Сущность и субстрат жизни уровни организации живого кратко

Обновлено: 06.07.2024

Биология - сложная наука, которая не только изучает организмы животных, растений, грибов на уровне отдельных субъектов, но и пытается заглянуть за эту субъектность, объединяя организмы в определенные группы, которые затем становятся единицами изучения ученых.

Также ученые стремятся рассмотреть отдельные составляющие организма, проследить взаимодействие этих составляющих друг на друга и их влияние на отдельный субъект. Изучая внутренние органы животных, исследователи пытаются понять, как один орган влияет на другой (например, как головной мозг регулирует деятельность остальных органов).

То есть биология пытается развить представление о целостности живой природы на основе анализа и синтеза, поэтому учеными были выделены уровни организации живых организмов для понимания устройства и взаимодействия всего живого и неживого.

Уровни организации жизни - это иерархически соподчиненные уровни организации биосистем, то есть низшие уровни подчинены высшим. Они отражают степень усложнения различных биосистем.

Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня, то есть характер клеточного уровня организации определяется молекулярным, характер организменного- клеточным уровнем.

Например, сердце формируется благодаря особому строению и функциям мышечных клеток, которое было определено их молекулярным строением.

Деление живого на уровни весьма условно, оно просто отражает системный подход в изучении природы.

Каждый отдельный уровень изучает соответствующий отдел науки о живом: молекулярной биологии, цитологии, генетики, анатомии, физиологии, экологии и других наук.

Выделяют три большие группы уровней организации:

суборганизменный
организменный (или онтогенетический)
надорганизменный

Суборганизменный уровень включает, в свою очередь, пять уровней: атомарный, молекулярный, субклеточный, клеточный, тканевый, органный.

Тканевый и органный уровни чаще всего объединяют в один - тканево-органный.

Организменный (или онтогенетический) уровень- это сам организм.

Надорганизменный уровень включает в себя три подуровня: популяционно- видовой, биогеоценотический, биосферный.

Мы с вами изучим основные уровни организации живых систем:

молекулярный
клеточный
тканевый
органный
организменный
популяционно-видовой
биогеоценотический
биосферный

Суборганизменные уровни организации

1. Молекулярный уровень организации жизни

Молекулярный уровень можно назвать первым и наименьшим, но именно он является определяющим в строении и функции последующих уровней организации, то есть это как бы основа всех дальнейших уровней.

Формируют этот уровень молекулы белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, которые сами по себе вне клеточных структур не являются живыми, но именно они создают надмолекулярные клеточные структуры, в которых проявляются отдельные, но очень важные признаки жизни.

Именно на молекулярном уровне происходят различные биохимические реакции, а реализация наследственной информации происходит благодаря молекулам ДНК и РНК . Механизмы этих процессов универсальные для всех живых организмов.

Благодаря изучению молекулярного уровня можно понять, как протекали процессы зарождения и эволюции жизни на нашей планете, каковы молекулярные основы наследственности, основы последовательных биохимических реакций в организме.

Компоненты молекулярного уровня: молекулы неорганических и органических соединений, молекулярные комплексы химических соединений (клеточная мембрана или мембраны ядра).

Основные процессы молекулярного уровня:

объединение молекул в особые комплексы
осуществление упорядоченных физико-химических реакций
копирование (редупликация) ДНК, кодирование и передача генетической информации

Науки, ведущие исследования на этом уровне:

биохимия
биофизика
молекулярная биология
молекулярная генетика

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Атомный (элементарный) уровень: на нем рассматривается роль отдельных химических элементов в живом организме (Fe, F, I, Se, Na).

Субклеточный уровень образован органеллами клетки (митохондриями, хлоропластами, рибосомами, лизосомами), ядром, хромосомами и другими субклеточными структурами.

На уровне субклеточных (надмолекулярных) структур ученые изучают строение и функции органелл, а также других включений клетки

2. Клеточный уровень организации жизни

Единицей этого уровня является клетка (клетки бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов (мукор, дрожжи), клеток многоклеточных организмов)).

Клетка- это структурная и функциональная единица всего живого.

Именно на этом уровне прослеживаются все признаки живого (размножение, рост, обмен веществ, раздражение и другие признаки).

Клетка также является минимальной единицей живого, способной к самостоятельному существованию либо в виде одноклеточных организмов, либо в тканях многоклеточного организма.

Если говорить об организмах одноклеточных, то к таковым мы можем отнести бактерии и простейшие (амеб, эвглен, инфузорий), среди грибов к одноклеточным относятся дрожжи и мукор.

Если рассматривать многоклеточных организмов, то количество клеток в их организме может быть очень велико, и эти клетки могут сильно отличаться по строению, хоть и находятся в одном организме. Например, посмотрим на нервную и мышечную клетки человека:

Вне клетки жизни нет. Такие организмы, как вирусы, подтверждают это правило, потому что они могут проявлять признаки живого и реализовывать свою наследственную информацию только тогда, когда попали в живую клетку.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Стволовыми клетками называются незрелые клетки особого типа, способные развиваться во все виды клеток, составляющих различные ткани организма.

Стволовые клетки в организме находятся как бы в спящем состоянии, у них замедлен обмен веществ.

Они являются резервом организма в случае возникновения различных стрессовых ситуаций (травмы, ранения, болезни).

Также стволовые клетки необходимы для непрерывно происходящей в организме физиологической регенерации (замена старых клеток на новые).

Ученые полагают, что из стволовых клеток в отдаленной перспективе можно будет выращивать практически любую ткань, что может помочь лечению многих заболеваний.

Компоненты клеточного уровня: комплексы молекул химических соединений и органеллы клетки.

Основные процессы клеточного уровня:

биосинтез, фотосинтез, энергетический обмен, митоз, мейоз
регулирование химических реакций
деление клетки
привлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистеме

Науки, ведущие исследования на клеточном уровне:

цитология
генная инженерия
цитогенетика
эмбриология
микробиология

3. Тканевый уровень организации жизни

Единицей этого уровня является ткань.

Ткань- это совокупность клеток и межклеточного вещества, объединенных общностью происхождения, строения и выполняемых функций.

Ткани возникли в ходе эволюционного развития вместе с многоклеточностью организмов.

В ходе онтогенеза ткани образуются на ранних стадиях эмбрионального развития благодаря дифференциации клеток.

Дифференциация клеток- процесс, в результате которого клетка становится специализированной, то есть приобретает химические, морфологические и функциональные особенности, свойственные только для нее.

У животных различают несколько типов тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная.

У растений выделяют следующие виды тканей: образовательная, основная (фотосинтезирующая), проводящая (флоэма, ксилема), покровная, механическая.

На этом уровне происходит специализация клеток.

Компоненты тканевого уровня: клетки и межклеточная жидкость.

Основные процессы тканевого уровня: процессы, характерные для того или иного вида тканей (гомеостаз, регенерация).

Наука, ведущая исследования на тканевом уровне:

4. Органный уровень организации жизни

Составляют этот уровень органы многоклеточных организмов.

Орган- это обособленная часть организма, имеющая определенную форму, строение, расположение и выполняющая конкретную функцию.

Орган чаще всего образован несколькими видами тканей, среди которых одна (две) преобладает.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

У простейших организмов, конечно же, нет тканей и органов, так как они состоят всего из одной клетки, но функции пищеварения, дыхания, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл в их клетках.

Организменный уровень организации жизни

Все живое на Земле существует в виде обособленных субъектов- особей, которые формируют организменный уровень.

При изучении одноклеточных организмов ученые отмечают то, что особью является каждая отдельная клетка, например, бактерия, простейшие (амеба, инфузория, эвглена), то есть это организмы, которые одновременно могут представлены и клеточным и организменным уровнем организации.

Также на этом уровне рассматривают и многоклеточные организмы: растения, животные, грибы.

Компоненты органного уровня: клетки одноклеточных; клетки и ткани, из которых образованы органы многоклеточных организмов.

Основные процессы органного уровня:

раздражительность
размножение
рост и развитие
нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности
гомеостаз

Науки, ведущие исследования на органном уровне:

анатомия
биометрия
морфология
физиология
гистология

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Биометрия- система распознавания людей по одной или более физическим или поведенческим чертам (трёхмерная фотография лица или тела, образец голоса, отпечатки пальцев, рисунок вен руки, группа крови, специальное фото роговицы глаза и так далее).

К примеру, в Китае активно используется технология распознавания лиц в различных областях, начиная от оплаты покупок до общественной безопасности.

Все живое происходит только из живого, а всякая организация, присущая живому, возникает только из другой подобной организации.

Сущность жизни заключается в ее самовоспроизведении, в основе которого лежит координация физических и химических явлений и которое обеспечивается передачей генетической информации от поколений к поколениям. Именно эта информация обеспечивает самовоспроизведение и саморегуляцию живых существ.

Жизнь — это качественно особая форма существования материи, связанная с воспроизведением. Явления жизни представляют собой форму движения материи, высшей по сравнению с физической и химической формами его существования.

Выделяют понятия:

Живое построено из тех же химических элементов, что и неживое (кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, натрий, калий, кальций и другие элементы). В клетках они находятся в виде органических соединений. Однако организация и форма существования живого имеет специфические особенности, отличающие живое от предметов неживой природы.

Субстратом жизни являются нуклеопротеиды. Они входят в состав ядра и цитоплазмы клеток животных и растений. Из них построены хроматин (хромосомы) и рибосомы. Они обнаружены на протяжении всего органического мира — от вирусов до человека. Все живые системы содержат нуклеопротеиды. Нуклеопротеиды являются субстратом жизни лишь тогда, когда они находятся в клетке, функционируют и взаимодействуют там. Вне клеток (после выделения из клеток) они являются обычными химическими соединениями.

Следовательно, жизнь есть, главным образом, функция взаимодействия нуклеиновых кислот и белков, а живым является то, что содержит самовоспроизводящую молекулярную систему в виде механизма воспроизводства нуклеиновых кислот и белков.

Как живое, так и неживое построены из молекул, которые изначально являются неживыми. Тем не менее живое резко отличается от неживого. Причины этого глубокого различия определяются свойствами живого, а молекулы, содержащиеся в живых системах, называют биомолекулами.

Свойства живого

целостность и дискретность

рост и развитие, обмен веществ и энергии

наследственность и изменчивость

движение, внутренняя регуляция

специфичность взаимоотношений со средой.

Самовоспроизведение (репродукция).

повторяется в неисчислимых количествах генераций, причем генетическая информация о самовоспроизведении закодирована в молекулах ДНК.

На молекулярном уровне самовоспроизведение происходит на основе матричного синтеза ДНК, которая программирует синтез белков, определяющих специфику организмов. На других уровнях оно характеризуется чрезвычайным разнообразием форм и механизмов, вплоть до образования специализированных половых клеток (мужских и женских). Важнейшее значение самовоспроизведения заключается в том, что оно поддерживает существование видов, определяет специфику биологической формы движения материи.

Специфичность организации. Единицей организации (структуры и функции) является клетка. В свою очередь клетки специфически организованы в ткани, последние — в органы, а органы — в системы органов. Организмы специфически организованы в популяции, а популяции -в биоценозы. Последние вместе с абиотическими факторами формируют биогеоценозы (экологические системы), являющиеся элементарными единицами биосферы.

Упорядоченность структуры. Проявляется в образовании молекулярных и надмолекулярных структур.

Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. В отличие от неживых объектов упорядоченность структуры живого происходит за счет внешней среды. При этом в среде уровень упорядоченности снижается.

Целостность (непрерывность) и дискретность (прерывность).

Жизнь целостна и в то же время дискретна как в плане структуры, так и функции.

- субстрат жизни целостен, т. к. представлен нуклеопротеидами, но в то же время дискретен, т. к. состоит из нуклеиновой кислоты и белка (соответственно).

- Репликация молекул ДНК является непрерывным процессом, однако она дискретна в пространстве и во времени, т. к. в ней принимают участие различные генетические структуры и ферменты.

- Организм представляет собой целостную систему, но состоит из дискретных единиц — клеток, тканей, органов, систем органов.

- Органический мир также целостен, поскольку существование одних организмов зависит от других, но в то же время он дискретен, состоя из отдельных организмов.

Рост и развитие.

Рост организмов происходит путем прироста массы организма за счет увеличения размеров и числа клеток. Он сопровождается развитием, проявляющимся в дифференцировке клеток, усложнении структуры и функций. В процессе онтогенеза формируются признаки в результате взаимодействия генотипа и среды.

Филогенез сопровождается появлением разнообразия организмов, органической целесообразностью.

Обмен веществ и энергии.

Благодаря этому свойству обеспечивается постоянство внутренней среды организмов и связь организмов с окружающей средой, что является условием для поддержания жизни организмов.

Живые клетки получают энергию из внешней среды в форме энергии света. В дальнейшем химическая энергия преобразуется в клетках для выполнения многих работ.

Между ассимиляцией (анаболизмом) и диссимиляцией (катаболизмом) существует диалектическое единство, проявляющееся в их непрерывности и взаимности.

Потенциальная энергия поглощаемых клетками углеводов, жиров и белков превращается в кинетическую энергию и тепло по мере превращения этих соединений. Замечательной особенностью клеток является то, что они содержат ферменты.

В живых клетках энергия, полученная из внешней среды, накапливается в виде АТФ

Наследственность и изменчивость. Наследственность обеспечивает материальную преемственность между родителями и потомством, между поколениями организмов, что в свою очередь обеспечивает непрерывность и устойчивость жизни. Основу материальной преемственности в поколениях и непрерывности жизни составляет передача от родителей к потомству генов, в ДНК которых зашифрована генетическая информация о структуре и свойствах белков. Характерной особенностью генетической информации является ее чрезвычайная стабильность.

Изменчивость связана с появлением у организмов признаков, отличных от исходных, и определяется изменениями в генетических структурах. Наследственность и изменчивость создают материал для эволюции организмов.

Раздражимость. Реакция живого на внешние раздражения является проявлением отражения, характерного для живой материи.

Факторы, вызывающие реакцию организма или его органа, называют раздражителями (свет, температура, звук, электрический ток, механические воздействия, пищевые вещества, газы, яды и др.).

У организмов, лишенных нервной системы (простейшие и растения), раздражимость проявляется в виде тропизмов, таксисов и настий.

Движение. Способностью к движению обладают все живые существа. Многие одноклеточные организмы двигаются с помощью особых органоидов. К движению способны и клетки многоклеточных организмов (лейкоциты, блуждающие соединительнотканные клетки и др.), а также некоторые клеточные органеллы. Совершенство двигательной реакции достигается в мышечном движении многоклеточных животных организмов, которое заключается в сокращении мышц.

Внутренняя регуляция. Процессы, протекающие в клетках, подвержены регуляции. На молекулярном уровне регуляторные механизмы существуют в виде обратных химических реакций, основу которых составляют реакции с участием ферментов, обеспечивающие замкнутость процессов регуляции по схеме синтез — распад — ресинтез. Синтез белков, включая ферменты, регулируется с помощью механизмов репрессии, индукции и позитивного контроля. Напротив, регуляция активности самих ферментов происходит по принципу обратной связи, заключающейся в ингибировании конечным продуктом. Известно также регулирование путем химической модификации ферментов. В регуляции активности клеток принимают участие гормоны, обеспечивающие химическую регуляцию.

Любое повреждение молекул ДНК, вызванное физическими или химическими факторами воздействия, может быть восстановлено с помощью одного или нескольких ферментативных механизмов, что представляет собой саморегуляцию. Она обеспечивается за счет действия контролирующих генов и в свою очередь обеспечивает стабильность генетического материала и закодированной в нем генетической информации.

Специфичность взаимоотношений со средой. Организмы живут в условиях определенной среды, которая для них служит источником свободной энергии и строительного материала.

Формами адаптивных реакций являются физиологический гомеостаз (способность организмов противостоять факторам среды) и гомеостаз развития (способность организмов изменять отдельные реакции при сохранении всех других свойств). Адаптивные реакции определяются нормой реакции, которая генетически детерминирована и имеет свои границы.

Между организмами и средой, между живой и неживой природой существует единство, заключающееся в том, что организмы зависят от среды, а среда изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Результатом жизнедеятельности организмов является возникновение атмосферы со свободным кислородом и почвенного покрова Земли, образование каменного угля, торфа, нефти и т. д.

Свойства, перечисленные выше, присущи только живому. Некоторые из этих свойств обнаруживаются и при исследовании тел неживой природы, однако у последних они характеризуются совершенно другими особенностями.

Между свойствами, характеризующими живое, существует диалектическое единство, проявляющееся во времени и пространстве на протяжении всего органического мира, на всех уровнях организации.

Уровни организации живой материи

В настоящее время выделяют несколько уровней организации живой материи.

Молекулярный.

Любая живая система проявляется на уровне функционирования биополимеров, построенных из мономеров. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

Существует три типа биологических полимеров:

полисахариды (мономеры – моносахариды)

белки (мономеры – аминокислоты)

нуклеиновые кислоты (мономеры – нуклеотиды)

Не менее важными для организма органическими соединениями являются также липиды.

Клетка является структурной и функциональной единицей живых организмов, она представляет собой саморегулирующуюся, самовоспроизводящуюся живую систему. Свободноживущих неклеточных форм жизни на Земле не существует.

Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.

Органы — это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций, среди которых наиболее значительная — защитная, т.е. функция отграничения внутренней среды организма от окружающей среды.

Организменный.

Многоклеточный организм представляет собой целостную систему органов, специализированных для выполнения различных функций.

Популяционно-видовой.

Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, эволюционные преобразования.

Биогеоценотический.

Биогеоценоз — совокупность организмов разных видов и факторов среды их обитания, объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.

Биосфера — система высшего порядка, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Клетка представляет собой обособленную, наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений.

Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм — одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных.

В природе ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы.

Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия.

Сущность жизни заключается в её самовоспроизведении, которое обеспечивается передачей генетической информации от поколения к поколению. Именно эта информация обеспечивает самовоспроизведение и саморегуляцию живых существ. Поэтому жизнь представляет собой форму движения материи высшую по сравнению с физической и химической формами её существования.

В современных определениях жизни обычно содержатся три постулата, отражающие сущность жизни:

жизнь есть особая форма движения материи;

жизнь есть обмен веществ и энергии в организме;

жизнь есть жизнедеятельность в организме.

В настоящее время считают, что субстратом жизни являются нуклеопротеиды

Дать полное определение жизни пока так и не удаётся, т. к., с одной стороны, живые организмы обладают рядом признаков, отсутствующих у большинства неживых систем, но, с другой стороны, среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому.

Уровни организации живой материи

1. Молекулярный – это уровень сложных органических веществ – белков и нуклеиновых кислот. На этом уровне происходят химические реакции обмена веществ (гликолиз, кроссинговер и т.п.), но молекулы сами по себе еще не могут считаться живыми.

2. Клеточный. На этом уровне возникает жизнь, потому что клетка – минимальная единица, обладающая всеми свойствами живого.

3. Органно-тканевой – характерен только для многоклеточных организмов.

4. Организменный – за счет нервно-гуморальной регуляции и обмена веществ на этом уровне осуществляется гомеостаз, т.е. сохранение постоянства внутренней среды организма.

5. Популяционно-видовой. На этом уровне происходит эволюция, т.е. изменение организмов, связанное с приспособлением их к среде обитания под действием естественного отбора. Наименьшей единицей эволюции является популяция.

6. Биогеоценотический (совокупность популяций разных видов, связанных между собой и окружающей неживой природой). На этом уровне происходит

* круговорот веществ и превращение энергии, а также

* саморегуляция, за счет которой поддерживается устойчивость экосистем и биогеоценозов.

7. Биосферный. На этом уровне происходит

* глобальный круговорот веществ и превращение энергии, а так же

* взаимодействие живого и неживого вещества планеты

Идея развития в естествознании: основные этапы становления. Теория эволюционного развития Ж.-Б. Ламарка. Принцип градации.

•Античность и Средневековье - формирование отдельных теоретических представлений о возможности развития и изменения материи, в том числе, живой;

•Эпоха Возрождения и раннее Новое время (XVII в.) – критика религиозной модели устройства мира, развитие представлений об изменчивости видов

•Новое время (XVIII век) – накопление эмпирических данных, свидетельствующих о развитии живой материи во времени, формирование гипотез, объясняющих эту изменчивость.

•Конец XVIII – начало XIX века – Ж.Б. Ламарк и его учение о градации.

Идея развития в естествознании: основные этапы становления

•2-я половина XIX в. - дарвиновский период: формирование классического дарвинизма и основных антидарвиновских направлений эволюционной мысли.

•Формирование и развитие синтетической теории эволюции – СТЭ (30-е - 50-е годы XX в.).

•Современный этап развития эволюционных представлений (60-е годы XX в. – начало XXI века).

Теория эволюционного развития Ж.-Б. Ламарка (1744 —1829)

•Жан-Батист Пьер Антуан де Моне, шевалье де Ламарк – создатель первой гипотезы о механизме эволюции.

•Его взгляды дали начало одной из влиятельных эволюционных концепций – ламаркизму.

Теория эволюционного развития Ж.-Б. Ламарка (1744 —1829)

•Центральное понятие – градация. Процесс градации – развитие от низших форм жизни к высшим.

•Причина градации – стремление живой природы к постоянному усложнению, совершенствованию организации.

•Организм изменяется в соответствии с воздействием внешней среды.

•Единица эволюции – особь.

В современных определениях жизни обычно содержатся три постулата, отражающие сущность жизни:

жизнь есть особая форма движения материи;

жизнь есть обмен веществ и энергии в организме;

жизнь есть жизнедеятельность в организме.

В настоящее время считают, что субстратом жизни являются нуклеопротеиды

Уровни организации живой материи

3. Органно-тканевой – характерен только для многоклеточных организмов.

* круговорот веществ и превращение энергии, а также

* саморегуляция, за счет которой поддерживается устойчивость экосистем и биогеоценозов.

7. Биосферный. На этом уровне происходит

* глобальный круговорот веществ и превращение энергии, а так же

* взаимодействие живого и неживого вещества планеты

•Конец XVIII – начало XIX века – Ж.Б. Ламарк и его учение о градации.

Идея развития в естествознании: основные этапы становления

•Формирование и развитие синтетической теории эволюции – СТЭ (30-е - 50-е годы XX в.).

•Современный этап развития эволюционных представлений (60-е годы XX в. – начало XXI века).

Теория эволюционного развития Ж.-Б. Ламарка (1744 —1829)

•Жан-Батист Пьер Антуан де Моне, шевалье де Ламарк – создатель первой гипотезы о механизме эволюции.

•Его взгляды дали начало одной из влиятельных эволюционных концепций – ламаркизму.

Теория эволюционного развития Ж.-Б. Ламарка (1744 —1829)

•Центральное понятие – градация. Процесс градации – развитие от низших форм жизни к высшим.

•Причина градации – стремление живой природы к постоянному усложнению, совершенствованию организации.

•Организм изменяется в соответствии с воздействием внешней среды.

Одна из основных задач общей биологии заключается в познании сущности жизни и всего живого на планете. На протяжении многих веков философы пытались понять, чем отличается живая материя от неживой. В этом уроке рассмотрим сущность жизни и основные свойства живых организмов. Познакомимся с уровнями организации живой материи.

План урока:

Сущность жизни и свойства живого

Многие столетия ученые пытались постичь сущность жизни и дать ей определение. Однако, многие понятия просто сводились к перечислению основных свойств живых организмов. Наиболее полное определение сущности жизни дал Фридрих Энгельс в 19 веке.

При внимательном изучении данного определения можно выявить два основных признака жизни:

Все тела имеют белковую природу;
Для живых организмов характерен обмен веществ с внешней средой.

Однако в настоящее время было сделано много открытий в биологии, поэтомупонимание сущности жизни значительно расширилось. Рассмотрим определение, которое появилось в современной науке.

В данном определении прослеживаются отличия от понимания сущности жизни в 19 веке. Фридрих Энгельс утверждал, что все тела имеют белковое происхождение. В современной науке известно, что молекулы какого-либо одного соединения не могут быть носителями жизни, а в состав живых существ входит целый комплекс органических и неорганических соединений. Данные вещества определяют химический состав организмов. Познакомимся с ним на рисунке.

Нужно обратить внимание, что всякое существо является сложной системой, обладающее определенными свойствами, отличающими их от неживой материи. Познакомимся с ними подробнее.

Одним из свойств всего живого считается обмен веществ. Даже Фридрих Энгельс в своем понимании сущности жизни указывал на обмен веществ как признак живого. Данное свойство является одним из условий существования жизни. Организмы в ходе обмена используют вещества и энергию среды обитания, а затем возвращают в биосферу продукты распада, а также энергию в форме тепла. Обмен веществ или метаболизм состоит из двух взаимосвязанных процессов: анаболизма и катаболизма. Познакомимся с ними на схеме.

Все реакции обмена веществ тесно переплетаются между собой, а также представляют две стороны единого процесса. Со временем в живом организме этот непрерывный обмен веществ и энергии угасает. С прекращением этого процесса не происходит питания и выделения, соответственно заканчивается и существование самого организма – он умирает.

Таким образом, реакции обмена веществ способствуют поддержанию постоянства химического состава организма и обеспечивают протекание всех процессов жизнедеятельности.

Достаточно важным свойством всего живого является саморегуляция. Этот признак организмы выработали в процессе длительной эволюции. Заключается оно в способности сохранять состав и признаки на относительно постоянном уровне независимо от условий среды. Саморегуляция обеспечивает поддержания постоянства внутренней среды живого организма, получившее название гомеостаза.

Рассмотрим механизм саморегуляции на примере колебания уровня глюкозы в крови человека.

Таким образом, многочисленные биохимические реакции осуществляются по принципу авторегуляции: недостаток поступления каких-либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает запасание этих веществ. Благодаря саморегуляции в живых организмах все химические компоненты поддерживаются на постоянном уровне.

Способность к самовоспроизведению или размножению является одним из обязательных свойств живых организмов.

Любой вид на Земле состоит из особей, которые рано или поздно перестают существовать. Самовоспроизведение живых организмов поддерживает длительное существование вида, а также всей биосферы в целом. Оно приводит к увеличению численности особей вида и способствует его расселению. Причем если животные способны расселяться самостоятельно, то растения не могут, так как для них не свойственно движение. Соответственно, размножение способствует царству растения расселиться на значительные территории и не исчезнуть с лица Земли.

При самовоспроизведении значительную роль играют такие свойства живого как наследственность и изменчивость.

Наследственность считается главным механизмом передачи информации о признаках, свойствах и функциях живых существ из поколения в поколение.

Носителем наследственной информации является ДНК, которая перед делением клетки удваивается. В результате дочерние клетки получают точную копию материнской ДНК, а вместе с ней ту же наследственную информацию, которая находится в генетическом коде.

Однако сходство родителей и потомков никогда не бывает полным. Так проявляется еще одно свойство живых организмов – изменчивость. Она противоположна наследственности и связана с появлением признаков, отличающих дочерний организм от материнского. К примеру, у одного вида божьих коровок может быть различная окраска, которая является следствием изменчивости живых организмов.

Мы уже рассмотрели механизм передачи наследственности. Так откуда же появляются новые, несвойственные организму признаки. Удвоенная молекула ДНК не всегда похожа наматеринскую. Поэтому небольшие сбои при копировании дают новую наследственную информацию, следствием этого является появление других свойств, часто полезных в изменяющихся условиях.

Благодаря наследственности и изменчивости все живое на планете шло по пути эволюции, приобретая полезные признаки и адаптируясь к внешней среде.

Для любого живого существа характерны развитие и рост. Организмы, возникающие вследствие размножения, наследуют не готовые качества, а только генетическую информацию и вероятность формирования конкретных признаков. Данная наследственная информация реализуется в процессе индивидуального развития живого существа.

При развитии организма происходит увеличение его количественных показателей – роста. Причем рост живых организмов это неотъемлемый признак онтогенеза, который хорошо прослеживается на рисунке.

Помимо онтогенеза все живое на Земле проходит процесс исторического развития – филогенез. Результатом данного процесса является многообразие существ на планете.

Всякий живой организм может отвечать на воздействие внешней среды, проявляющейся в какой-либо ответной реакции, получившей название раздражимость.

Благодаря такому свойству как раздражимость достигается уравновешивание живых существ с внешней средой, то есть они избирательно откликаются на внешнее влияние и активно приспосабливаются к окружающим условиям.

Уровни организации живой материи

Вся живая материя нашей планеты представлена отдельными особями, состоящими из определенных частей различных уровней – молекул, клеток, тканей, органов. Каждый организм считается частью всевозможных биологических систем – популяций, биоценозов, биосферы в целом.

На каждом уровне организации живой материи проявляются свои качественные особенности жизни. Остановимся подробнее на каждом уровне.

Начальным уровнем организации живой материи считается молекулярный. Он представлен молекулами органических веществ – белков, углеводов, липидов. Помимо этого молекулярный уровень живой материи включает аденозинфосфорные кислоты, которые являются источником энергии. Наследственная информация заключена в молекулах ДНК, а ее реализация осуществляется при участии молекул РНК.

Молекулы участвуют в росте и развитии организма, хранении и передачи наследственной информации, в обмене веществ и преобразовании энергии. Это является важной характеристикой молекулярного уровня организации живой материи.

Клеточный уровень организации считается первым, на котором проявляются признаки живой материи. Элементарной единицей всех существ является клетка. Соответственно клеточное строение характерно для всей живой материи на планете. Растительные и животные особи состоят из клеток, которые имеют черты сходства и различия.

Наиболее примитивные существа находятся только на клеточном уровне живой материи. Одна клетка в данном случае представляет собой организм, функционирующий как единое целое.

Очень интересно, что в истории нашей планеты был такой период, когда вся живая материя находилась на клеточном уровне организации. Такие существа являлись составными частями популяций, биоценозов, а также биосферы.

Организменный уровень организации живой материи представлен великим множеством существ. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов высших растений.

Элементарной единицей организменного уровня живой материи считается особь как отдельный организм с индивидуальными особенностями. Вне особей в природе жизнь не существует.

На данном уровне протекают процессы онтогенеза, организм функционирует как единая система, осуществляя саморегуляцию и поддерживая гомеостаз. Однако, для любого существа наступает момент прекращения работы всех процессов жизнедеятельности, следствием является биологическая смерть организма.

Популяционно-видовой уровень живой материи принципиально отличается от организменного. Во-первых, элементарной единицей данного уровня считается популяция, которая представляет собой совокупность особей определенного вида.

Во-вторых, организм на определенном этапе умирает, его продолжительность жизни заложена генетически. Популяция может развиваться довольно долго при подходящих условиях.

Помимо этого можно выделить ряд свойств характерных для популяционно-видового уровня живой материи. Познакомимся с ними на рисунке.

Популяция постоянно изменяется во времени, то есть участвует в эволюционном процессе. Данная единица является составной частью биогеоценозов.

Экосистемный уровень организации живой материи включает в себя совокупность популяций различных видов, находящихся в непрерывном взаимодействии друг с другом, а также с внешней средой.

Во всякой экосистеме постоянно происходит круговорот веществ, а также энергии, обусловленный жизнедеятельностью организмов. Все экосистемы планеты составляют биосферу.

Высшим уровнем организации является биосферный, который объединяет всю живую материю на планете. В биосфере выделяют несколько типов веществ, которые взаимосвязаны друг с другом.

Все процессы глобального масштаба протекают на биосферном уровне живой материи. Для предотвращения экологического кризиса важно знать механизм этих процессов и влияние деятельности человека на них.

Целостное представление о жизни можно получить только при комплексном изучении явлений, протекающих на всех уровнях.

57. СУЩНОСТЬ ЖИЗНИ, УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО

По современным научным представлениям жизнь – это процесс существования сложных биологических систем, состоящих из огромных органических молекул и способных к самовоспроизводству и поддерживанию своего существования в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой.

Как клетка, так и организм в целом представлены совокупностью упорядоченно взаимодействующих структур (органелл, клеток, тканей, органов), т. е. являются системами.

Живые организмы обладают признаками, отличающими их от неживой материи. Но среди них практически нет ни одного, который был бы присущ исключительно живому. Для описания жизни рассмотрим универсальные свойства живых организмов:

– обмен веществ и энергии. Все живые организмы извлекают, преобразуют и используют энергию окружающей среды и возвращают энергию окружающей среды, возвращают в биосферу преобразованную энергию (тепло, продукты распада);

– размножение (самовоспроизведение). Это обязательное и важнейшее свойство живых организмов. Длительное существование вида, преемственность между родителями и потомками – все это обеспечивается размножением;

– развитие. Под этим подразумевают необратимый, закономерно направленный процесс тесно взаимосвязанных количественных (рост, увеличение, число клеток) и качественных (созревание, старение) изменений особи с момента рождения до ее смерти;

– раздражимость (возбудимость). Свойство организмов реагировать на воздействия окружающей среды (раздражители) активной реакцией, которая помогает им выжить, называется раздражительностью;

– акторегуляцию (саморегуляция). Это способность живого организма сохранить свой состав и свойства на относительно постоянном уровне независимо от меняющихся условий среды. Кроме этого, для живых систем характерна высокая степень организации. Различают несколько структурно-функциональных уровней организации живой материи.

На молекулярном уровне рассматривается роль химических соединений, важных для поддержания жизнедеятельности организма (белков, жиров, углеводов).

На клеточном уровне изучается структурная организация клетки и физиолого-биохимические и структурно-функциональные связи между клетками в различных тканях и органах.

На тканевом и органном уровне изучаются те явления и процессы, которые происходят в особи, а также механизмы функционирования органов как систем, приспособленные изменения и поведение организмов в различных экономических условиях.

Популяционно-видовой уровень отличается от других уровней тем, что популяция при оптимальных условиях среды обитания способна развиваться неограниченно долго. Это принципиально отличается от продолжительности жизни живого организма, так как он умирает, исчерпав возможности своего развития, которые заложены в генетической информации.

Экосистемный (биосферно-биогенетический) уровень рассматривает взаимоотношения организма и среды, а также закономерности протекания энергетических круговоротов и тех процессов, которые протекают в экосистемах.

Читайте также: