Site icon Учить — ум точить.

Помощь в изучении биологии. ЗАНЯТИЕ 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИЗНИ.

Примерное время на чтение статьи: 46 минуты

МНОГООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ.

Современная биология – комплексная система знаний, включающая в себя большое количество самостоятельных биологических наук. Познание жизни на различных уровнях ее организации, изучение различных свойств организмов и объектов живого, а также разнообразие используемых методов исследования позволяют выделить большое количество биологических дисциплин: молекулярную биологию, цитологию, гистологию, анатомию, физиологию, зоологию, ботанику и др. единые закономерности, характерные для всего живого и раскрывающие сущность жизни, ее формы и развитие, составляют предмет общей биологии.

Любая биологическая система является динамической— в ней постоянно протекает множество про­цессов, часто сильно различающихся во времени. В то же время это открытые системы, условием существования которых служит обмен энергией, веществом и ин­формацией как между частями системы (или подсистемами), так и с окружающей средой. Важнейшая особенность биосистем заключается в том, что такой обмен осу­ществляется под контролем специальных меха­низмов реализации генетической информации и внутреннего управления, к-рые позволяют из­бежать «термодинамической смерти» пу­тём использования энергии, извлекаемой из внешней среды. Устойчивость стационар­ных состояний биосистем (сохранение постоян­ства внутренних характеристик на фоне неста­бильной или изменяющейся внешней сре­ды), а также способность их к переходу из одного состояния в другое (свойство неустойчивости стационарных состояний биосистем) обеспечиваются многообразными механизмами саморегуляции.

Биологические системы возникли на Земле при определенных условиях и являются одной из форм существования материи. Первые живые существа появились на нашей планете более 3,6—3,8 млрд лет назад. От этих ранних форм образовалось множество видов организмов. В ходе длительного эволюционного процесса на Земле возникло около 30 тыс. видов простейших, 2,5 млн ви-дов животных, более 600 тыс. видов растений, более 100 тыс. видов грибов и множество микроорганизмов. Их классификацией — объединением в группы по сходству строения и жизнедеятельности — занимается биологическая дисциплина, называемая систематикой. В настоящее время ученые выделяют неклеточные и клеточные формы жизни.

В отличие от неживой природы жизнь представляет собой особую форму существования материи — биологическую.  Всем живым организмам присущи определенные свойства, которые также называют критериями живых систем.

СВОЙСТВА ЖИВЫХ СИСТЕМ.

Особенности химического состава. Живые существа состоят из тех же атомов, что и неживая природа, однако эти элементы образуют в организме сложные молекулы, не встречающиеся в неживой природе. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород. Эти элементы участвуют в образовании  сложных органических молекул. Подавляющее большинство органических молекул окружающей среды представляют собой продукты жизнедеятельности организмов.

Для каждого живого организма характерно самообновление, которое связано с постоянным обменом веществ и энергии, и в основе которого лежит особенность хранить и использовать биологическую информацию в виде уникальных информационных молекул: белков и нуклеиновых кислот.

Живые системы резко отличаются от неживых объектов своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью. В то же время любой компонент биологической системы дискретен и целостен, т.е. состоит из отдельных, тесно связанных взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.

Структурная сложность живого начинается с гигантских полимерных молекул и продолжается на уровне клеток многоклеточных организмов и надорганизменных сообществ. Основные свойства живого проявляются на каждом уровне организации, причем их осуществление на менее сложном уровне организации является необходимой посылкой функционирования процессов на более высокоорганизованном уровне (например, самовоспроизведение на уровне многоклеточного организма невозможно без репликации молекул ДНК, деления клеток и т.д.). Взаимосвязь нижележащих и вышележащих уровней организации живого отражает иерархичность (соподчиненность) организации живого и лежит в основе биологической формы движения материи. Биологические системы образуются из объединения множества компонентов в более крупные структурно-функциональные единицы, обладающие новыми свойствами, не встречающимися по отдельности у входящих в них составных частей. Например, такие свойства популяции (элементарной надорганизменной общности), как длительное в течение многих поколений существование в среде, генофонд, возрастной и половой состав, рождаемость, смертность и др., отсутствуют у отдельных составляющих их особей.

Таким образом, живые организмы резко отличаются от объектов неживой природы не только своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью, но и сущностью протекающих в них процессов. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства. Живое представляет собой особую ступень развития материи.

  • Живые системы проявляют общие свойства, отличающие их от объектов неживой природы.
  • Обменные процессы в живом веществе биосферы обеспечивают гомеостаз — постоянство структурно-функциональной организации системы.
  • Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение, передачу и реализацию наследственной информации во всех клетках.
  • В основе процессов метаболизма лежат взаимодействия органических молекул друг с другом.

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ.

Живая природа представляет собой сложно организованную иерархическую систему. На основании особенностей проявления свойств живого все многообразие органического мира — единой биологической системы — можно свести к нескольким структурным уровням, располагаемым в порядке от низшего к высшему. Каждый уровень характеризуют наиболее значимые биологические явления, протека-ющие на данном уровне.

Молекулярно-генетический уровень. 

Живая система состоит из нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и прев-ращение энергии, передача наследственной информации и др. Элементарные генетические процессы (репликация ДНК, транскрипция, репарация, рекомбинации, мутации ДНК, трансляция РНК и др.), начинающиеся на этом уровне, лежат в основе развития и жизни организма, обеспечивают его адаптации к среде.

Клеточный уровень.

Элементарные единицы живого (клетки) осуществляют реакции клеточного метаболизма, перенос генетической информации между клеточными поколениями, дифференцируются и специализируются на выполнении разнообраз-ных функций. В клетках сосредоточена информация о синтезе веществ, определяющих специфику проявлений жизни и обеспечивающих функционирование систем всех уровней. Способность клеток к делению лежит в основе воспроиз-водства живых систем. Клеточные системы — ткани и органы обеспечивают тканевые реакции в виде регенерации, иммунного ответа, воспаления и др.

Тканевый уровень.

В многоклеточном организме клетки объединяются в группы — ткани, которые участвуют в формировании орга-нов. Ткань животных представляет собой совокупность клеток различных типов и межклеточного вещества, объе-диненных выполнением общих функций. Например, кровь включает в себя клеточные элементы — эритроциты, лей-коциты и тромбоциты, а межклеточным веществом служит плазма.

Органный уровень.

Любой орган живого организма образован несколькими типами тканей. Он занимает соответствующее место в организме и выполняет целый ряд определенных функций. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань — дерму, которые вместе выполняют целый ряд функций.

Системный уровень.

В любом живом организме органы объединяются в системы органов (сердечно-сосудистую, мочеполовую, пищеварительную, дыхательную и др.).

Онтогенетический (организменный) уровень

Характеризуется развитием организма на основе генетической информации, полученной от родителей, способного к самостоятельному существованию в среде. Особь является элементарной самостоятельной единицей, способной к обмену веществ с окружающей средой.    

Популяционно-видовой уровень.

Популяционно-видовой уровень образуют особи одного вида. Объединение особей в популяции, а популяций в виды по степени генетического и экологического единства приводит к появлению новых свойств и особенностей в живой природе, отличных от свойств молекулярно-генетического и онтогенетического уровней. Обмен генетической информацией в процессе воспроизводства последующих поколений лежит в основе микроэволюции — возникновения адаптаций и формирования новых видов. Популяции и виды как надорганизменные образования способны к существо-ванию в течение многих поколений и к самостоятельному эволюционному развитию.

Биогеоценотический уровень.

Другое название этого уровня экосистемный. Популяции разных видов образуют в биосфере Земли надвидовые сообщества — биоценозы. Целостность биоценозов поддерживается системой межвидовых связей: пищевых, пространственных и др. Экосистемы характеризуются относительно устойчивыми круговоротами веществ и потоков энергии, специфичными для данной местности.

Биосферный уровень.

Биосфера представляет собой глобальную экосистему Земли, в которой геохимические и энергетические превраще-ния определяются суммарной активностью всех живых организмов. Биогеоценозы Земли образуют в совокупности биосферу нашей планеты, взаимосвязаны глобальным круговоротом веществ и энергии. Человечество составляет неотъемлемую часть биосферы и представляет собой социальную систему, которая предъявляет к среде широкий круг различных требований, прогрессивно возрастающих по мере развития науки, техники и культуры.

Органические молекулы составляют основную массу сухого вещества клетки. Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение, передачу и реализацию наследственной информации во всех клетках. В основе процессов метаболизма лежат взаимодействия органических молекул друг с другом.

Вопросы для самопроверки:

Exit mobile version