Встановіть у правильній послідовності рівні організації життя. Біосферний рівень організації життя

Розрізняють такі рівні організації живої матерії – рівні біологічної організації: молекулярний, клітинний, тканинний, органний, організмовий, популяційно-видовий та екосистемний.

Молекулярний рівень організації – це рівень функціонування біологічних макромолекул – біополімерів: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, ліпідів, стероїдів. З цього рівня починаються найважливіші процеси життєдіяльності: обмін речовин, перетворення енергії, передача спадкової інформації. Цей рівень вивчають біохімія, молекулярна генетика, молекулярна біологія, генетика, біофізика.

Клітинний рівень- це рівень клітин (клітин бактерій, ціанобактерій, одноклітинних тварин та водоростей, одноклітинних грибів, клітин багатоклітинних організмів). Клітина – це структурна одиниця живого, функціональна одиниця, одиниця розвитку. Цей рівень вивчають цитологія, цітохімія, цитогенетика, мікробіологія.

Тканинний рівень організації - це рівень, на якому вивчається будова та функціонування тканин. Досліджується цей рівень гістологією та гістохімією.

Органний рівень організації- Це рівень органів багатоклітинних організмів. Вивчають цей рівень анатомію, фізіологію, ембріологію.

Організмальний рівень організації - це рівень одноклітинних, колоніальних та багатоклітинних організмів. Специфіка організмового рівня в тому, що на цьому рівні відбувається декодування та реалізація генетичної інформації, формування ознак, властивих особам цього виду. Цей рівень вивчається морфологією (анатомією та ембріологією), фізіологією, генетикою, палеонтологією.

Популяційно-видовий рівень - це рівень сукупностей особин - популяційі видів. Цей рівень вивчається систематикою, таксономією, екологією, біогеографією, генетикою популяцій. На цьому рівні вивчаються генетичні та екологічні особливості популяцій, елементарні еволюційні факторита їх вплив на генофонд (мікроеволюція), проблема збереження видів.

Екосистемний рівень організації - Це рівень мікроекосистем, мезоекосистем, макроекосистем. На цьому рівні вивчаються типи харчування, типи взаємин організмів та популяцій в екосистемі, чисельність популяцій, динаміка чисельності популяцій, щільність популяцій, продуктивність екосистем, сукцесії Цей рівень вивчає екологія.

Виділяють також біосферний рівень організаціїживої матерії. Біосфера – це гігантська екосистема, що займає частину географічної оболонки Землі. Це мега-екосистема. У біосфері відбувається кругообіг речовин та хімічних елементів, а також перетворення сонячної енергії.
2. Фундаментальні властивості живої матерії

Обмін речовин (метаболізм)

Обмін речовин (метаболізм) - сукупність хімічних перетворень, що протікають в живих системах, що забезпечують їх життєдіяльність, зростання, відтворення, розвиток, самозбереження, постійний контакт з навколишнім середовищем, здатність адаптуватися до неї та її змін. У процесі обміну речовин відбувається розщеплення та синтез молекул, що входять до складу клітин; утворення, руйнування та оновлення клітинних структур та міжклітинної речовини. В основі метаболізму лежать взаємопов'язані процеси асиміляції (анаболізм) та дисиміляції (катаболізм). Асиміляція - процеси синтезу складних молекул із простих із витрачанням енергії, запасеної в ході дисиміляції (а також накопичення енергії при відкладенні запас синтезованих речовин). Дисиміляція – процеси розщеплення (анаеробного чи аеробного) складних органічних сполук, необхідної для здійснення життєдіяльності організму.
На відміну від тіл неживої природи обмін із довкіллям для живих організмів є умовою існування. У цьому відбувається самооновлення. Процеси обміну речовин, що протікають усередині організму, об'єднані в метаболічні каскади та цикли хімічними реакціями, які суворо упорядковані у часі та просторі. Узгоджене перебіг великої кількості реакцій у малому обсязі досягається шляхом упорядкованого розподілу окремих ланок обміну речовин у клітині (принцип компартменталізації). Процеси обміну речовин регулюються за допомогою біокаталізаторів – спеціальних білків-ферментів. Кожен фермент має субстратну специфічність каталізувати перетворення лише одного субстрату. В основі цієї специфічності лежить своєрідне "впізнавання" субстрату ферментом. Ферментативний каталіз відрізняється від небіологічного надзвичайно високою ефективністю, внаслідок чого швидкість відповідної реакції підвищується в 1010 – 1013 разів. Кожна молекула ферменту здатна здійснювати від кількох тисяч до кількох мільйонів операцій на хвилину, не руйнуючись у участі у реакціях. Ще одна характерна відмінність ферментів від небіологічних каталізаторів полягає в тому, що ферменти здатні прискорювати реакції за звичайних умов (атмосферний тиск, температура тіла організму тощо).
Всі живі організми можуть бути поділені на дві групи - автотрофи та гетеротрофи, що відрізняються джерелами енергії та необхідних речовин для своєї життєдіяльності.
Автотрофи - організми, що синтезують з неорганічних речовин органічні сполуки з використанням енергії сонячного світла (фотосинтетики - зелені рослини, водорості, деякі бактерії) або енергії, одержуваної при окисленні неорганічного субстрату (хемосинтетики - сіро-, залізобактерії та інші), Автотрофні організми здатні синтезувати усі компоненти клітини. Роль фотосинтезуючих автотрофів у природі є визначальною - будучи первинним продуцентом органічної речовини в біосфері, вони забезпечують існування всіх інших організмів та перебіг біогеохімічних циклів у кругообігу речовин на Землі.
Гетеротрофи (всі тварини, гриби, більшість бактерій, деякі безхлорофільні рослини) - організми, які потребують свого існування в готових органічних речовинах, які, надходячи як їжа, служать як джерелом енергії, так і необхідним "будівельним матеріалом". Характерною рисою гетеротрофів є у них амфіболізму, тобто. процесу утворення дрібних органічних молекул (мономерів), що утворюються під час перетравлення їжі (процес деградації складних субстратів). Такі молекули - мономери застосовуються для збирання власних складних органічних сполук.

Самовідтворення (репродукція)

Здатність до розмноження (відтворення собі подібних, самовідтворення) відноситься до однієї з фундаментальних властивостей живих організмів. Розмноження необхідно у тому, щоб забезпечити безперервність існування видів, т.к. тривалість життя окремого організму обмежена. Розмноження з надлишком компенсує втрати, зумовлені природним відмиранням особин і таким чином підтримує збереження виду в ряду поколінь особин. У процесі еволюції живих організмів відбувалася еволюція методів розмноження. Тому в існуючих численних і різноманітних видів живих організмів ми виявляємо різні форми розмноження. Багато видів організмів поєднують кілька способів розмноження. Необхідно виділити два типи розмноження організмів, що принципово відрізняються, - безстатеве (первинний і більш древній тип розмноження) і статеве.
У процесі безстатевого розмноження нова особина утворюється із однієї чи групи клітин (у багатоклітинних) материнського організму. При всіх формах безстатевого розмноження нащадки мають генотип (сукупність генів) ідентичним материнському. Отже, все потомство одного материнського організму виявляється генетично однорідним і дочірні особини мають однаковий комплекс ознак.
При статевому розмноженні нова особина розвивається із зиготи, що утворюється шляхом злиття двох спеціалізованих статевих клітин (процес запліднення), що продукуються двома батьківськими організмами. Ядро в зиготі містить гібридний набір хромосом, що утворюється в результаті об'єднання наборів хромосом ядер гамет, що злилися. У ядрі зиготи, таким чином, створюється нова комбінація спадкових задатків (генів), привнесених однаково обома батьками. А дочірній організм, що розвивається із зиготи, матиме нове поєднання ознак. Іншими словами, при статевому розмноженні відбувається здійснення комбінативної форми спадкової мінливості організмів, що забезпечує пристосування видів до умов середовища, що змінюються і являє собою істотний фактор еволюції. У цьому полягає значна перевага статевого розмноження в порівнянні з безстатевим.
Здатність живих організмів до самовідтворення базується на унікальній властивості нуклеїнових кислот до репродукції та феномені матричного синтезу, що лежить в основі утворення молекул нуклеїнових кислот та білків. Самовідтворення на молекулярному рівні обумовлює як здійснення обміну речовин у клітинах, так і самовідтворення самих клітин. Клітинне розподіл (самовостворення клітин) лежить в основі індивідуального розвитку багатоклітинних організмів та відтворення всіх організмів. Розмноження організмів забезпечує самовідтворення всіх видів, що населяють Землю, що обумовлює існування біогеоценозів і біосфери.

Спадковість та мінливість

Спадковість забезпечує матеріальну наступність (потік генетичної інформації) між поколіннями організмів. Вона тісно пов'язана з репродукцією на молекулярному, субклітинному та клітинному рівнях. Генетична інформація, що визначає різноманітність спадкових ознак, зашифрована у молекулярній структурі ДНК (у деяких вірусів – у РНК). У генах закодована інформація про структуру синтезованих білків, ферментних та структурних. Генетичний код - це система "запису" інформації про послідовність розташування амінокислот у синтезованих білках за допомогою послідовності нуклеотидів у молекулі ДНК.
Сукупність всіх генів організму називається генотипом, а сукупність ознак – фенотипом. Фенотип залежить як від генотипу, так і факторів внутрішнього та зовнішнього середовища, які впливають на активність генів та зумовлюють регулярні процеси. Зберігання і передачі спадкової інформації здійснюється в усіх організмів з допомогою нуклеїнових кислот, генетичний код єдиний всім живих істот Землі , тобто. він універсальний. Завдяки спадковості з покоління в покоління передаються ознаки, що забезпечують пристосованість організмів до середовища проживання.
Якби при розмноженні організмів виявлялася лише спадкоємність існуючих ознак і властивостей, то на тлі змінних умов зовнішнього середовища існування організмів було б неможливим, тому що необхідною умовою життя організмів є їх пристосованість до умов довкілля. Виявляється мінливість у різноманітності організмів, що належать до того самого виду. Мінливість може реалізовуватися в окремих організмів у ході їхнього індивідуального розвитку або в межах групи організмів у ряді поколінь при розмноженні.
Виділяють дві основні форми мінливості, що розрізняються за механізмами виникнення, характером зміни ознак і, нарешті, їх значущістю для існування живих організмів - генотиповою (спадковою) і модифікаційною (неспадковою).
Генотипова мінливість пов'язана із зміною генотипу та призводить до зміни фенотипу. В основі генотипної мінливості можуть лежати мутації (мутаційна мінливість) або нові комбінації генів, що виникають у процесі запліднення при статевому розмноженні. При мутаційній формі зміни пов'язані насамперед з помилками при реплікації нуклеїнових кислот. Таким чином, відбувається виникнення нових генів, що несуть нову генетичну інформацію; відбувається поява нових ознак. І якщо нові ознаки корисні організму в конкретних умовах, то вони "підхоплюються" і "закріплюються" природним відбором. Таким чином, на спадковій (генотипічній) мінливості базується пристосованість організмів до умов зовнішнього середовища, різноманітність організмів, створюються передумови для позитивної еволюції.
При неуспадковій (модифікаційній) мінливості відбуваються зміни фенотипу під впливом чинників довкілля і пов'язані зі зміною генотипу. Модифікації (зміни ознак при модифікаційній мінливості) відбуваються у межах норми реакції, яка під контролем генотипу. Модифікації не передаються наступним поколінням. Значення модифікаційної мінливості полягає в тому, що вона забезпечує пристосованість організму до факторів довкілля протягом його життя.

Індивідуальний розвиток організмів

Всім живим організмам властивий процес індивідуального розвитку – онтогенез. Традиційно, під онтогенезом розуміють процес індивідуального розвитку багатоклітинного організму (що утворюється внаслідок статевого розмноження) від формування зиготи до природної смерті особини. За рахунок поділу зиготи і наступних поколінь клітин формується багатоклітинний організм, що складається з безлічі різних типів клітин, різних тканин та органів. Розвиток організму базується на "генетичній програмі" (закладеної в генах хромосом зиготи) і здійснюється в конкретних умовах середовища, що істотно впливає на процес реалізації генетичної інформації в ході індивідуального існування особи. На ранніх етапах індивідуального розвитку відбувається інтенсивне зростання (збільшення маси та розмірів), зумовлене репродукцією молекул, клітин та інших структур, та диференціювання, тобто. поява відмінностей у структурі та ускладнення функцій.
На всіх етапах онтогенезу істотний регулюючий вплив мають на розвиток організму різні фактори зовнішнього середовища (температура, гравітація, тиск, склад їжі за вмістом хімічних елементів та вітамінів, різноманітні фізичні та хімічні агенти). Вивчення ролі цих чинників у процесі індивідуального розвитку тварин і людини має величезне практичне значення, що зростає з посиленням антропогенного на природу. У різних галузях біології, медицини, ветеринарії та інших наук широко проводяться дослідження щодо вивчення процесів нормального та патологічного розвитку організмів, з'ясування закономірностей онтогенезу.

Подразливість

Невід'ємною властивістю організмів та всіх живих систем є дратівливість – здатність сприймати зовнішні або внутрішні подразники (впливи) та адекватно на них реагувати. У організмів подразливість супроводжується комплексом змін, що виражаються в зрушеннях обміну речовин, електричного потенціалу на мембранах клітин, фізико-хімічних параметрів у цитоплазмі клітин, у рухових реакціях, а високоорганізованим тваринам притаманні зміни у їх поведінці.

4. Центральна догма молекулярної біології - Узагальнююче спостерігається в природі правило реалізації генетичної інформації: інформація передається від нуклеїнових кислотдо білку, але не у зворотному напрямку. Правило було сформульовано Френсісом Крикомв 1958 році і приведено у відповідність до даних, що нагромадилися на той час, 1970 року. Перехід генетичної інформації від ДНКдо РНКта від РНК до білкує універсальним всім без винятку клітинних організмів, є основою біосинтезу макромолекул. Реплікації геному відповідає інформаційний перехід ДНК → ДНК. У природі зустрічаються переходи РНК → РНК і РНК → ДНК (наприклад у деяких вірусів), а також зміна конформаціїбілків, що передається від молекули до молекули.

Універсальні засоби передачі біологічної інформації

У живих організмах зустрічаються три види гетерогенних, тобто які складаються з різних мономерів полімеру - ДНК, РНК та білок. Передача інформації з-поміж них може здійснюватися 3 x 3 = 9 способами. Центральна догма поділяє ці 9 типів передачі на три групи:

Загальний - які у більшості живих організмів;

Спеціальний - зустрічаються як виняток, у вірусіві у мобільних елементів геномуабо в умовах біологічного експерименту;

Невідомі – не виявлені.

Реплікація ДНК (ДНК → ДНК)

ДНК - основний спосіб передачі між поколіннями живих організмів, тому точне подвоєння (реплікація) ДНК дуже важлива. Реплікація здійснюється комплексом білків, що розплітають хроматинпотім подвійну спіраль. Після цього ДНК полімеразу та асоційовані з нею білки, будують на кожному з двох ланцюжків ідентичну копію.

Транскрипція (ДНК → РНК)

Транскрипція - біологічний процес, в результаті якого інформація, що міститься в ділянці ДНК, копіюється на молекулу, що синтезується. інформаційної РНК. Транскрипцію здійснюють фактори транскрипціїі РНК-полімераза. У еукаріотичній клітиніпервинний транскрипт (пре-іРНК) часто редагується. Цей процес називається сплайсингом.

Трансляція (РНК → білок)

Зріла іРНК зчитується рибосомамиу процесі трансляції. У прокаріотичнихклітинах процес транскрипції та трансляції не розділений просторово, і ці процеси пов'язані. У еукаріотичнихклітинах місце транскрипції клітинне ядровідокремлено від місця трансляції ( цитоплазми) ядерною мембраноютому іРНК транспортується з ядрау цитоплазму. іРНК зчитується рибосомою у вигляді трьох нуклеотидних"слів". Комплекси факторів ініціаціїі факторів елонгаціїдоставляють аміноацильовані транспортні РНКдо комплексу іРНК-рибосому.

Організм людини перебуває у постійній взаємодії з абіотичними та біотичними факторами навколишнього середовища, що впливає на нього та змінює його. Походження людини цікавить науку вже давно, і теорії її походження різні. Це й те, що людина походить з маленької клітини, яка поступово, утворюючи колонії клітин собі подібних, стала багатоклітинною і в процесі тривалого ходу еволюції перетворилася на людиноподібну мавпу, яка завдяки праці стала людиною.

Поняття рівнів організації організму людини

У процесі навчання у загальноосвітній середній школі під час уроків біології вивчення живого організму починається з вивчення рослинної клітини та її компонентів. Вже у старших класах під час уроків школярам запитують: «Назвіть рівні організації організму людини». Що це таке?

Під поняттям " рівні організації організму людини " прийнято розуміти його ієрархічну будову від маленької клітини до організмового рівня. Але цей рівень - не межа, і його завершує вже надорганізмний порядок, який включає популяційно-видовий і біосферний рівні.

Виділяючи рівні організації організму людини, слід наголосити на їхній ієрархії:

1. Молекулярно-генетичний рівень.
2. Клітинний рівень.
3. Тканинний рівень.
4. Органний рівень
5. Організмальний рівень.

Молекулярно-генетичний рівень

Вивчення молекулярних механізмів дозволяє охарактеризувати його такими компонентами, як:

• носії генетичної інформації – ДНК, РНК.
• біополімери, це білки, жири та вуглеводи.

На цьому рівні виділяють структурним елементом гени та їх мутації, які визначають мінливість на організмовому та клітинному рівні.

Молекулярно-генетичний рівень організації організму людини представлений генетичним матеріалом, який закодований у ланцюжку ДНК та РНК. Генетична інформація відображає такі важливі складові організації життя людини, як захворюваність, обмінні процеси, тип конституції, ґендерну складову та індивідуальні ознаки людини.

Молекулярний рівень організації організму людини представлений обмінними процесами, які складаються з асиміляції та дисиміляції, регуляції обміну речовин, гліколізу, кросинговеру та мітозу, мейозу.

Властивість та будова молекули ДНК

Основними властивостями генів є:

• конваріантна редуплікація;
• здатність до локальних структурних змін;
• передача спадкової інформації на внутрішньоклітинному рівні.

Молекула ДНК складається з пуринових та піримідинових основ, які з'єднані за принципом водневих зв'язків між собою та для їх з'єднання та розриву потрібна ферментна ДНК-полімераза. Конваріантна редуплікація відбувається за матричним принципом, який забезпечує їх з'єднання по залишку азотистих основ гуаніну, аденіну, цитозину та тиміну. Цей процес відбувається за 100 секунд і за цей час встигає зібратися 40 тис. пар нуклеотидів.

Клітинний рівень організації

Вивчення клітинної будови організму людини допоможе зрозуміти та охарактеризувати клітинний рівень організації організму людини. Клітина є структурним компонентом і складається з елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва, з яких найбільше переважають водень, кисень, азот і вуглець. Інші елементи представлені групою макроелементів та мікроелементів.

Структура клітини

Клітина відкрита була Р. Гуком XVII столітті. Основними структурними елементами клітини є цитоплазматична мембрана, цитоплазма, органоїди клітини та ядро. Цитоплазматична мембрана складається з фосфоліпідів і білків як структурних компонентів для забезпечення клітини порами та каналами для здійснення обміну речовин між клітинами та надходження, виведення речовин з них.

Клітинне ядро

Ядро клітини складається з ядерної оболонки, ядерного соку, хроматину та ядерців. Ядерна оболонка виконує формоутворюючу та транспортну функцію. Ядерний сік містить білки, які беруть участь у синтезі нуклеїнових кислот.

• зберігання генетичної інформації;
• відтворення та передача;
• регуляція діяльності клітини у її життєзабезпечувальних процесах.

Цитоплазма клітини

Цитоплазма складається з органел загального призначення та спеціалізованих. Органели загального призначення поділяються на мембранні та немембранні.

Основною функцією цитоплазми є сталість внутрішнього середовища.

Мембранні органели:

• Ендоплазматична мережа. Основними її завданнями є синтез біополімерів, внутрішньоклітинний транспорт речовин, депо іонів Ca+.
• Апарат Гольджі. Синтезує полісахариди, глікопротеїди, беруть участь у синтезі білка після виходу його з ендоплазматичної мережі, здійснює транспорт та ферментацію секрету у клітині.
• Пероксисоми та лізосоми. Перетравлюють поглинені речовини та розщеплюють макромолекули, нейтралізують токсичні речовини.
• Вакуолі. Зберігання речовин, продуктів обміну.
• Мітохондрії. Енергетичні та дихальні процеси всередині клітини.

Немембранні органели:

• Рибосоми. Синтезують білки за участю РНК, яка переносить з ядра генетичну інформацію про будову та синтез білка.
• Клітинний центр. Бере участь у розподілі клітин.
• Мікротрубочки та мікрофіламенти. Здійснюють підтримуючу функцію та скорочувальну.
• Вії.

Спеціалізовані органели - це акросома сперматозоїда, мікроворсинки тонкої кишки, мікротрубочки та мікровійки.

Тепер питанням: «Охарактеризуйте клітинний рівень організації організму людини», можна сміливо перерахувати компоненти та його роль організації будови клітини.

Тканинний рівень

В організмі людини не можна виділити рівень організації, в якому не була б якась тканина, що складається зі спеціалізованих клітин. Тканини складаються з клітин та міжклітинної речовини та за своєю спеціалізацією їх поділяють на:

• Нервова. Здійснює інтеграцію зовнішнього та внутрішнього середовища, регулює процеси обміну речовин та вищу нервову діяльність.

Рівні організації організму людини переходять плавно один в одного і утворюють цілісний орган або систему органів, що вистилають безліч тканин. Наприклад, шлунково-кишковий тракт, який має трубчасту будову і складається з серозного, м'язового та слизового шару. Крім цього, він має кровоносні судини, що живлять його, і нервово-м'язовий апарат, яким управляє нервова система, а також безліч ферментних і гуморальних систем управління.

Органний рівень

Усі рівні організації організму людини, перелічені раніше, є компонентами органів. Органи виконують специфічні функції забезпечення в організмі сталості внутрішнього середовища, обміну речовин і утворюють системи підпорядкованих їй підсистем, які виконують певну функцію організму. Наприклад, дихальна система складається з легких, дихальних шляхів, дихального центру.

Рівні організації організму людини як єдине ціле є інтегрованою і повністю самозабезпеченою системою органів, що утворює організм.

Організм як єдине ціле

Об'єднання систем та органів утворюють організм, в якому здійснюється інтеграція роботи систем, обмін речовин, зростання та розмноження, пластичність, дратівливість.

Інтеграція існує чотирьох видів: механічна, гуморальна, нервова та хімічна.

Механічна інтеграція здійснюється міжклітинною речовиною, сполучною тканиною, допоміжними органами. Гуморальна – кров та лімфа. Нервова – це найвищий рівень інтеграції. Хімічна – гормонами ендокринних залоз.

Рівні організації організму людини – це ієрархічне ускладнення у будові його організму. Організм як єдине ціле має статуру - зовнішню інтегровану форму. Статура - це зовнішня людина, яка має різні статеві та вікові особливості, будову та становище внутрішніх органів.

Розрізняють астенічні, нормостенічні та гіперстенічні типи будови статури, які диференціюються за зростанням, скелетом, мускулатурою, наявністю або відсутністю підшкірного жиру. Також відповідно до типу статури системи органів мають різну будову та положення, розміри та форму.

Поняття про онтогенез

Індивідуальний розвиток організму обумовлено як генетичним матеріалом, а й зовнішніми чинниками довкілля. Рівні організації організму людини поняття про онтогенез, або індивідуальний розвиток організму в процесі свого розвитку, використовує різні генетичні матеріали, що беруть участь у функціонуванні клітини в процесі її розвитку. На роботу генів впливає зовнішнє середовище: через фактори довкілля відбувається оновлення, поява нових генетичних програм, мутацій.

Наприклад, гемоглобін змінюється тричі за весь розвиток людського організму. Білки, що синтезують гемоглобін, проходять кілька стадій від ембріонального гемоглобіну, які переходять у гемоглобін плода. У процесі дозрівання організму гемоглобін перетворюється на форму дорослого. Ці онтогенетичні характеристики рівня розвитку організму людини коротко і зрозуміло підкреслюють, що генетична регуляція організму виконує важливу роль процесі розвитку організму від клітини до систем та організму загалом.

Вивчення організації дозволяє відповісти питанням: «Назвіть рівні організації організму людини?». Організм людини регулюється як нервово-гуморальними механізмами, а й генетичними, які у кожної клітині організму людини.

Рівні організації організму людини коротко можна описати як складну підпорядковану систему, що має будову таку ж за побудовою та ускладненням, як і вся система живих організмів. Ця закономірність – еволюційно закріплена особливість живих організмів.

РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ

Жива природа є цілісною, але неоднорідною системою, якою властива ієрархічна організація.Під системою,у науці розуміють єдність, чи цілісність, складене з безлічі елементів, що у закономірних відносинах і зв'язках друг з одним. Головні біологічні категорії, такі як геном (генотип), клітина, організм, популяція, біогеоценоз, біосфера, являють собою системи. Ієрархічноїназивається система, в якій частини або елементи розташовані в порядку від нижчого до вищого. Так, у живій природі біосфера складається з біогеоценозів, представлених популяціями організмів різних видів, а тіла організмів мають клітинну будову.

Ієрархічний принцип організації дозволяє виділити в живій природі окремі рівні,що зручно з погляду вивчення життя як складного природного явища.

У медико-біологічній науці широко використовують класифікацію рівніввідповідно до найважливіших частин, структур і компонентів організму, які є для дослідників різних спеціальностей безпосередніми об'єктами вивчення. Такими об'єктами можуть бути організм як такий, органи, тканини, клітини, внутрішньоклітинні структури, молекули. Виділення рівнів аналізованої класифікації добре узгоджується з роздільною здатністю методів, якими користуються біологи та лікарі: вивчення об'єкта неозброєним оком, за допомогою лупи, світлооптичного мікроскопа, електронного мікроскопа, сучасних фізико-хімічних методів. Очевидна зв'язок цих рівнів і з типовими розмірами біологічних об'єктів, що вивчаються (табл. 1.1).

Таблиця 1.1. рівня організації (вивчення), що виділяються в багатоклітинному організмі (за Е. Дс. Робертсу та ін, 1967, зі змінами)

Взаємопроникнення ідей та методів різних областей природознавства (фізики, хімії, біології), виникнення наук на стику цих областей (біофізика, біохімія, молекулярна біологія) спричинили розширення класифікації, аж до виділення молекулярного та електронно-атомного рівнів. Медико-біологічні дослідження, які проводяться на цих рівнях, вже зараз дають практичний вихід у охорону здоров'я. Так, прилади, засновані на явищах електронного парамагнітного та ядерного магнітного резонансу, успішно застосовують для діагностики захворювань і станів організму.

Можливість дослідити фундаментальні біологічні процеси, що відбуваються в організмі, на клітинному, субклітинному і навіть молекулярному рівнях є визначною, але не єдиною відмінністю сучасної біології. Для неї типовий поглиблений інтерес до процесів у спільнотах організмів, що визначають планетарну роль життя.

Таким чином, класифікація поповнилася надорганізмними рівнями, такими як видовий, біогеоценотичний, біосферний.

Розібраної вище класифікації дотримується більшість конкретних медико-біологічних та антропобіологічних наук. Це не дивно, оскільки вона відображає рівні організації живої природи через рівні її вивчення, що склалися. У завдання курсу біології медичного вузу входить найбільш повну характеристику біологічного «спадщини» людей. Для вирішення цього завдання доцільно скористатися класифікацією, що найбільш близько відображає саме рівні організації життя.

У названій класифікації виділяються молекулярно-генетичний, клітинний, організмовий, або онтогенетичний, популяційно-видовий, біогеоценотичний рівні. Особливість даної класифікації полягає в тому, що окремі рівні ієрархічної системи життя визначаються в ній на загальній основі виділення для кожного рівня. елементарної одиниціі елементарного явищаЕлементарна одиниця - це структура або об'єкт, закономірні зміни яких, що позначаються як елементарне явище, складають специфічний для відповідного рівня внесок у процес збереження та розвитку життя. Відповідність рівнів, що виділяються вузловим моментам еволюційного процесу, поза яким не стоїть жодна жива істота, робить їх загальними, що поширюються на всю область життя, включаючи людину.

Елементарною одиницею на молекулярно-генетичному рівніслужить ген - фрагмент молекули нуклеїнової кислоти, в якому записаний певний у якісному та кількісному відношенні обсяг біологічної (генетичної) інформації. Елементарне явище полягає насамперед у процесі конваріантної редуплікації,або самовідтворення, з можливістю деяких змін у змісті закодованої в гені інформації. Шляхом редуплікації ДНК відбувається копіювання укладеної в генах біологічної інформації, що забезпечує наступність та збереження (консерватизм) властивостей організмів у ряді поколінь. p align="justify"> Редуплікація, таким чином, є основою спадковості.

Через обмежену стабільність молекул або помилок синтезу в ДНК (іноді, але неминуче) трапляються порушення, які змінюють інформацію генів. У наступній редуплікації ДНК ці зміни відтворюються в молекулах-копіях та успадковуються організмами дочірнього покоління. Зазначені зміни виникають і тиражуються закономірно, що робить редуплікацію ДНК конваріантної, тобто. що відбувається іноді з деякими змінами. Такі зміни у генетиці отримали назву генних(або дійсних) мутацій.Конваріантність редуплікації, таким чином, є основою мутаційної мінливості.

Біологічна інформація, що полягає в молекулах ДНК, не бере участі безпосередньо у процесах життєдіяльності. Вона перетворюється на діючу форму, будучи перенесена в молекули білків. Зазначене перенесення здійснюється завдяки механізму матричного синтезу,в якому вихідна ДНК служить, як і у випадку з редуплікацією, матрицею (формою), але для утворення дочірньої молекули ДНК, а матричної РНК, що контролює біосинтез білків. Зазначене дає підставу зарахувати матричний синтез інформаційних макромолекул також елементарного явища на молекулярно-генетичному рівні організації життя.

Втілення біологічної інформації у конкретні процеси життєдіяльності потребує спеціальних структур, енергії та різноманітних хімічних речовин (субстратів). Описані вище умови в живій природі забезпечує клітина, яка є елементарною структурою клітинного рівня.Елементарне явище представлене реакціями клітинного метаболізму,складовими основи потоків енергії, речовин та інформації. Завдяки діяльності клітини речовини, що надходять ззовні, перетворюються на субстрати та енергію, які використовуються (відповідно до наявної генетичної інформації) у процесі біосинтезу білків та інших сполук, необхідних організму. Таким чином, на клітинному рівні сполучаються механізми передачі біологічної інформації та перетворення речовин та енергії. Елементарне явище на цьому рівні служить енергетичною та речовою основою життя на всіх інших рівнях її організації.

Елементарною одиницею організмі/того рівняє особинау її розвитку від моменту зародження до припинення існування як жива система, що дозволяє також назвати цей рівень онтогенетичним.Закономірні зміни організму в індивідуальному розвитку становлять елементарне явище цього рівня. Ці зміни забезпечують зростання організму, диференціацію його частин і водночас інтеграцію розвитку на єдине ціле, спеціалізацію клітин, органів прокуратури та тканин. В ході онтогенезу в певних умовах довкілля відбувається втілення спадкової інформації в біологічні структури та процеси, на основі генотипу формується фенотип організмів даного виду.

Елементарною одиницею популяційно-видового рівняслужить популяція -сукупність особин одного виду. Об'єднання особин у популяцію відбувається завдяки спільності генофонду,використовуваного у процесі статевого розмноження до створення генотипів особин наступного покоління. Популяція через можливість міжпопуляційних схрещувань є відкриту генетичну систему.Дія на генофонд популяції елементарних еволюційних чинників, як-от мутаційний процес, коливання чисельності особин, природний відбір, призводить до еволюційно значимих змін генофонду, які представляють елементарні явища цьому рівні.

Організми одного виду населяють територію з відомими абіотичними показниками (клімат, хімізм ґрунтів, гідрологічні умови) та взаємодіють з організмами інших видів. У процесі спільного історичного розвитку на певній території організмів різних систематичних груп утворюються динамічні, стійкі у часі спільноти. біогеоценози,які є елементарною одиницею біогеонотичного(екосистемного) рівня.Елементарне явище на аналізованому рівні представлено потоками енергії та кругообігами речовин. Провідна роль цих кругообігах і потоках належить живим організмам. Біогеоценоз - це відкрита в речовинному та енергетичному плані система. Біогеоценози, розрізняючись за видовим складом і характеристиками своєї абіотичної частини, об'єднані на планеті в єдиний комплекс - область поширення життя, або біосферу.

Наведені вище рівні відбивають найважливіші біологічні явища, без яких неможливі еволюція і, отже, існування життя. Хоча елементарні одиниці і явища на рівнях, що виділяються різні, всі вони тісно взаємопов'язані, вирішуючи своє специфічне завдання в рамках єдиного еволюційного процесу. З конваріантною редуплікацією на молекулярно-генетичному рівні пов'язані елементарні основи цього процесу у вигляді явищ спадковості та справжньої мутаційної мінливості. Особлива роль клітинного рівня полягає в енергетичному, речовому та інформаційному забезпеченні того, що відбувається на всіх інших рівнях. На онтогенетичному рівні біологічна інформація, що знаходиться в генах, перетворюється на комплекс ознак та властивостей організму. Фенотип, що виникає таким чином, стає доступним дії природного відбору. На популяційно-видовому рівні визначається еволюційна цінність змін, що належать до молекулярно-генетичного, клітинного та онтогенетичного рівнів. Специфічна роль біогеоценотичного рівня полягає в освіті угруповань організмів різних видів, пристосованих до спільного проживання в певному середовищі проживання. Важливою відмінністю таких співтовариств є їх стійкість у часі.

Розглянуті рівні відбивають загальну структуру еволюційного процесу, закономірним результатом якого є людина. Тому типові для цих рівнів елементарні структури та явища поширюються і на людей, щоправда, з деякими особливостями через їх соціальну сутність.

Усе життя Землі упорядкована і має складну ієрархію від простого до складного - рівні організації живої природи.

рівні

Починається структура живої матерії з молекули - найдрібнішої частки речовини, що складається з атомів. Молекула відноситься до неживої природи, вивчається фізикою та хімією. Вступаючи у взаємозв'язку, молекули утворюють речовини, з яких будуються тканини, органи та організми загалом. Детальний опис наведено в таблиці рівнів організації живої природи.

Рис. 1. Рівні організації.

Кожен рівень організації має закономірності. Для вивчення окремого рівня виділено спеціалізовані напрямки біології. Наприклад, початковий рівень вивчають молекулярна біологія та біохімія, клітину досліджує цитологія, тканини – гістологія, популяції та їх взаємодія з навколишнім середовищем – екологія.

Одноклітинні та багатоклітинні

Всі організми за своєю структурою поділяються на два типи:

• одноклітинні – складаються з однієї клітини;
• багатоклітинні - складаються з безлічі взаємозалежних клітин.

Одноклітинні організми обмежені оболонкою, під якою знаходиться цитоплазма з органоїдами – функціональними частинками клітин. Одноклітинні організми схожі за будовою та функціями з клітинами багатоклітинних організмів. Однак можуть самостійно пересуватися та вести вільний спосіб життя.

Представники одноклітинних організмів:

ТОП-1 статтяякі читають разом з цією

• рослини (еукаріоти) – хламідомонада, хлорела, евглена зелена;
• тварини (еукаріоти) – амеба, інфузорії;
• бактерії (прокаріоти) – кишкова паличка, коки.

Рис. 2. Одноклітинні організми.

Багатоклітинні - складніше організовані організми. Найбільш примітивні – губки, найскладніші – ссавці.

Рис. 3. Багатоклітинні організми.

На відміну від одноклітинних багатоклітинні організми мають більше рівнів організації. Однак незалежно від складності будови всі організми взаємодіють із середовищем на біогеоценотичному та біосферному рівнях.

Властивості організмів

Усіх представників біосфери (одноклітинних та багатоклітинних) об'єднують властивості живих організмів:

• розмноження;
• обмін речовин;
• залежність від енергії;
• зріст;
• розвиток;
• саморегуляція;
• дратівливість;
• спадковість;
• мінливість.

З іншого боку, живі організми мають єдиний хімічний склад. Основні елементи живої матерії – азот, кисень, вуглець, водень. У тому числі формуються білки, жири, вуглеводи.

Що ми дізналися?

З уроку 9 класу біології дізналися про основні рівні живої природи. Тема включала короткий опис ієрархії живої природи, особливостей багатоклітинних та одноклітинних організмів, а також властивості організмів, що становлять біосферу.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.6. Усього отримано оцінок: 215.

Рівні організації органічного світу - дискретні стани біологічних систем, що характеризуються підпорядкованістю, взаємопов'язаністю, специфічними закономірностями.

Структурні рівні організації життя надзвичайно різноманітні, але основними є молекулярний, клітинний, онтогенетичний, популяційно-видовий, бігіоценотичний та біосферний.

1. Молекулярно-генетичний рівень життя. Найважливішими завданнями біології цьому етапі вивчення механізмів передачі генної інформації, спадковості і мінливості.

Існує кілька механізмів мінливості на молекулярному рівні. Найважливішим є механізм мутації генів - безпосереднє перетворення самих генів під впливом зовнішніх чинників. Чинниками, що викликають мутацію, є: радіація, токсичні хімічні сполуки, віруси.

Ще один механізм мінливості – рекомбінація генів. Такий процес має місце при статевому розмноженні у вищих організмів. У цьому немає зміни загального обсягу генетичної інформації.

Ще один механізм мінливості був відкритий лише в 1950-ті роки. Це - некласична рекомбінація генів, у якому відбувається загальне збільшення обсягу генетичної інформації з допомогою включення до геном клітини нових генетичних елементів. Найчастіше ці елементи вносять у клітину вірусами.

2. Клітинний рівень. Сьогодні наукою достовірно встановлено, що найменшою самостійною одиницею будови, функціонування та розвитку живого організму є клітина, яка є елементарною біологічною системою, здатною до самооновлення, самовідтворення та розвитку. Цитологія - наука, що вивчає живу клітину, її будову, функціонування як елементарної живої системи, досліджує функції окремих клітинних компонентів, процес відтворення клітин, пристосування до умов середовища та ін. Також цитологія досліджує особливості спеціалізованих клітин, становлення їх особливих функцій та розвиток специфічних клітинних структур . Таким чином, сучасну цитологію було названо фізіологією клітини.

Значним просуванням у вивченні клітин сталося на початку 19 століття, було відкрито та описано клітинне ядро. На підставі цих досліджень і була створена клітинна теорія, що стала найбільшою подією у біології 19 ст. Саме ця теорія послужила фундаментом у розвиток ембріології, фізіології, теорії еволюції.

Найважливіша частина всіх клітин - ядро, яке зберігає та відтворює генетичну інформацію, регулює процеси обміну речовин у клітині.

Усі клітини поділяються на дві групи:

· Прокаріоти – клітини, позбавлені ядра

· Еукаріоти - клітини, що містять ядра

Вивчаючи живу клітину, вчені звернули увагу на існування двох основних типів її харчування, що дозволило всі організми поділити на два типи:

· Автотрофні – самі виробляють необхідні їм поживні речовини

· Гетеротрофні – не можуть обходитися без органічної їжі.

Пізніше було уточнено такі важливі чинники, як здатність організмів синтезувати необхідні речовини (вітаміни, гормони), забезпечувати себе енергією, залежність від екологічного середовища та ін. Таким чином, складний та диференційований характер зв'язків свідчить про необхідність системного підходу до вивчення життя та на онтогенетичному рівні .

3. Онтогенетичний рівень. Багатоклітинні організми. Цей рівень виник у результаті формування живих організмів. Основною одиницею життя виступає окрема особина, а елементарним явищем – онтогенез. Вивченням функціонування та розвитку багатоклітинних живих організмів займається фізіологія. Ця наука розглядає механізми дії різних функцій живого організму, їх зв'язок між собою, регуляцію та пристосування до зовнішнього середовища, походження та становлення у процесі еволюції та індивідуального розвитку особини. По суті це і є процес онтогенезу - розвиток організму від народження до смерті. При цьому відбувається зростання, переміщення окремих структур, диференціація та ускладнення організму.

Всі багатоклітинні організми складаються з органів та тканин. Тканини - це група фізично об'єднаних клітин та міжклітинних речовин для виконання певних функцій. Їхнє вивчення є предметом гістології.

Органи – це відносно великі функціональні одиниці, які поєднують різні тканини в ті чи інші фізіологічні комплекси. У свою чергу органи входять до складу більших одиниць – систем організму. Серед них виділяють нервову, травну, серцево-судинну, дихальну та інші системи. Внутрішні органи є лише тварин.

4. Популяційно-біоценотичний рівень. Це надорганізмний рівень життя, основною одиницею якого є населення. На відміну від популяції виглядом називається сукупність особин, подібних за будовою та фізіологічними властивостями, що мають загальне походження, що можуть вільно схрещуватися і давати плідне потомство. Вид існує лише через популяції, що становлять генетично відкриті системи. Вивченням популяцій опікується популяційна біологія.

Термін "населення" був запроваджений одним із основоположником генетики В. Йогансеном, який назвав так генетично неоднорідну сукупність організмів. Пізніше населення стала вважатися цілісної системою, безперервно взаємодіючої з довкіллям. Саме популяції є реальними системами, якими існують види живих організмів.

Популяції - генетично відкриті системи, оскільки ізоляція популяцій не абсолютна і періодично буває можливим обмін генетичної інформацією. Саме популяції виступають як елементарні одиниці еволюції, зміни їх генофонду ведуть до появи нових видів.

Популяції, здатні до самостійного існування та трансформації, об'єднуються в сукупності наступного надорганізмового рівня – біоценози. Біоценоз - сукупність популяцій, які проживають певній території.

Біоценоз є закритою для чужих популяцій систему, для складових його популяцій - це відкрита система.

5. Біогеоцетонічний рівень. Біогеоценоз – стійка система, яка може існувати протягом тривалого часу. Рівнавага живої системі динамічно, тобто. є постійним рухом навколо певної точки стійкості. Для її стабільного функціонування потрібна наявність зворотних зв'язків між її керуючою та виконуючою підсистемами. Такий спосіб підтримки динамічної рівноваги між різними елементами біогеоценозу, викликане масовим розмноженням одних видів та скороченням або зникненням інших, що призводить до зміни якості довкілля, називають екологічною катастрофою.

Біогеоценоз - це цілісна система, що саморегулюється, в якій виділяється кілька типів підсистем. Первинні системи - продуценти, які безпосередньо переробляють неживу матерію; консументи - вторинний рівень, на якому речовина та енергія виходять за рахунок використання продуцентів; потім йдуть консументи другого порядку. Також існують падальники та редуценти.

Через ці рівні в біогеоценозі проходить кругообіг речовин: життя бере участь у використанні, переробці та відновленні різних структур. У біогеоценозі – односпрямований енергетичний потік. Це робить його незамкненою системою, безперервно пов'язаною із сусідніми біогеоценозами.

Саморегуляція біогеоценлзів протікає тим успішніше, чим різноманітніша кількість його елементів. Від різноманіття його компонентів залежить стійкість біогеоценозів. Випадання одного або кількох компонентів може призвести до незворотного порушення рівноваги та загибелі його як цілісної системи.

6. Біосферний рівень. Це найвищий рівень організації життя, що охоплює всі явища життя на планеті. Біосфера - це жива речовина планети і перетворена ним довкілля. Біологічний обмін речовин - це чинник, який об'єднує всі інші рівні організації життя однієї біосферу. На цьому рівні відбувається кругообіг речовин і перетворення енергії, пов'язані з життєдіяльністю всіх живих організмів, що мешкають на Землі. Таким чином, біосфера є єдиною екологічною системою. Вивчення функціонування цієї системи, її будови та функцій – найважливіше завдання біології на цьому рівні життя. Займаються вивченням цих проблем екологія, біоценологія та біогеохімія.

Розробка вчення про біосферу нерозривно пов'язані з ім'ям видатного російського вченого В.І. Вернадського. Саме йому вдалося довести зв'язок органічного світу нашої планети, що виступає у вигляді єдиного цілого нероздільного, з геологічними процесами на Землі. Вернадський відкрив та вивчив біогеохімічні функції живої речовини.

Завдяки біогенній міграції атомів жива речовина виконує свої геохімічні функції. Сучасна наука виділяє п'ять геохімічних функцій, які виконує жива речовина.

1. Концентраційна функція виявляється у накопиченні певних хімічних елементів усередині живих організмів завдяки їх діяльності. Результатом цього стала поява запасів з корисними копалинами.

2. Транспортна функція тісно пов'язана з першою функцією, тому що живі організми переносять потрібні їм хімічні елементи, які потім накопичуються у місцях їх проживання.

3. Енергетична функція забезпечує потоки енергії, що пронизують біосферу, що дозволяє здійснювати всі біогеохімічні функції живої речовини.

4. Деструктивна функція - функція руйнування та переробки органічних останків, в ході цього процесу накопичені організмами речовини повертаються в природні цикли, йде кругообіг речовин у природі.

5. Середньоутворююча функція - перетворення навколишнього середовища під дією живої речовини. Весь сучасний образ Землі – склад атмосфери, гідросфери, верхнього шару літосфери; більшість корисних копалин; Клімат – є результатом дії Життя.