7.3. Уровни организации живой природы
Уровень организации живой материи – это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерархии живого. Выделяют следующие уровни организации живой материи.
- Молекулярный (молекулярно-генетический). Он включает в себя способ существования и самовоспроизводства сложных информационных органических молекул, высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, вирусы, плазмиды, нуклеиновые кислоты и др.
- Субклеточный (надмолекулярный). На этом уровне живая природа организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
- Клеточный. На этом уровне живая природа представлена клетками, т.е. элементарной структурной и функциональной единицей живого.
- Органо-тканевый. На этом уровне живая природа организуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган – часть многоклеточного организма, выполняющая определенную функцию или функции.
- Организменный (онтогенетический). На этом уровне живая природа представлена организмами. Организм (особь, индивид) – неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.
- Биоценотический. На этом уровне живая природа образует биоценозы – совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.
- Биогеоценотический. На этом уровне живая природа формирует биогеоценозы – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
- Биосферный. На этом уровне живая природа формирует биосферу – оболочку Земли, преобразованную деятельностью живых организмов.
7.4. Свойства живых систем
- Клеточное строение. Все живые организмы, кроме вирусов, имеют клеточное строение.
- Обмен веществ (метаболизм) и энергозависимость. Живые организмы являются открытыми системами, они зависят от поступления в них из внешней среды веществ и энергии. Живые существа способны использовать два вида энергии – световую и химическую, и поэтому признаку делятся на две группы: фототрофы (организмы, использующие для биосинтеза световую энергию – растения, цианобактерии) и хемотрофы (организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций окисления неорганических соединений – нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др.). В зависимости от источников углерода живые организмы делят на автотрофы (организмы, способные создавать органические вещества из неорганических – растения, цианобактерии), гетеротрофы (организмы, использующие в качестве источника углерода органические соединения – животные, грибы и большинство бактерий) и миксотрофы (организмы, которые могут как синтезировать органические вещества из неорганических, так и питаться готовыми органическими оединениями (насекомоядные растения, представители отдела эвгленовых водорослей и др.).
- Подготовительный этап заключается в расщеплении сложных углеводов до простых: глюкозы, жиров до жирных кислот и глицерина, белков — до аминокислот.
- Бескислородный этап дыхания – гликолиз, в результате которого глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты (ПВК); в итоге образуется АТФ (из 1 моль глюкозы). У анаэробов или у аэробов при недостатке кислорода протекает брожение.
- Кислородный этап – дыхание, т.е. полное окисление ПВК осуществляется в митохондриях эукариот в присутствии кислорода и включает две стадии: цепь последовательных реакций — цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) и цикл переноса электронов; в итоге образуется 36 АТФ (из 1 моль глюкозы).
- Саморегуляция (гомеостаз). Живые организмы обладают способностью поддерживать гомеостаз – постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов.
- Наследственность. Живые организмы способны передавать неизменными признаки и свойства из поколения в поколение с помощью носителей информации – молекул ДНК и РНК.
- Изменчивость. Живые организмы способны приобретать новые признаки и свойства. Изменчивость создает разнообразный исходный материал для естественного отбора, т.е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природных условиях, что в свою очередь приводит к появлению новых форм жизни и новых видов организмов.
- Самовоспроизведение (размножение). Живые организмы способны размножаться – воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению осуществляются смена и преемственность поколений.
- Принято различать два основных типа размножения: бесполое и половое.
- Индивидуальное развитие (онтогенез). Каждой особи свойствен онтогенез – индивидуальное развитие организма от зарождения до конца жизни (смерти или нового деления). Развитие сопровождается ростом.
- Эволюционное развитие (филогенез). Живой материи в целом свойствен филогенез – историческое развитие жизни на Земле с момента ее появления до настоящего времени.
- Адаптации. Живые организмы способны адаптироваться, т.е. приспосабливаться к условиям окружающей среды.
- Ритмичность. Живые организмы проявляют ритмичность жизнедеятельности (суточную, сезонную и др.).
- Целостность и дискретность. С одной стороны, вся живая материя целостна, определенным образом организована и подчиняется общим законам; с другой — любая биологическая система состоит из обособленных, хотя и взаимосвязанных элементов. Любой организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т.е. обособленных или отграниченных в пространстве, но тесно связанных и взаимодействующих между собой, частей, образующих структурно-функциональное единство.
- Иерархичность. Начиная с биополимеров (белков и нуклеиновых кислот) и заканчивая биосферой в целом, все живое находится в определенной соподчиненности. Функционирование биологических систем на менее сложном уровне делает возможным существование более сложного уровня.
- Негэнтропия. Согласно второму закону термодинамики, все процессы, самопроизвольно протекающие в изолированных системах, развиваются в направлении понижения упорядоченности, т.е. возрастания энтропии. В то же время по мере роста и развития живые организмы, наоборот, усложняются, что, что не противоречит второму закону термодинамики, поскольку живые организмы представляют собой открытые системы. Организмы питаются, поглощая при этом энергию извне, выделяют в окружающую среду тепло и продукты жизнедеятельности, наконец, погибают и разлагаются. По образному выражению Э. Шредингера, «организм питается отрицательной энтропией». Совершенствуясь и усложняясь, организмы вносят хаос в окружающий их мир.
Источник
Уровни организации живой природы
Вся жизнь на Земле упорядочена и имеет сложную иерархию от простого к сложному – уровни организации живой природы.
Уровни
Первый уровень в структурной организации живой материи молекулярный. Молекулы – мельчайшей частицы вещества, состоящей из атомов. Молекулы не являются живыми системами в отличии от клетки. К наукам, изучающим живое на молекулярном уровне, относятся биохимия и молекулярная биология. В живых телах молекулы образуют клетки, из которых в многоклеточных организмах строятся ткани и органы. Организмы, взаимодействуя между собой, образуют более сложные надорганизменные уровни. Наивысшим уровнем организации живой материи на Земле является биосфера. Подробное описание уровней организации живой природы представлено в таблице.
Элементы системы
Атомы и ионы, молекулы органических и неорганических соединений, биополимеры – ДНК, РНК, белки, полисахариды.
Обмен веществ и превращение энергии, передача генетической информации.
Органоиды (органеллы) клетки, комплексы химических соединений.
Синтез и распад органических соединений, транспорт химических веществ, рост и размножение, раздражимость.
Специфичные клетки, межклеточное вещество.
Специализация клеток и выполнение ими соответствующих функций.
Разнотипные ткани, образующие органы.
Работа органов в зависимости от назначения: движение, газообмен, возбудимость, пищеварение и т.д.
Системы органов, образующие многоклеточный организм – отдельную функциональную структуру животного или растительного происхождения. У одноклеточных организмов уровень совпадает с клеточным.
Наследственность, изменчивость, саморегуляция, рост и развитие, размножение.
На уровне популяций начинаются эволюционные процессы: естественный отбор, борьба за существование (взаимодействие особей между собой и с окружающей средой), адаптация к изменяющимся условиями др.
Популяции разных видов, факторы среды
Круговорот веществ и поток энергии
Биогеоценозы, деятельность человека (ноосфера)
Биогенная миграция атомов, воздействие человека на биосферу.
Каждый уровень организации имеет свои закономерности. Для изучения отдельного уровня выделены специализированные направления биологии. Например, начальный уровень изучают молекулярная биология и биохимия, клетку исследует цитология, ткани – гистология, популяции и их взаимодействие с окружающей средой – экология.
Одноклеточные и многоклеточные
Все организмы по своей структуре делятся на два типа:
- одноклеточные – состоят из одной клетки;
- многоклеточные – состоят из множества взаимосвязанных клеток.
Одноклеточные организмы ограничены оболочкой, под которой находится цитоплазма с органоидами – функциональными частицами клеток. Одноклеточные организмы схожи по строению и функциям с клетками многоклеточных организмов. Однако могут самостоятельно существовать, выполняя функции целого организма.
Представители одноклеточных организмов:
которые читают вместе с этой
- растения (эукариоты) – хламидомонада, хлорелла, эвглена зеленая;
- животные (эукариоты) – амёба, инфузории;
- грибы (эукариоты) – дрожжи;
- бактерии (прокариоты) – кишечная палочка, кокки.
Многоклеточные – более сложно организованные организмы. Наиболее примитивные – губки, самые сложные – млекопитающие.
В отличие от одноклеточных многоклеточные организмы имеют больше уровней организации. Клетки в многоклеточном организме специализированы и выполняют определенные функции, образуя ткани и органы. Однако вне зависимости от сложности строения все организмы взаимодействуют с окружающей средой и являются частью более сложных уровней организации живой материи (популяций, экосистем, биосферы).
Свойства организмов
Всех представителей биосферы (одноклеточных и многоклеточных) объединяют свойства живых организмов:
- размножение;
- обмен веществ;
- зависимость от энергии;
- рост;
- развитие;
- раздражимость;
- наследственность;
- изменчивость.
Кроме того, живые организмы имеют единый химический состав. Основные элементы живой материи – азот, кислород, углерод, водород. Из них формируются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
Что мы узнали?
Из урока 9 класса биологии узнали об основных уровнях живой природы. Тема включала краткое описание иерархии живой природы, особенностей многоклеточных и одноклеточных организмов, а также отличительные свойства живых организмов.
Источник