3.Уровни организации живых систем. Молекулярный уровень у растений

Уровни организации живого

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.

Сравнительный размер молекул белков

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 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.

ДНК ДНК

Объединяясь, макромолекулы разных типов образуют надмолекулярные структуры, примерами которых являются нуклеопротеиды, 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, гликолиз 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.

Биологические молекулы обеспечивают также преемственность между молекулярным и следующим за ним уровнем (клеточным), т. к. 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 организмов (бактерии, простейшие и другие), 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 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.

Схема диффузии через полупроницаемую мембрану

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 многоклеточностью. 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 органелл. 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 организменного 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 надорганизменную 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.

biofile.ru

Уровни организации живого

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 157Следующая ⇒

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.).

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.

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.

Биологические молекулы обеспечивают также преемственность между молекулярным и следующим за ним уровнем (клеточным), т. к. являются материалом, из которого образуются надмолекуляр-ные структуры. Молекулярный уровень является «ареной» химических реакций, которые обеспечивают энергией клеточный уровень.

Клеточный уровень. Этот уровень организации живого представлен клетками, действующими в качестве самостоятельных организмов (бактерии, простейшие и другие), 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 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.).

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.

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.

mykonspekts.ru

3.Уровни организации живых систем

Уровни организации живых систем представляют собой некую упорядоченность, иерархическую систему, которая является одним из основных свойств живого, см. табл. 2.

Каждая живая система состоит из единиц подчиненных ей уровней организации и является единицей, входящей в состав живой системы, которой она подчинена. Например, организм состоит из клеток, являющихся живыми системами, и входит в состав недоорганизменных биосистем (популяций, биоценозов).

Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня:

характер клеточного уровня организации определяется молекулярным;
характер организменного – клеточным;
популяционно-видовой – организменным и т.д.

Табл. 2

Основная группа или ступень	Уровень
Биологическая микросистема	Молекулярный Клеточный
Биологическая мезосистема	Тканевый Органный Организменный
Биологическая макросистема	Популяционно-видовой Биоценотический Биосферный

Молекулярный уровень. Молекулярный уровень несет отдельные, хотя и существенные признаки жизни. На этом уровне обнаруживается удивительное однообразие дискретных единиц. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых оснований, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. У всех организмов биологическая энергия запасается в виде богатой энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах дизоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), способной к саморепродукции. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК).
Клеточный уровень. Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным. В истории жизни на нашей планете был такой период (первая половина протерозойской эры ~ 2000 млн. лет назад), когда все организмы находились на этом уровне организации. Из таких организмов состояли все виды, биоценозы и биосфера в целом.
Тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. Большое сходство между всеми организмами сохраняется на тканевом уровне.
Органный уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. (Всего лишь шесть основных тканей входят в состав органов всех животных и шесть основных тканей образуют органы у растений).
Организменный уровень. На организменном уровне обнаруживается чрезвычайно большое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка (клеток, тканей, органов), а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов растений. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов (организмы, особи), имеющих свои отличительные черты.
Популяционнно-видовой уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. Популяция – это недоорганизменная живая система, которая является элементарной единицей эволюционного процесса; в ней начинаются процессы видообразования. Популяция входит в состав биоценозов.
Биоценотический уровень. Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.
Биосферный уровень. Совокупность биогеоценозов составляют: биосферу и обуславливают все процессы, протекающие в ней.

Таким образом, мы видим, что вопрос о структурных уровнях в биологии имеет некоторые особенности по сравнению с его рассмотрением в физике. Эта особенность состоит в том, что изучение каждого уровня организации в биологии ставит своей главной целью объяснение феномена жизни. Действительно, если в физике деление на структурные уровни материи в достаточной степени условно (критериями здесь являются масса и размеры), то уровни материи в биологии отличаются не столько размерами или уровнями сложности, но главным образом, закономерностями функционирования.

Действительно, если, например, исследователь изучил физико-химические свойства биологического объекта и его структуру, но не установил его биологического назначения в целостной системе, это будет означать, что изучен ещё один определенный объект, но не уровень живой материи.

Ещё одна особенность структуризации живой материи состоит в иерархической2 соподчиненности уровней. Это означает, что низшие уровни как единое целое входят в высшие. Эта концепция структуризации получила название «многоуровневой иерархической матрешки».

Важно отметить, также, что число выделяемых в биологии уровней зависит от глубины профессионального изучения мира живого.

Контрольные вопросы.

Дайте определение биологии. Что является предметом изучения биологии?
Назовите основные методы биологии.
Перечислите основные классификации биологических наук.
Дайте характеристику традиционной (натуралистской) биологии.
В чем заключаются особенности физико-химической биологии?
Что изучает молекулярная биология?
Перечислите основные экспериментальные методы физико-химической биологии.
Что изучает эволюционная биология?
Что такое теоретическая биология? Перечислите основные предпосылки (теоретические положения) ее создания.
Что такое биологическая система?
Назовите три основных системных свойства живого.
Перечислите основные качества живых систем.
В чем заключается открытость живых систем?
Поясните утверждение: «Живые системы являются самоуправляющимися и самоорганизующимися».
В чем заключается раздражимость живых систем?
«Единственный способ дать определение живому - …»(продолжите).
В чем заключается особенность структурных уровней в биологии по сравнению со структуризацией материи в физике?
В чем заключается концепция многоуровневой иерархической «матрешки»?
Перечислите структурные уровни организации живого.
Что такое популяция?
Что такое биогеоценоз? Экологическая система?

studfiles.net

3.Уровни организации живых систем

Таблица 2

Основная группа или ступень	Уровень
Биологическая микросистема	Молекулярный Клеточный
Биологическая мезосистема	Тканевый Органный Организменный
Биологическая макросистема	Популяционно-видовой Биоценотический Биосферный

Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня:

· характер клеточного уровня организации определяется молекулярным; · характер организменного – клеточным; · популяционно-видовой – организменным и т.д.

1. Молекулярный уровень.Молекулярный уровень несет отдельные, хотя и существенные признаки жизни. На этом уровне обнаруживается удивительное однообразие дискретных единиц. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых оснований, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. У всех организмов биологическая энергия запасается в виде богатой энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах дизоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), способной к саморепродукции. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК).

2. Клеточный уровень.Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным. В истории жизни на нашей планете был такой период (первая половина протерозойской эры ~ 2000 млн. лет назад), когда все организмы находились на этом уровне организации. Из таких организмов состояли все виды, биоценозы и биосфера в целом.

3. Тканевый уровень.Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. Большое сходство между всеми организмами сохраняется на тканевом уровне.

4. Органный уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. (Всего лишь шесть основных тканей входят в состав органов всех животных и шесть основных тканей образуют органы у растений).

5. Организменный уровень.На организменном уровне обнаруживается чрезвычайно большое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка (клеток, тканей, органов), а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов растений. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов (организмы, особи), имеющих свои отличительные черты.

6. Популяционно-видовой уровень.Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. Популяция – это недоорганизменная живая система, которая является элементарной единицей эволюционного процесса; в ней начинаются процессы видообразования. Популяция входит в состав биоценозов.

7. Биоценотический уровень.Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.

8. Биосферный уровень.Совокупность биогеоценозов составляют: биосферу и обуславливают все процессы, протекающие в ней.

Ещё одна особенность структуризации живой материи состоит в иерархической [2] соподчиненностиуровней. Это означает, что низшие уровни как единое целое входят в высшие. Эта концепция структуризации получила название «многоуровневой иерархической матрешки».

К началу документа

Контрольные вопросы

1. Дайте определение биологии. Что является предметом изучения биологии? 2. Назовите основные методы биологии. 3. Перечислите основные классификации биологических наук. 4. Дайте характеристику традиционной (натуралистской) биологии. 5. В чем заключаются особенности физико-химической биологии?

6. Что изучает молекулярная биология? 7. Перечислите основные экспериментальные методы физико-химической биологии. 8. Что изучает эволюционная биология? 9. Что такое теоретическая биология? Перечислите основные предпосылки (теоретические положения) ее создания. 10. Что такое биологическая система?

11. Назовите три основных системных свойства живого. 12. Перечислите основные качества живых систем. 13. В чем заключается открытость живых систем? 14. Поясните утверждение: «Живые системы являются самоуправляющимися и самоорганизующимися». 15. В чем заключается раздражимость живых систем?

16. «Единственный способ дать определение живому - …»(продолжите). 17. В чем заключается особенность структурных уровней в биологии по сравнению со структуризацией материи в физике? 18. В чем заключается концепция многоуровневой иерархической «матрешки»? 19. Перечислите структурные уровни организации живого. 20. Что такое популяция? 21. Что такое биогеоценоз? Экологическая система?

Литература

1. Тулинов В.Д., Недельский Н.Ф., Олейников Б.И. Концепции современного естествознания, М.: МУПК, 1995. 2. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание М.: Агар, 1995. 3. Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания, М.: Учпедиз, 1995. 4. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания, М.: ИМПЭ, 1998. 5. Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. – М.: Высшая школа, 1998.

[1] Хиральность – зеркальная асимметрия молекул. Молекулы, из которых образовано живое вещество, могут быть только одной ориентации – «левой» или «правой». Например, молекула ДНК имеет вид спирали, и эта спираль всегда правая.

[2]Иерархия – расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему

К началу документа

Права на распространение и использование курса принадлежат Уфимскому Государственному Авиационному Техническому Университету

studfiles.net

Уровни организации живой материи | Info-Farm.RU

Уровни организации живой материи — иерархически соподчиненные уровне организации биосистем, отражающие уровни их осложнения. Чаще всего выделяют шесть основных структурных уровней жизни: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный. В типичном случае каждый из этих уровней является системой из подсистем низшего уровня и подсистемой системы более высокого уровня.

Следует подчеркнуть, что построение универсального списка уровней биосистем невозможна. Выделять отдельный уровень организации целесообразно в том случае, если на нем возникают новые свойства, отсутствующие у систем более низкого уровня. Например, феномен жизни возникает на клеточном уровне, а потенциальное бессмертие — на популяционном. При исследовании различных объектов или различных аспектов их функционирования могут выделяться различные наборы уровней организации. Например, у одноклеточных организмов клеточный и организменный уровень совпадают. При изучении пролиферации (размножения) клеток многоклеточного уровня может быть необходимым выделение отдельных тканевого и органного уровней, так как для ткани и для органа могут быть характерны специфические механизмы регуляции исследуемого процесса.

Одним из выводов, вытекающих из общей теории систем является то, что биосистемы разных уровней могут быть подобные в своих существенных свойствах, например, принципах регуляции важных для их существования параметров

Молекулярный уровень организации жизни

Это специфические для живых организмов классы органических соединений (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и т.д.), их взаимодействие между собой и с неорганическими компонентами, роль в обмене веществ и энергии в организме, хранении и передаче наследственной информации. Этот уровень можно назвать начальным, наиболее глубинным уровнем организации живого. Каждый живой организм состоит из молекул органических веществ-белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров, находящихся в клетках. Связь между молекулярным и следующим за ним клеточным уровнем обеспечивается тем, что молекулы — это тот материал, из которого созданы надмолекулярные клеточные структуры. Только изучив молекулярный уровень можно понять, как протекали процессы зарождения и эволюции жизни на нашей планете, каковы молекулярные основы наследственности и процессов обмена веществ в организме. Ведь именно на молекулярном уровне происходит преобразование всех видов энергии и обмен веществ в клетке. Механизмы этих процессов также универсальные для всех живых организмов.

Компоненты

Молекулы неорганических и органических соединений
Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и т.д.)

Основные процессы

Объединение молекул в особые комплексы
Осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде
Копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации

Науки, ведущих исследования на этом уровне

Биохимия
Биофизика
Молекулярная биология
Молекулярная генетика

Клеточный уровень организации жизни

Представленный свободноживущими одноклеточными организмами и клетками, входящих в многоклеточные организмы.

Компоненты

Комплексы молекул химических соединений и органеллы клетки.

Основные процессы

Биосинтез, фотосинтез
Регулирования химических реакций
Деление клетки
Привлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистеме

Науки, ведущих исследования на этом уровне

Генная инженерия
Цитогенетика
Цитология
Эмбриология Геология

Тканевый уровень организации жизни

Тканевый уровень представлен тканями, объединяющих клетки определенного строения, размеров, расположения и подобных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с багатоклитиннистю. 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 меристематическая, защитную, основную и ведущую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

Научные дисциплины, которые осуществляют исследования на этом уровне: гистология.

Органный уровень организации жизни

Органный уровень представлен органами организмов. В простейших пищеварения, дыхания, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. В более совершенных организмов являются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация защищаемой в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

Организменный уровень организации жизни

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

Компоненты

Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточных организмов

Основные процессы

Обмен веществ (метаболизм)
Раздражительность
Размножение
Онтогенез
Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности
Гомеостаз

Науки, ведущих исследования на этом уровне

Анатомия
Биометрия
Морфология
Физиология
Гистология

Популяционно-видовой уровень организации жизни

Представленный в природе огромным разнообразием видов и их популяций.

Компоненты

Группы родственных особей, объединенных определенным генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой

Основные процессы

Генетическая своеобразие
Взаимодействие между лицами и популяциями
Накопление элементарных эволюционных преобразований
Осуществление микроэволюции и выработки адаптации к изменяющейся среде

Видообразования

Увеличение биоразнообразия

Науки, ведущих исследования на этом уровне

Генетика популяций
Теория эволюции
Экология

Биогеоценотический уровень организации жизни

Представленный разнообразием природных и культурных экосистем во всех средах жизни.

Компоненты

Популяции различных видов
Факторы среды
Пищевые сети, потоки веществ и энергии

Основные процессы

Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающих жизнь
Движимое равновесие между живыми оганизмамы и абиотической средой (гомеостаз)
Обеспечение живых организмов условиям проживания и ресурсами (пищей и убежищем)

Науки, ведущих исследования на этом уровне

Биогеография
Биогеоценология
Экология

Биосферный уровень организации жизни

Представленный выше глобальной формой организации биосистем — биосферой.

Компоненты

Биогеоценозы
Антропогенное воздействие

Основные процессы

Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты
Биологический круговорот веществ и энергии
Активная биогеохимическая участие человека во всех процессах биоферы, ее хозяйственная и этнокультурная деятельность

Науки, ведущих исследования на этом уровне

Экология
- Глобальная экология
- Космическая экология
- Социальная экология

info-farm.ru

Молекулярный уровень

1. Какое строение имеет молекула ДНК?

2. Какие типы молекул РНК вам известны? Каковы их функции?

3. Какую роль выполняют в организме витамины?

Молекулярный уровень

1. Какие процессы исследуют ученые на молекулярном уровне?

2. Что понимается под универсальностью молекул биополимеров?

3. Какую роль играют ферменты в клетке?

Молекулярный уровень

1. Какие вещества называются белками?

2. В чем заключается принцип комплементарности?

3. Какое строение имеет молекула АТФ?

Молекулярный уровень

1. На основании чего вирусы относят к живым организмам?

2. От каких факторов зависит скорость ферментативных реакций?

3. Что общего и какие различия в строении молекул ДНК и РНК?

Молекулярный уровень

1. Почему большинство ферментов при высокой температуре теряет свои свойства?

2. Какое строение имеют вирусы?

3. Какие вещества относятся к липидам?

Молекулярный уровень

1. Какой состав и строение имеют молекулы углеводов?

2. Какие функции выполняют липиды?

3. Что такое денатурация белка?

Молекулярный уровень

1. Какое строение имеет нуклеотид?

2. Какую функцию выполняет АТФ?

3. Какие вещества называют катализаторами?

Молекулярный уровень

1. Какие органические вещества вам известны?

2. Какие элементы преобладают в составе живых организмов?

3. Какие функции выполняют углеводы в живых организмах?

Экосистемный уровень

1. Какие из известных вам сообществ и экосистем имеют более или менее четкие границы?

2. Что такое ярусность растительного сообщества?

3. Какое значение имеют редкие виды?

Экосистемный уровень

1. Какую роль в сообществе играют автотрофные организмы?

2. От чего зависит плодородие сельскохозяйственного участка?

3. В чем заключается главная особенность экологической сукцессии?

Экосистемный уровень

1. Что объединяет различные организмы, жизнь которых проходит на одной территории?

2. Что такое пищевая цепь и пищевая сеть? В чем их значение?

3. Что такое перевернутая пирамида численности?

Экосистемный уровень

1. Какие факторы неживой природы влияют на растительный и животный мир сообщества?

2. Как распределено живое население по ярусам в экосистеме леса?

3. Какие факторы увеличивают видовое богатство сообщества?

Экосистемный уровень

1. Назовите виды растений и животных, занимающих смежные трофические уровни и находящихся в единой пищевой цепи.

2.Что такое первичная продукция?

3. Назовите главные типы сукцессионных изменений.

Экосистемный уровень

1. Какие свойства сообщества характеризует разнообразие видов?

2. Приведите пример пищевой цепи в морском сообществе.

3. Какую роль в сообществе играют гетеротрофные организмы?

Экосистемный уровень

1. В чем различия между первичной и вторичной сукцессиями?

2. Какому правилу подчиняется изменение скорости потока энергии по пищевой цепи?

3. Какие организмы называют продуцентами?

Экосистемный уровень

1. Какими факторами определяется продолжительность сукцессии?

2. Какую роль играют леса в биосфере?

3. Как изменяется плодородие в различных географических зонах Земли?

Организменный уровень

1.В чем недостаток полового размножения?

2. Где развивается зародыш млекопитающих?

3. В чем суть правила единообразия гибридов первого поколения?

Организменный уровень

1. Нарисуйте схему скрещивания гибридов первого поколения

2. Всегда ли по фенотипу можно определить генотип?

3. Чем доминирование отличается от эпистаза?

Организменный уровень

1. Перечислите способы вегетативного размножения у высших растений.

2. Чем начинается и чем заканчивается эмбриональный период развития?

3. Что называется наследственностью?

Организменный уровень

1. Какие гены называются аллельными?

2. Что такое дигибридное скрещивание?

3. В чем суть и биологическое значение перекреста?

Организменный уровень

1. От чего зависит пол ребенка у человека?

2. Что такое изменчивость?

3. Сформулируйте закон чистоты гамет.

Организменный уровень

1. Какие хромосомы называют половыми?

2. Какие признаки называются сцепленными с полом?

3. Какие мутации встречаются чаще: полезные или вредные?

Организменный уровень

1. Перечислите методы селекционной работы.

2. Почему теоретической основой селекции является генетика?

3. Какие виды мутаций вы знаете?

Организменный уровень

1. Приведите примеры пород животных, выведенных человеком.

2. Чем можно искусственно увеличить число мутаций?

3. Что такое гетерозис?

Организменный уровень

1. Часто ли в природе встречается моногибридное скрещивание?

2. Зная фенотип, можно ли угадать фенотип?

3. Какие виды бесполого размножения вы можете назвать?

Организменный уровень

1. Что такое моногибридное скрещивание?

2. Исходно зная генотип, можно ли предсказать фенотип?

3. Сколько аутосом у мушки дрозофилы?

Организменный уровень

1. Все ли живые существа способны к размножению?

2. В чем значение биогенетического закона?

3. Что такое гибрид?

Организменный уровень

1. Чем начинается и чем заканчивается постэмбриональный период развития?

2. Приведите примеры животных с прямым и непрямым развитием.

3. В чем преимущество полового размножения перед бесполым?

Организменный уровень

1. Каким растениям присуще двойное оплодотворение?

2. Чем массовый отбор отличается от индивидуального?

3. Почему большинство сортов культурных растений погибнет без человека?

Организменный уровень

1. Какие факторы могут неблагоприятно сказаться на развитии плода?

2. Какие системы органов образуются из эктодермы?

3. Что такое зигота?

Организменный уровень

1. Каково значение генетики для медицины?

2. Что собой представляют хромосомы?

3. В чем основные различия между модификациями и мутациями?

Организменный уровень

1. Как устроен сперматозоид?

2. Где происходит оплодотворение у млекопитающих?

3. Сколько групп крови у человека?

Популяционно-видовой уровень

1. Что такое вид?

2. Почему биологические виды существуют в форме популяций?

Популяционно-видовой уровень

1. В чем состоит практическое значение изучения популяций?

2. Назовите наиболее крупные систематические категории организмов?

Популяционно-видовой уровень

1. Какие виды растений или животных вы знаете?

2. Какие свойства могут характеризовать популяцию, как группу организмов?

Популяционно-видовой уровень

1. Какова цель классификации организмов?

2. Что такое двойное название видов?

Популяционно-видовой уровень

1. Какие критерии вида вам известны?

2. Что такое популяция?

Популяционно-видовой уровень

1.Что называют систематическими категориями?

2. Почему современная классификация называется естественной?

Популяционно-видовой уровень

1. Сколько видов обитает на нашей планете?

2. Какая наука изучает жизнь популяций?

Популяционно-видовой уровень

На примере вида кошка домашняя охарактеризуйте критерии вида, раскройте сущность каждого из них.

Популяционно-видовой уровень

Какой из факторов определяет единство популяции и ее относительную обособленность?

Популяционно-видовой уровень

Как исторически складывалось представление о биологическом виде? Работы какого биолога являются основополагающими?

Клеточный уровень

Вариант № 13

1. Каковы функции центриолей в клетке?

2. Какие безъядерные организмы вам известны?

3. Что такое споры? Какова их роль?

Клеточный уровень

Вариант № 14

1. Охарактеризуйте строение прокариот.

2. Что такое ферменты? Какова их роль?

3. Почему Солнце – главный источник энергии на Земле?

Клеточный уровень

Вариант № 15

1. За счет чего получают энергию гетеротрофы?

2. Каков КПД гликолиза? Клеточного дыхания?

3. Какие черты делают эвглену зеленую похожей на животное и на растение?

Клеточный уровень

Вариант № 16

1. Что такое метаболизм?

2. Какие связи называются макроэргическими?

3. За счет чего получают энергию автотрофы?

Клеточный уровень

Вариант № 17

1. В каких частях растений обычно происходит процесс фотосинтеза?

2. Какие питательные вещества необходимы животным?

3.Из чего состоят белки?

Клеточный уровень

Вариант № 18

1. Какие организмы относятся к хемосинтетикам?

2. Какие питательные вещества необходимы растениям?

3. В чем различие между сапрофитами и паразитами?

Клеточный уровень

Вариант № 19

1. Откуда берется кислород, выделяемый в процессе фотосинтеза?

2. Что такое аминокислота?

3. Что такое транскрипция и трансляция?

Клеточный уровень

Вариант № 20

1. В чем смысл световой и темновой фазы фотосинтеза?

2. Что такое полисома?

3. Как размножается амеба?

Клеточный уровень

Вариант № 21

1. Какие фазы включает в себя митоз?

2. Что такое редупликация ДНК?

3. Перечислите важнейшие органоиды клетки?

Клеточный уровень

Вариант № 22

1. Что происходит в интерфазу для подготовки деления клетки?

2. Как работают транспортные РНК?

3. Сколько аминокислот входит в состав белков живых организмов?

Клеточный уровень

Вариант № 23

1. Может ли бактерия питаться голозойным путем?

2. В какой фазе происходит деление цитоплазмы клетки?

3. Какие организмы на Земле питаются гетеротрофно?

Клеточный уровень

Вариант № 24

1. Для чего клетка может использовать поглощаемые ею вещества?

2. В каких клетках АТФ больше всего?

3. Какими способами клетка может питаться?