические соединения, различающиеся по строению и функциям. Большинство этих соединений в клетках представлены нуклеиновыми кислотами и белками, макромолекулы которых являются полимерами, синтезированными в результате образования мономеров и соединения последних в определенном порядке. Кроме того, мономеры макромолекул в пределах одного и того же соединения имеют одинаковые химические группировки и соединены с помощью химических связей между атомами, их неспецифи-

ческих частей (участков). Все макромолекулы универсальны, так как построены по одному плану независимо от их видовой принадлежности. Являясь универсальными, они одновременно и уникальны, ибо их структура неповторима. Например, в состав нуклеотидов ДНК входит по одному азотистому основанию из четырех известных (аденин, гуанин, цитозин или тимин), вследствие чего любой нуклеотид неповторим по своему составу. Неповторима также и вторичная структура молекул ДНК.

Биологическая специфика молекулярного уровня определяется функциональной специфичностью биологических молекул. Например, специфичность нуклеиновых кислот заключается в том, что в них закодирована генетическая информация о синтезе белков. Более того, эти процессы осуществляются в результате одних и тех же этапов метаболизма. Например, биосинтезы нуклеиновых кислот, аминокислот и белков протекают по сходной схеме у всех организмов. Универсальными являются также окисление жирных кислот, гликолиз и другие реакции.

Специфичность белков определяется специфической последовательностью аминокислот в их молекулах. Эта последовательность определяет далее специфические биологические свойства белков, так как они являются основными структурными элементами клеток, катализаторами и регуляторами реакций в клетках. Углеводы и липиды служат важнейшими источниками энергии, тогда как стероиды имеют значение для регуляции ряда метаболических процессов.

На молекулярном уровне осуществляется превращение энергии - лучистой энергии в химическую, запасаемую в углеводах и других химических соединениях, а химической энергии углеводов и других молекул - в биологически доступную энергию, запасаемую в форме макроэргических связей АТФ. Наконец, здесь происходит превращение энергии макроэргических фосфатных связей в работу - механическую, электрическую, химическую, осмотическую. Механизмы всех метаболических и энергетических процессов универсальны.

Биологические молекулы обеспечивают также преемственность между молекулами и следующим за ним уровнем (клеточным), так как являются материалом, из которого образуются надмолекулярные структуры. Молекулярный уровень является «ареной» химических реакций, которые обеспечивают энергией клеточный уровень.

Клеточный уровень. Этот уровень организации живого представлен клетками, действующими в качестве самостоятельных организ-

мов (бактерии, простейшие и др.), а также клетками многоклеточных организмов. Главнейшая специфическая черта этого уровня заключается в том, что с него начинается жизнь. Будучи способными к жизни, росту и размножению, клетки являются основной формой организации живой материи, элементарными единицами, из которых построены все живые существа (прокариоты и эукариоты). Между клетками растений и животных нет принципиальных различий по структуре и функциям. Некоторые различия касаются лишь строения их мембран и отдельных органелл. Заметные различия в строении есть между клетками-прокариотами и клеткамиэукариотами, но в функциональном плане эти различия нивелируются, ибо везде действует правило «клетка от клетки».

Специфичность клеточного уровня определяется специализацией клеток, существованием клеток в качестве специализированных еди- ниц многоклеточного организма. На клеточном уровне происходит разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности в пространстве и во времени, что связано с приуроченностью функций к разным субклеточным структурам. Например, у клеток-эукариотов значительно развиты мембранные системы (плазматическая мембра- на, цитоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс) и клеточные органеллы (ядро, хромосомы, центриоли, митохондрии, пластиды, лизосомы, рибосомы). Мембранные структуры являются «ареной» важнейших жизненных процессов, причем двухслойное строение мембранной системы значительно увеличивает площадь «арены». Кроме того, мембранные структуры обеспечивают пространственное разделение в клетках многих биологических молекул, а их физическое состояние позволяет осуществлять постоянное диффузное движение некоторых из содержащихся в них молекул белков и фосфолипидов. Таким образом, мембраны являются системой, компоненты которой находятся в движении. Для них характерны различные перестройки, что определяет раздражимость клеток - важнейшее свойство живого.

Тканевой уровень. Данный уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, кровь, нервная и репродуктивная). У рас-

тений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

Органный уровень. Представлен органами организмов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. Для позвоночных характерна цефализация, заклю- чающаяся в сосредоточении важнейших нервных центров и органов чувств в голове.

Организменный уровень. Данный уровень представлен самими организмами - одноклеточными и многоклеточными организмами растительной и животной природы. Специфическая особенность организменного уровня заключается в том, что на этом уровне происходят декодирование и реализация генетической информации, создание структурных и функциональных особенностей, присущих организмам данного вида.

Видовой уровень. Данный уровень определяется видами растений и животных. В настоящее время насчитывают около 500 тыс. видов растений и около 1,5 млн видов животных, представители которых характеризуются самым различным местообитанием и занимают разные экологические ниши. Вид является также единицей классификации живых существ.

Популяционный уровень. Растения и животные не существуют изолированно; они объединены в популяции, которые характеризуются определенным генофондом. В пределах одного и того же вида может насчитываться от одной до многих тысяч популяций. В популяциях осуществляются элементарные эволюционные преобразования, происходит выработка новой адаптивной формы.

Биоценотический уровень. Представлен биоценозами - сообществами организмов разной видовой принадлежности. В таких сообществах организмы разных видов в той или иной мере зависят один от другого. В ходе исторического развития сложились биогеоценозы (экосистемы), которые представляют собой системы, состоящие из взаимозависящих сообществ организмов и абиотических факторов среды. Экосистемам присуще подвижное равновесие между организмами и абиотическими факторами. На том уровне осуществляются вещественно-энергетические круговороты, связанные с жизнедеятельностью организмов.

Глобальный (биосферный) уровень. Данный уровень является высшей формой организации живого (живых систем). Он представлен биосферой. На этом уровне осуществляется объединение всех вещественно-энергетических круговоротов в единый гигантский биосферный круговорот веществ и энергии.

Между разными уровнями организации живого существует диалектическое единство. Живое организовано по типу системной организации, основу которой составляет иерархичность систем. Переход от одного уровня к другому связан с сохранением функциональных механизмов, действующих на предшествующих уровнях, и сопровождается появлением структуры и функций новых типов, а также взаимодействия, характеризующегося новыми особенностями, т. е. появляется новое качество.

Тест Уровни организации живой материи

Тест «Уровни организации живой природы»

Вариант 1

1. Какой уровень организации живой природы представляет собой совокупность популяций разных видов, связанных между собой и окружающей неживой природой 

1) популяционно-видовой 2) организменный 3) биогеоценотический 4) биосферный

2. Генные мутации происходят на уровне организации живого 

1) организменном 2) видовом 3) клеточном 4) молекулярном

3. Амеба обыкновенная представляет собой как клеточный уровень организации жизни, так и 

1) биоценотический 2) организменный 3) видовой 4) молекулярный

4. Круговорот воды в природе наблюдается на уровне организации жизни 

1) организменном 2) биосферном 3) экосистемном 4) популяционно-видовом.

5. Цветение березы гималайской наблюдается на уровне организации жизни 

1) органо-тканевом 2) молекулярном 3) клеточном 4) организменном

6. Строение и функции молекул нуклеиновых кислот изучают на уровне организации живого 

1) популяционном 2) тканевом 3) молекулярном 4) организменном

7. Бескислородный этап энер­ге­ти­че­ско­го обмена про­те­ка­ет в мно­го­кле­точ­ном организме на уров­не организации живого 

1) популяционно-видовом 2) популяционном 3) тканевом 4) клеточном

8. Рассмотрите таблицу «Уровни организации живой природы» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин.

Уровни

Примеры

Симбиоз рака-отшельника и актинии

Популяционно-видовой

Хвощ полевой

9. Процесс тран­скрип­ции на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции осу­ществ­ля­ет­ся на уров­не 

1) тканевом 2) организменном 3) видовом 4) молекулярном

10. Какие из уров­ней жизни тож­де­ствен­ны по своим осо­бен­но­стям для од­но­кле­точ­ных организмов? 

1) организменный и популяционно-видовой 2) клеточный и молекулярный

3) организменный и биогеоценотический 4) клеточный и организменный

11. Какой уро­вень ор­га­ни­за­ции жизни ха­рак­те­рен для од­но­го эк­зем­пля­ра гриба пеницилла? 

1) популяционно-видовой 2) организменный 3) биогеоценотический 4) биосферный

12. Какой уро­вень ор­га­ни­за­ции жизни об­ра­зу­ют стая волков в тундре?

 

1) популяционно-видовой 2) биосферный 3) организменный 4) биогеоценотический

13. Уровень, на ко­то­ром изучаются процессы био­ген­ной ми­гра­ции атомов, называется 

1) молекулярном 2) биосферный 3) популяционный 4) организменный

14. Таксономическая еди­ни­ца ВИД су­ще­ству­ет на уров­не ор­га­ни­за­ции жизни 

1) организменном 2) клеточном 3) тканевом 4) биогеоценотический

15. На био­сфер­ном уров­не про­ис­хо­дят такие процессы, как 

1) ди­вер­ген­ция и видообразование 2) био­гео­хи­ми­че­ские про­цес­сы на Земле

3) смена от­дель­ных биогеоценозов 4) пе­ре­да­ча на­след­ствен­ной информации

16. Какой уро­вень организации живой при­ро­ды является пред­ме­том науки экологии? 

1) клеточный 2) популяционно-видовой 3) молекулярный 4) органный

17. На каком уров­не жизни про­ис­хо­дит пе­ре­да­ча на­след­ствен­ной информации?

 

1) молекулярном 2) биогеоценотическом 3) организменном 4) тканевом

18.На популяционно-видовом уровне изучают:

1) мутации генов 2) взаимосвязи организмов одного вида

3) системы органов 4) процессы обмена веществ в организме

19. Рассмотрите таблицу «Уровни организации живой природы» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин.

Уровни

Примеры

Оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов

Биоценотический (экосистемный)

Еловый лес

С1. Что общего и в чем заключаются различия между разными уровнями организации жизни?

Вариант 2.

1. Зеленая эвглена, совмещающая признаки растений и животных, — пример уровня организации 

1) биогеоценотического 2) организменного 3) популяционно-видового 4) молекулярного

2.Стадо оленей в тундре представляет собой уровень жизни 

1) биосферный 2) популяционно-видовой 3) организменный 4) биоценотический

3. Репликация (удвоение) ДНК происходит на уровне организации жизни 

1) клеточном 2) молекулярном 3) органо-тканевом 4) организменном

4. Движение цитоплазмы наблюдается на уровне организации жизни 

1) клеточном 2) молекулярном 3) органо-тканевом 4) организменном.

5. Миграция бабочек монархов наблюдается на уровне организации жизни 

1) организменном 2) биосферном 3) экосистемном 4) популяционно-видовом.

6. Газообмен в лег­ких наблюдается на уров­не организации жизни 

1) клеточном 2) молекулярном 3) органно-тканевом 4) организменном

7. Миграция атомов и молекул в природе — это проявление жизни на уровне 

1) популяционно-видовом 2) биосферном 3) экосистемном 4) организменном.

8. Деление ядра – это пример проявления жизни на уровне

 

1) клеточном 2) молекулярном 3) органо-тканевом 4) организменном.

9.Динамика численности– это пример на уровне 

1) популяционно-видовом 2) биосферном 3) экосистемном 4) организменном.

10. Митоз – это проявление жизни на уровне организации жизни 

1) клеточном 2) молекулярном 3) органо-тканевом 4) организменном.

11. Круговорот веществ и превращение энергии на Земле происходит на уровне организации живого 

1) биосферном 2) организменном 3) клеточном 4) популяционно-видовом

12. Какой уровень организации живого служит основным объектом изучения цитологии? 

1) клеточный 2) популяционно-видовой 3) биогеоценотический 4) биосферный

13. Образование новых видов организмов происходит на уровне организации живого 

1) организменном 2) популяционно-видовом 3) биогеоценотическом 4) биосферном

14. Теория биогеохимических циклов В. И. Вернадского описывает уровень жизни 

1) биогеоценотический 2) биосферный 3) популяционно-видовой 4) организменный

15. Передача наследственной информации происходит на уровне жизни 

1) молекулярном 2) тканевом 3) организменном 4) биогеоценотическом

16. Взаимоотношения между раз­ны­ми организмами, оби­та­ю­щи­ми на одной территории, изу­ча­ют­ся на уров­не ор­га­ни­за­ции жизни 

1) биосферном 2) биогеоценотическом 3) популяционно-видовом 4) организменном

17. Процесс «трансляции» на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции про­ис­хо­дит на уров­не ор­га­ни­за­ции жизни

 

1) клеточном 2) организменном 3) биогеоценотическом 4) молекулярном

18. Рассмотрите таблицу «Уровни организации живой природы» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин

Уровни

Примеры

…..

Реснитчатый эпителий

Молекулярный

Нуклеиновые кислоты, белки клетки

19.Рассмотрите таблицу «Уровни организации живой природы» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин

Уровни

Примеры

…..

Лейкоцит

Популяционно-видовой

Чертополох поникающий

С1. Что общего и в чем заключаются различия между разными уровнями организации жизни?

Ответы

Вариант 1

Вариант 2

1

3

1

2

2

4

2

2

3

2

3

2

4

2

4

1

5

4

5

4

6

3

6

3

7

4

7

2

8

Биоценотический (экосистемный)

8

1

9

4

9

1

10

4

10

1

11

2

11

1

12

3

12

1

13

2

13

2

14

1

14

2

15

2

15

1

16

2

16

2

17

1

17

1

18

2

18

Тканевый (органно-тканевый)

19

биосферный

19

Клеточный

20

Общее. Каждый уровень представлен биологической системой, обладающей всеми свойствами жизни (клетка, популяция, биогеоценоз, биосфера).

Различия. Уровни отличаются друг от друга сложностью организации и характером взаимодействия составляющих элементов системы. Внутриклеточные взаимодействия элементов менее сложны, чем их взаимодействия в биосфере

20

Общее. Каждый уровень представлен биологической системой, обладающей всеми свойствами жизни (клетка, популяция, биогеоценоз, биосфера).

Различия. Уровни отличаются друг от друга сложностью организации и характером взаимодействия составляющих элементов системы. Внутриклеточные взаимодействия элементов менее сложны, чем их взаимодействия в биосфере

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/378061-test-urovni-organizacii-zhivoj-materii

1.2C: Уровни организации - Медицина LibreTexts

Живые организмы состоят из четырех уровней организации: клетки, ткани, органы и системы органов.

Цели обучения

  • Упорядочить уровни организации для живых организмов

Ключевые моменты

  • Клетки - самая основная единица жизни на самом маленьком уровне организации.
  • Клетки могут быть прокариотическими (без ядра) или эукариотическими (с ядром).
  • Четыре категории тканей: соединительная, мышечная, эпителиальная и нервная.
  • Органы состоят из разных тканей и выполняют сложные функции. Они могут быть полыми или цельными.
  • Системы органов - это группы органов, которые выполняют аналогичные функции или выполняют функции вместе.
  • Многие физиологические функции выполняются несколькими системами органов, работающими в тандеме.

Ключевые термины

  • ячейка : наименьшая единица жизни, способная к независимому воспроизведению.Обычно содержит нуклеиновую кислоту, цитоплазму, клеточную мембрану и многие другие белки и структуры.
  • орган : структура, состоящая из разных тканей, которые работают вместе для выполнения физиологических функций.
  • Система органов : Группа органов и тканей, которые работают вместе для выполнения определенных функций.
  • Ткани : Группа похожих клеток с одинаковым происхождением, которые работают вместе для выполнения одной и той же функции.

ПРИМЕРЫ

На примере системы кровообращения клетка в этой системе - это эритроцит, сердечная мышца - это ткань, орган - это само сердце, а система органов - это система кровообращения.

Организм состоит из четырех уровней организации: клеток, тканей, органов и систем органов. Эти уровни сокращают сложные анатомические структуры на группы; такая организация упрощает понимание компонентов.

Уровень 1: Ячейки

Первый и самый базовый уровень организации - клеточный. Клетка - это основная единица жизни и наименьшая единица, способная к воспроизводству. Хотя клетки сильно различаются по своей структуре и функциям в зависимости от типа организма, все клетки имеют несколько общих черт.Клетки состоят из органических молекул, содержат нуклеиновые кислоты (например, ДНК и РНК), заполнены жидкостью, называемой цитоплазмой, и имеют мембрану, состоящую из липидов. Клетки также содержат множество структур в цитоплазме, называемых органеллами, которые выполняют различные клеточные функции.

Клетки могут быть прокариотическими (без ядра) у бактерий и архей (одноклеточные организмы) или эукариотическими (с ДНК, включающей ядро) у растений, животных, простейших и грибов. У людей большинство клеток объединяются, образуя ткани, но некоторые клетки независимы от твердых тканей и имеют свои собственные функции.Эритроцит, циркулирующий в кровотоке, переносящий кислород по всему телу человека, является примером независимой клетки.

Уровень 2: Ткани

Ткани - это группа похожих клеток одного происхождения, которые вместе выполняют определенную функцию. У человека есть четыре различных типа основных тканей. Соединительные ткани, такие как костная ткань, состоят из фиброзных клеток и придают форму и структуру органам. Мышечная ткань состоит из клеток, которые могут сокращаться вместе и позволять животным двигаться.Эпителиальные ткани составляют внешние слои органов, такие как кожа или внешний слой желудка. Нервная ткань состоит из специализированных клеток, которые передают информацию посредством электрохимических импульсов, таких как ткани нервов, спинного и головного мозга.

Уровень 3: Органы

Орган - это структура, состоящая из различных тканей, которые выполняют определенные функции организма. Большинство органов содержат ткани, такие как паренхима (используемая для выполнения функций органа), строма (соединительная ткань, специфичная для органов) и эпителий.Органы могут быть твердыми или полыми и значительно различаться по размеру и сложности. Сердце, легкие и мозг - все это примеры органов.

Уровень 4: Системы органов

Система органов - это совокупность органов, которые работают вместе для выполнения схожей функции. В человеческом теле одиннадцать различных систем органов, каждая из которых выполняет свои собственные функции. Одним из примеров является пищеварительная система, которая состоит из множества органов, которые работают вместе, чтобы переваривать и поглощать питательные вещества из пищи.Хотя большинство систем органов контролируют несколько конкретных физиологических процессов, некоторые процессы более сложны и требуют совместной работы нескольких систем органов. Например, артериальное давление контролируется комбинацией почечной системы (почек), системы кровообращения и нервной системы.

Уровни организации у животных : Организм содержит системы органов, состоящие из органов, состоящих из тканей, которые, в свою очередь, состоят из клеток.

ЛИЦЕНЗИИ И АТРИБУЦИИ

CC ЛИЦЕНЗИОННЫЙ КОНТЕНТ, ПРЕДЫДУЩИЙ РАЗДЕЛ

  • Курирование и проверка. Автор: : Boundless.com. Предоставлено : Boundless.com. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike

CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖАНИЕ, СПЕЦИАЛЬНАЯ АТРИБУЦИЯ

3: Сотовый уровень организации

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
Без заголовков

Клеточные биологи и биологи развития изучают, как продолжающееся деление отдельной клетки приводит к такой сложности и дифференцировке.Рассмотрим разницу между структурной клеткой кожи и нервной клеткой. Структурная клетка кожи может иметь форму плоской пластинки (чешуйчатой) и жить только короткое время, прежде чем она будет отслаиваться и заменяться. Плотно упакованные рядами и листами, плоские клетки кожи создают защитный барьер для клеток и тканей, лежащих под ними. С другой стороны, нервная клетка может иметь форму звезды, отправляя длинные процессы длиной до метра, и может жить в течение всей жизни организма.Обладая длинными извилистыми отростками, нервные клетки могут связываться друг с другом и с другими типами клеток тела и посылать быстрые сигналы, которые информируют организм об окружающей его среде и позволяют ему взаимодействовать с этой средой. Эти различия иллюстрируют одну очень важную тему, которая согласуется на всех организационных уровнях биологии: форма структуры оптимально подходит для выполнения определенных функций, возложенных на эту структуру.

  • 3.0: прелюдия к клеточному уровню организации
    Вы превратились из одной оплодотворенной яйцеклетки в сложный организм, содержащий триллионы клеток, которые вы видите, когда смотрите в зеркало.Во время этого процесса развития ранние недифференцированные клетки дифференцируются и становятся специализированными по своей структуре и функциям. Эти разные типы клеток образуют специализированные ткани, которые работают вместе, чтобы выполнять все функции, необходимые живому организму.
  • 3.1: Клеточная мембрана
    Несмотря на различия в структуре и функциях, все живые клетки в многоклеточных организмах имеют окружающую клеточную мембрану. Поскольку внешний слой вашей кожи отделяет ваше тело от окружающей среды, клеточная мембрана (также известная как плазматическая мембрана) отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды.Эта клеточная мембрана обеспечивает защитный барьер вокруг клетки и регулирует, какие материалы могут проходить внутрь или наружу.
  • 3.2: Цитоплазма и клеточные органеллы
    Теперь, когда вы узнали, что клеточная мембрана окружает все клетки, вы можете погрузиться внутрь прототипной клетки человека, чтобы узнать о ее внутренних компонентах и ​​их функциях. Все живые клетки в многоклеточных организмах содержат внутренний цитоплазматический компартмент и ядро ​​внутри цитоплазмы.Цитозоль, желеобразное вещество внутри клетки, обеспечивает жидкую среду, необходимую для биохимических реакций. Эукариотические клетки, включая все клетки животных, также содержат различные органеллы.
  • 3.3: Ядро и репликация ДНК
    Ядро - самая большая и самая заметная из органелл клетки (рис. 3.3.1). Ядро обычно считается центром управления клеткой, потому что оно хранит все генетические инструкции для производства белков.Интересно, что некоторые клетки тела, например мышечные, содержат более одного ядра, которое называется многоядерным. Другие клетки, такие как эритроциты млекопитающих, вообще не содержат ядер.
  • 3.4: Синтез белков
    Большинство структурных компонентов клетки состоит, по крайней мере частично, из белков, и практически все функции, которые выполняет клетка, выполняются с помощью белков. Один из наиболее важных классов белков - это ферменты, которые помогают ускорить необходимые биохимические реакции, происходящие внутри клетки.Некоторые из этих критических биохимических реакций включают создание более крупных молекул из более мелких компонентов и разрушение более крупных молекул на более мелкие компоненты.
  • 3.5: Рост и деление клеток
    Клетки в организме заменяются собой на протяжении всей жизни человека. Например, клетки, выстилающие желудочно-кишечный тракт, должны часто заменяться, когда они постоянно «изнашиваются» движением пищи по кишечнику. Но что заставляет клетку делиться и как она готовится к полному делению клетки? Клеточный цикл - это последовательность событий в жизни клетки с момента ее создания в конце предыдущего цикла деления клетки до тех пор, пока она не разделится, образуя два
  • 3.6: Клеточная дифференцировка
    Как сложный организм, такой как человек, развивается из одной клетки - оплодотворенной яйцеклетки - в огромное множество типов клеток, таких как нервные клетки, мышечные клетки и эпителиальные клетки, которые характерны для взрослого человека? На протяжении всего развития и во взрослом возрасте процесс клеточной дифференциации приводит к тому, что клетки принимают окончательную морфологию и физиологию. Дифференциация - это процесс, при котором неспециализированные клетки становятся специализированными для выполнения определенных функций.

Введение в организацию сотовой связи

Цели обучения

  • Описать структуру и функцию клеточной мембраны, включая регулирование поступления материалов в клетку и из нее.
  • Описать функции различных цитоплазматических органелл
  • Объясните структуру и содержимое ядра, а также процесс репликации ДНК
  • Объясните процесс, с помощью которого клетка строит белки, используя код ДНК
  • .
  • Перечислите этапы клеточного цикла по порядку, включая этапы деления обеих соматических клеток.
  • Обсудите, как клетка дифференцируется и становится более специализированной
  • Перечислить морфологические и физиологические характеристики некоторых репрезентативных типов клеток в организме человека

Рисунок 1.Окрашенная флуоресценцией клетка при митозе. Клетка легкого тритона, которую обычно изучают на предмет сходства с клетками легких человека, окрашивают флуоресцентными красителями. Зеленое пятно показывает митотические веретена, красный - клеточную мембрану и часть цитоплазмы, а структуры, которые кажутся голубыми, - это хромосомы. Эта клетка находится в анафазе митоза. (кредит: «Mortadelo2005» / Wikimedia Commons)

Вы превратились из одной оплодотворенной яйцеклетки в сложный организм, содержащий триллионы клеток, которые вы видите, когда смотрите в зеркало.Во время этого процесса развития ранние недифференцированные клетки дифференцируются и становятся специализированными по своей структуре и функциям. Эти разные типы клеток образуют специализированные ткани, которые работают вместе, чтобы выполнять все функции, необходимые живому организму. Клеточные биологи и биологи, связанные с развитием, изучают, как продолжающееся деление отдельной клетки приводит к такой сложности и дифференциации.

Рассмотрим разницу между структурной клеткой кожи и нервной клеткой.Структурная клетка кожи может иметь форму плоской пластинки (чешуйчатой) и жить только короткое время, прежде чем она будет отслаиваться и заменяться. Плотно упакованные рядами и листами, плоские клетки кожи создают защитный барьер для клеток и тканей, лежащих под ними. С другой стороны, нервная клетка может иметь форму звезды, отправляя длинные процессы длиной до метра, и может жить в течение всей жизни организма. Обладая длинными извилистыми отростками, нервные клетки могут связываться друг с другом и с другими типами клеток тела и посылать быстрые сигналы, которые информируют организм об окружающей его среде и позволяют ему взаимодействовать с этой средой.

Эти различия иллюстрируют одну очень важную тему, которая согласуется на всех организационных уровнях биологии: форма структуры оптимально подходит для выполнения определенных функций, возложенных на эту структуру. Помните об этой теме, когда вы путешествуете по клетке и знакомитесь с различными типами клеток в теле. Основная обязанность каждой клетки - способствовать гомеостазу.

Гомеостаз - это термин, используемый в биологии, который относится к динамическому состоянию баланса в пределах параметров, совместимых с жизнью.Например, живым клеткам для выживания требуется водная среда, и существуют различные физические (анатомические) и физиологические механизмы, которые поддерживают все триллионы живых клеток в организме человека влажными. Это один из аспектов гомеостаза. Когда определенный параметр, такой как артериальное давление или содержание кислорода в крови, выходит на из гомеостаза (обычно становится слишком высоким или слишком низким), неизбежно возникает болезнь или болезнь, а иногда и смерть.

Концепция клетки началась с микроскопических наблюдений за мертвой пробковой тканью, сделанных ученым Робертом Гуком в 1665 году.Не осознавая их функции или важности, Крюк придумал термин «клетка», основанный на сходстве небольших частей в пробке с комнатами, которые населяли монахи, называемыми клетками. Примерно десять лет спустя Антони ван Левенгук стал первым человеком, который наблюдал живые и движущиеся клетки под микроскопом. В последующем столетии будет развиваться теория, согласно которой клетки представляют собой основную единицу жизни. Эти крошечные наполненные жидкостью мешочки содержат компоненты, ответственные за тысячи биохимических реакций, необходимых для роста и выживания организма.В этой главе вы узнаете об основных компонентах и ​​функциях прототипной обобщенной клетки и откроете для себя некоторые из различных типов клеток в организме человека.

уровней организации - продвинутая анатомия 2-й. Эд.

Как видно, анатомию можно изучать разными способами и на разных уровнях. Понимание иерархии этих уровней позволяет понять сложность человеческого организма. Самый простой уровень организации (хотя студенты-первокурсники химии не согласятся) - это химический уровень организации.На этом уровне простые атомы объединяются, образуя относительно простые молекулы . Например, диоксид углерода (CO 2 ) состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода, а вода (H 2 O) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Макромолекулы ( макрос : большие) больше и сложнее, и включают четыре основных типа в человеческом теле; углеводы (сахара), липиды (жиры), белки и нуклеиновые кислоты (ДНК). Эти четыре макромолекулы образуют строительные блоки следующего уровня организации: клеточного уровня .Клетки - это мельчайшие единицы жизни, которые отвечают за регулирование своей собственной среды. Четыре макромолекулы взаимодействуют для выполнения сложных задач клетки, таких как выработка энергии (АТФ) или сокращение мышц (посредством взаимодействия двух белковых комплексов: актина и миозина).

Ткань уровня организации состоит из группы клеток, которые работают вместе для выполнения одной или нескольких специфических функций. У взрослого человека есть только четыре различных типа тканей. Мышца Ткань специализируется на сокращении для создания движения; нервная ткань специализируется на генерации потенциалов действия для быстрой коммуникации внутри тела; эпителиальная ткань обеспечивает физический барьер для входа в организм и продуцирует специализированные выделения через железы; и соединительная ткань показывает наибольшую изменчивость из всех тканей и формирует большую часть структуры тела (среди прочего).

Уровень органа организации - это когда две или более ткани работают вместе для выполнения определенной функции.Например, мочевой пузырь состоит из внутренней оболочки эпителиальной ткани, соединенной различными соединительными тканями с (гладкими) мышцами. По всему мочевому пузырю также находятся нейроны, которые контролируют мышечную ткань, заставляя ее сокращаться или расслабляться во время рефлекса мочеиспускания.

Система органов Уровень организации - это когда два или более органа работают вместе для выполнения определенной функции. Упомянутый мочевой пузырь в сочетании с почками (другим органом) и мочеточниками («трубками», соединяющими почки с мочевым пузырем, образуют мочевыделительную систему (или мочевыводящие пути).Почки фильтруют кровь, а продукты талии стекают через мочеточники и накапливаются в мочевом пузыре. При мочеиспускании поясница отделяется от тела. Мочевыделительная система - одна из одиннадцати систем организма, которые можно исследовать с помощью системной анатомии.

Самый сложный уровень организации - это уровень организма , где все одиннадцать систем органов функционируют в человеческом организме, во всем живом человеке.

Научный текст - 7 класс

Все живые существа разделены на несколько основных уровней. организации.Базовый уровень организации всего живого это ячейка. В одноклеточных (одноклеточных) организмах одна клетка выполняет все жизненные функции. Многоклеточный (многоклеточный) Организмы имеют внутри себя различные уровни организации. Физическое лицо клетки могут выполнять определенные функции, а также работать вместе с другими клетки на благо всего организма. Клетки становятся зависимыми друг на друга.

  • Примеры: клетки крови, нервные клетки, костные клетки, и т.п.

Внутри организма группы клеток со схожими функциями объединить, чтобы составить ткани. Ткань - это группа клеток которые работают вместе для выполнения определенного действия.

  • Примеры: кровь, нервы, кости и т. Д. 4 основных ткани: соединительная, эпителиальная, мышечная и нервная.

Группы тканей со схожими функциями объединяются в составляют органы.

  • Примеры: сердце, мозг, кожа и т. Д.

Группы органов, работающих вместе, объединяются в системы органов.

  • Примеры: система кровообращения, нервная система, костная система и др.
  • Человеческое тело имеет 11 систем органов - кровеносную, пищеварительный, эндокринный (железы), выделительный (мочевой), иммунный (лимфатический), покровный (кожный), мышечный, нервный, репродуктивный, респираторный, и скелетный.

Несколько систем органов, работающих вместе, объединяются, чтобы создать вверх организм.Организм - это целое живое существо способный выполнять все основные жизненные процессы. Это означает, что организм может забирать материалы, высвобождать энергию из пищи, выпускать отходы, расти, реагировать в окружающую среду и воспроизводить.

  • Примеры: бактерии, амебы, грибы, подсолнечник, человека (хотя организм может быть одноклеточным, большинство организмов состоит из более чем одной ячейки)

1.2 Структурная организация человеческого тела - анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите строение тела от простейшего до самого сложного
  • Опишите взаимосвязи между системами органов

Прежде чем вы начнете изучать различные структуры и функции человеческого тела, полезно рассмотреть его базовую архитектуру; то есть, как его самые маленькие части собираются в более крупные конструкции.Структуры тела удобно рассматривать с точки зрения основных уровней организации, которые усложняются, например (от наименьшего к наибольшему): химические вещества, клетки, ткани, органы, системы органов и организм.

Рисунок 1.2.1 - Уровни структурной организации человеческого тела: Организацию тела часто обсуждают с точки зрения шести различных уровней возрастающей сложности, от мельчайших химических строительных блоков до уникального человеческого организма.

Организацию тела часто обсуждают с точки зрения отдельных уровней возрастающей сложности, от мельчайших химических строительных блоков до уникального человеческого организма.

Уровни организации

Чтобы изучить химический уровень организации, ученые рассматривают простейшие строительные блоки материи: субатомные частицы, атомы и молекулы. Вся материя во Вселенной состоит из одного или нескольких уникальных чистых веществ, называемых элементами.Примерами этих элементов являются водород, кислород, углерод, азот, кальций и железо. Самая маленькая единица любого из этих чистых веществ (элементов) - атом. Атомы состоят из субатомных частиц, таких как протон, электрон и нейтрон. Два или более атома объединяются в молекулу, такую ​​как молекулы воды, белков и сахаров, которые содержатся в живых существах. Молекулы - химические строительные блоки всех структур тела.

Клетка - самая маленькая независимо функционирующая единица живого организма.Одноклеточные организмы, как и бактерии, - чрезвычайно маленькие, независимо живущие организмы с клеточной структурой. Люди - это многоклеточные организмы, в которых независимые клетки работают сообща. Каждая бактерия представляет собой отдельную клетку. Все живые структуры анатомии человека содержат клетки, и почти все функции физиологии человека выполняются в клетках или инициируются клетками.

Клетка человека обычно состоит из гибких мембран, которые окружают цитоплазму, клеточную жидкость на водной основе, с множеством крошечных функциональных единиц, называемых органеллами .У человека, как и у всех организмов, клетки выполняют все жизненные функции.

Ткань - это группа из множества похожих клеток (хотя иногда состоит из нескольких связанных типов), которые работают вместе для выполнения определенной функции. Орган представляет собой анатомически отличную структуру тела, состоящую из двух или более типов тканей. Каждый орган выполняет одну или несколько определенных физиологических функций. Система органов - это группа органов, которые работают вместе для выполнения основных функций или удовлетворения физиологических потребностей организма.

В этой книге рассматриваются одиннадцать различных систем органов человеческого тела (рис. 1.2.2). Отнесение органов к системам органов может быть неточным, поскольку органы, которые «принадлежат» одной системе, могут также выполнять функции, являющиеся неотъемлемой частью другой системы. Фактически, большинство органов участвуют более чем в одной системе.

Рисунок 1.2.2 - Системы органов человеческого тела: Органы, которые работают вместе, сгруппированы в системы органов.

Уровень организма - это высший уровень организации.Организм - это живое существо, имеющее клеточную структуру и способное самостоятельно выполнять все физиологические функции, необходимые для жизни. В многоклеточных организмах, включая человека, все клетки, ткани, органы и системы органов тела работают вместе, чтобы поддерживать жизнь и здоровье организма.

Обзор главы

Жизненные процессы человеческого тела поддерживаются на нескольких уровнях структурной организации. К ним относятся химический, клеточный, тканевый, орган, система органов и уровень организма.Более высокие уровни организации строятся из более низких уровней. Таким образом, молекулы объединяются, чтобы сформировать клетки, клетки объединяются, чтобы сформировать ткани, ткани объединяются, чтобы сформировать органы, органы объединяются, чтобы сформировать системы органов, а системы органов объединяются, чтобы сформировать организмы.

Вопросы о критическом мышлении

Рак определяется неконтролируемым ростом на клеточном уровне. Опишите, почему рак является проблемой для организма в целом, используя ваше понимание уровней организации.

Проблемы сотовой связи создают проблемы на более сложных уровнях организации.Например, опухоль может нарушить функцию органа, в котором она находится, несмотря на то, что это молекулярная мутация с прямыми клеточными последствиями.

Частью какой системы организма являются женские яичники и мужские семенники? Могут ли эти органы быть членами более чем одной системы органов? Почему или почему нет?

Женские яичники и мужские семенники являются частями репродуктивной системы. Они также секретируют гормоны, как и эндокринная система, поэтому яичники и семенники функционируют как в эндокринной, так и в репродуктивной системах.

Структурная организация человеческого тела - анатомия и физиология

OpenStaxCollege

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите структуру человеческого тела с точки зрения шести уровней организации
  • Перечислите одиннадцать систем органов человеческого тела и укажите по крайней мере один орган и одну основную функцию каждого из

Прежде чем вы начнете изучать различные структуры и функции человеческого тела, полезно рассмотреть его базовую архитектуру; то есть, как его самые маленькие части собираются в более крупные конструкции.Структуры тела удобно рассматривать с точки зрения фундаментальных уровней организации, которые усложняются: субатомные частицы, атомы, молекулы, органеллы, клетки, ткани, органы, системы органов, организмы и биосфера ([ссылка]).

Уровни структурной организации человеческого тела

Организацию тела часто обсуждают с точки зрения шести различных уровней возрастающей сложности, от мельчайших химических строительных блоков до уникального человеческого организма.


Чтобы изучить химический уровень организации, ученые рассматривают простейшие строительные блоки материи: субатомные частицы, атомы и молекулы. Вся материя во Вселенной состоит из одного или нескольких уникальных чистых веществ, называемых элементами, знакомыми примерами которых являются водород, кислород, углерод, азот, кальций и железо. Самая маленькая единица любого из этих чистых веществ (элементов) - атом. Атомы состоят из субатомных частиц, таких как протон, электрон и нейтрон.Два или более атома объединяются в молекулу, такую ​​как молекулы воды, белков и сахаров, которые содержатся в живых существах. Молекулы - это химические строительные блоки всех структур тела.

Клетка - наименьшая самостоятельно функционирующая единица живого организма. Даже бактерии, которые являются чрезвычайно маленькими, независимо живущими организмами, имеют клеточную структуру. Каждая бактерия представляет собой отдельную клетку. Все живые структуры анатомии человека содержат клетки, и почти все функции физиологии человека выполняются в клетках или инициируются клетками.

Клетка человека обычно состоит из гибких мембран, которые окружают цитоплазму, клеточную жидкость на водной основе вместе с множеством крошечных функциональных единиц, называемых органеллами. У человека, как и у всех организмов, клетки выполняют все жизненные функции. Ткань - это группа из множества похожих клеток (хотя иногда состоит из нескольких связанных типов), которые работают вместе для выполнения определенной функции. Орган - это анатомически отличная структура тела, состоящая из двух или более типов тканей. Каждый орган выполняет одну или несколько определенных физиологических функций.Система органов - это группа органов, которые работают вместе для выполнения основных функций или удовлетворения физиологических потребностей организма.

Эта книга охватывает одиннадцать различных систем органов человеческого тела ([ссылка] и [ссылка]). Отнесение органов к системам органов может быть неточным, поскольку органы, которые «принадлежат» одной системе, могут также выполнять функции, являющиеся неотъемлемой частью другой системы. Фактически, большинство органов участвуют более чем в одной системе.

Системы органов человеческого тела

Органы, которые работают вместе, сгруппированы в системы органов.


Системы органов человеческого тела (продолжение)

Органы, которые работают вместе, сгруппированы в системы органов.


Уровень организма - это высший уровень организации. Организм - это живое существо, имеющее клеточную структуру и способное самостоятельно выполнять все физиологические функции, необходимые для жизни. В многоклеточных организмах, включая человека, все клетки, ткани, органы и системы органов тела работают вместе, чтобы поддерживать жизнь и здоровье организма.

Жизненные процессы человеческого тела поддерживаются на нескольких уровнях структурной организации. К ним относятся химический, клеточный, тканевый, орган, система органов и уровень организма. Более высокие уровни организации строятся из более низких уровней. Таким образом, молекулы объединяются, чтобы сформировать клетки, клетки объединяются, чтобы сформировать ткани, ткани объединяются, чтобы сформировать органы, органы объединяются, чтобы сформировать системы органов, а системы органов объединяются, чтобы сформировать организмы.

Назовите шесть уровней организации человеческого тела.

Химический, клеточный, тканевый, орган, система органов, организм.

Частью какой системы организма являются женские яичники и мужские семенники? Могут ли эти органы быть членами более чем одной системы органов? Почему или почему нет?

Женские яичники и мужские семенники являются частями репродуктивной системы. Но они также секретируют гормоны, как и эндокринная система, поэтому яичники и семенники функционируют как в эндокринной, так и в репродуктивной системах.

Глоссарий

ячейка
наименьшая самостоятельно функционирующая единица из всех организмов; у животных клетка содержит цитоплазму, состоящую из жидкости и органелл
орган
Функционально отличная структура, состоящая из двух или более типов тканей
Система органов
Группа органов, которые работают вместе для выполнения определенной функции
организм
живое существо, имеющее клеточную структуру и способное самостоятельно выполнять все физиологические функции, необходимые для жизни
ткань
Группа похожих или близкородственных клеток, которые действуют вместе для выполнения определенной функции
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *