Иерархические уровни организации жизни – клетка молекула атом

Иерархические уровни организации жизни. Элементарные единицы, элементарные явления и проявления главных свойств жизни на различных уровнях ее организации.

1.Молекулярный уровень. Он представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке. Компоненты:

Молекулы неорганических и органических соединений

Объединение молекул в особые комплексы, осуществляющие кодирование и передачу генетической информации.

2.Клеточный уровень. Основная единица – клетка, является самостоятельно функционирующий биологической единицей. Отдельные органоиды в составе клетки имеют характерное строение и выполняют определенную функцию. У одноклеточных организмов все жизненные процессы проходят в одной клетке. У многоклеточных организмов одна клетка не может существовать как отдельный организм, но она является элементарной структурной единицей организма. Только на этом уровне возможны реализация генетической информации и процессы биосинтеза. Для одно­клеточных организмов этот уровень совпадает с организменным;

3.Тканевой уровень. Тканевый уровень представлен тканями, объединяющими клетки определённого 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 дифференцировки клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). На этом уровне происходит специализация клеток. Компоненты: Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма.Основные процессы:специализация клеток, их дифференцировка.

4.Органный уровень представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счёт различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счёт разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, заключающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

5. Организменный уровень. Он представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий. Компоненты:

Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма. Основные процессы:

· Обмен веществ (метаболизм)

· Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности

6.Популяционно-видовой уровень Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций. Компоненты: Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой. Основные процессы:

· Взаимодействие между особями и популяциями

· Накопление элементарных эволюционных преобразований

· Осуществление микроэволюции и адаптация к изменяющейся среде

7.Биогеоценотический уровень. Он представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни. Компоненты:

· Популяции различных видов

· Пищевые цепи, потоки веществ и энергии

· Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь

· Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз)

· Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем)

8.Биосферный уровень. Онпредставлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой. Компоненты:

· Активное взаимодействие живых и неживых веществ планеты

· Биологический глобальный круговорот веществ и энергии

· Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность

Биологические (живые) системы – особый этап развития и формы движения материи. Общая теория систем, теория биологических систем. Организация открытых биологических систем в пространстве и во времени (хронобиология).

Живые системы — особый этап развития и форма движения материи. Их основные свойства: специфический химический состав, пространственно-временная организация, обмен веществ, энергии и информации, саморегуляция и гомеостаз, самовоспроизведение, наследственность, изменчивость, развитие, раздражимость, движение. Живая система — открытая, саморегулирующаяся, самовоспроизводящаяся система. Элементами клетки как целостной системы являются молекулы, ее части и органоиды, связанные между собой; элементами организма — клетки, ткани, органы и системы органов; элементами вида — особи и популяции; элементами биосферы — все живые организмы, связанные со средой обитания и образующие биогеоценозы.

Основы концепции общей теории систем были заложены в середине прошлого столетия Людвигом фон Берталанфи. Именно он разработал общую теорию систем. Она охватывает все объекты природы и общества. Теория выделяет биологические, социальные, космические, физические, экономические и прочие системы, объединяющиеся в три крупные категории: микромир, макромир и мегамир. К микромиру относятся элементарные частицы и атомы, к макромиру — все, от молекул до океанов и материков, к мегамиру — космические объекты. Макромир включает и живые системы.

Открытые биологические системы — это совокупность постоянно взаимодействующих живых элементов, выстроенная в определенном иерархическом порядке и открытая в той или иной степени для обмена с окружающей средой. Признаки: Единый химический состав. Все природные объекты построены из одних и тех же молекул. Наследственность — свойство передавать особенности строения и функционирования из поколения в поколение. Изменчивость — свойство приобретать в течение жизни новые характеристики и навыки. Рост и развитие. Представляют собой направленное необратимое изменение. Выделяют индивидуальное и историческое развитие живых систем, называемые онтогенезом и филогенезом соответственно. Раздражимость (рефлексы, таксисы) — свойство реагировать на стимулы и изменения окружающей среды. Дискретность. Любая живая система состоит из отдельных, но взаимодействующих элементов, образующих иерархическую структуру. Саморегуляция. Существуют внутренние механизмы поддержания гомеостаза, способствующие выживаемости системы. Саморегуляция основана на принципе отрицательной обратной связи. Ритмичность. Усиление и ослабление различных процессов через равные промежутки времени.

Читать еще:  Болезни глаз у хомяков и их лечение

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Уровни организации живого

В настоящее время выделяют следующие уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биосферный. 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 получивших название биологических молекул.

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.).

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 4 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.

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).

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. 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.Главнейшая специфическая черта этого уровня заключается в том, что с него начинается жизнь. Этот уровень представлен клетками, действующими в качестве самостоятельных организмов (бактерии, простейшие), а также клетками многоклеточных организмов. 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.

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 эукаритов 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.

Читать еще:  Китайская хохлатая собака пуховая стрижка фото Ростов

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 митохондрий 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.

Тканевый уровеньпредставлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью (пояснить на примере выхода растений на сушу). 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, покровную, механическую, проводящую, основную и выделительную ткани.

Органный уровень.Представлен органами организмов. Орган – это обособленная совокупность тканей и отдельных клеток, выполняющих определенную функцию в пределах живого организма.

У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляется 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 (филогенетич. процесс обособления головы у билатерально-симметричных животных и включение в её состав органов, расположенных у предков в др. частях тела), 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. Вид может быть представлен от одной до многих тысяч популяций, которые приурочены к различным местообитаниям и занимают различные экологические ниши. Виды представляют собой результат эволюции и характеризуются сменяемостью. Ныне существующие виды не похожи на виды, существовавшие в прошлом (на примере женщин в прошлом и современности). Вид является 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 уровень (глобальный).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.

3. Иерархия живого в биосфере

Органический мир целостен, т.к. составляет систему взаимосвязанных частей, в тоже время он дискретен, т. к. состоит из дискретных единиц организмов или особей. Каждый организм одновременно и целостная, и дискретная система. В биологии ХХ века сложились представления об уровнях организации как конкретном выражении упорядоченности, являющейся одной из основ живого. На всех уровнях организации жизни проявляются все основные свойства живой материи, хотя на каждом из уровней характер их проявления имеет качественные особенности.

Все многообразие организмов разделяется на две группы — прокариоты и эукариоты.

К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, не имеют оформленного ядра, генетический материал (ДНК) находится прямо в цитоплазме и не окружен ядерной мембраной, отсутствуют митохондрии, центриоли, пластиды.

Эукариоты (растения, грибы, слизевики и животные) имеют типичный ядерный аппарат. Среди них как одноклеточные, так и многоклеточные организмы.

Таблица 1. Основные различия между прокариотами и эукариотами

Читать еще:  Растение аконит фото и его применение – акониты травянистые многолетники с эффективными цветками

Иерархические уровни организации живой материи

I .Молекулярный (молекулярно — генетический) уровень

· начальный (самый низкий) уровень организации живого

· универсален для всех царств живой природы

· с этого уровня начинаются обмен веществ и превращение энергии, изменчивость, передача наследственной информации и др.

· основная масса химических элементов представлена С , Н , N , О — 98 %

· является жизненным субстратом для всех животных , растений , вирусов и представлен :

а ) 20 видами одних и тех же аминокислот , образующих всё многообразие белков

б ) 5 одинаковых азотистых оснований , образующих нуклеиновые кислоты — ДНК , РНКхранение изменение и реализация наследственной информации

в ) липидами ( жирами )

д ) аденозинтрифосфорная кислота — АТФ — аккумулятор биологической энергии

· выделенные из клеток биологические молекулы являются неживыми

· элементарная единица — ген

· элементарное явление — генетическая конвариантная редупликация ( самовоспроизведение ) ДНК

· механизм осуществления элементарного явления — матричный синтез

· обуславливает возможность некоторых изменений информации гена — генные мутации

II .Субклеточный уровень

· элементарная структура — клеточные компоненты — органоиды

· элементарное явление — функциональная активность органоидов

III . Клеточный уровень

· Клеткаэлементарная самостоятельная структуро-функциональная единица, характерная для всех живых организмов ( прокариот и эукариот ), единица размножения и развития

· в структуре и функция клеток растений и животных нет принципиальных различий

· с этого уровня начинается жизнь ( возможность матричного синтеза биополимеров)

· обеспечивает структуры , процессы , энергетику и химические субстраты для реализации генетической информации

· элементарное явление — реакции клеточного метаболизма — основа потоков энергии, вещества и информации , которые возможны только на клеточном уровне

· характерная особенность клеточного уровня — специализация клеток и раздражимость

· клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным

IV . Тканевый уровень

· Тканьсовокупность клеток и межклеточных элементов с одинаковым типом происхождения и организаци ( строения , размеров , расположения и функций )

· возник в ходе эволюционного развития вместе с многоклеточностью

· у многоклеточных организмов образуется в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток

· ткани сходны на уровне многоклеточных животных — 5 основных тканей и растений — 6 основных тканей

· совместно функционирующие клетки , относящиеся к разным тканям , образуют органы

V. Органный уровень

Орган структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей ( часть многоклеточного организма , выполняющая определённые функции

· у более совершенных организмов имеются системы органов

VI .Организменный уровень

· элементарная структура — особьэлементарная единица жизни(представлена одноклеточными и многоклеточными организмами растительной и животной природы)

· происходит от одного зачатка (зиготы , споры , части другого организма)

· элементарное явление — закономерное изменение организма в процессе индивидуального развития (онтогенеза) — рост , дифференциация , интеграция частей , возможные только на этом уровне

· воплощение фенотипа на основе генотипа (декодирование и реализация наследственной информации)

· существует в виде огромного разнообразия форм (более миллиона видов животных и около 500 тысяч видов растений)

· вне особей жизни в природе не существует

· осуществляется саморегуляция гомеостаза с помощью нервной и эндокринной систем

· подвержен действию эволюционных и экологических факторов

VII . Популяционно-видовой уровень

· элементарная единицапопуляциясовокупность свободно скрещивающихся особей одного вида образующих относительно изолированную самовоспроизводящуюся , территориальную открытую генетическую систему надорганизменного порядка

· популяция — элементарная единица эволюционного процесса (в ней начинаются процессы видообразования)

· Вид совокупность популяций , занимающая определённый ареал , особи которых способны к скрещиванию с образованием плодовитого потомства ( генетически стабильная система )

VIII .Биогеоценотический уровень (экосистемны )

· элементарная структура —биоценозисторически сложившиеся , устойчивые сообщества популяций разных видов , связанных между собойи окружающей неживой природой обменом веществ , энергии и информации (биогеоценоз в случае учёта физических факторов)

· на этом уровне осуществляются вещественно-энергетические круговороты , связанные с жизнедеятельностью организмов (элементарное явление)

· биогеоценозы составляют биосферу и обуславливают все процессы , происходящие в ней

IX .Биосферный уровень (глобальный)

· Биосферачасть атмосферы , литосферы и гидросферы , занятая живыми организмами или следами их деятельности

· самый высокий уровень организации живого ( живых систем )

· объединяет все вещественно-энергетические круговороты в единый глобальный , планетарный круговорот веществ и энергии

Общие замечания

· на всех уровнях жизнь представляет из себя открытую систему , условием существования которой является непрерывный поток энергии и материи

· для молекулярного и субклеточного ( надмолекулярного ) уровней окружающей средой является внутренняя среда клетки

· для клеток , тканей и органов — внутренняя среда организма (внешняя живая и неживая среда на этих уровнях воспринимается опосредованно , т.е. через изменение внутренней среды)

· для организмов и их сообществ среду составляют другие организмы и условия неживой природы

· между различными уровнями организации живого существует диалектическое единство ( при переходе от одного уровня к другому связан с сохранением функциональных механизмов предшествующих уровней и сопровождается возникновением новых структур и функций )

· представление о биологической форме существования материи складывается только при комплексном изучении явлений жизни на всех уровнях

Источники:

http://cyberpedia.su/11×5720.html
http://studopedia.ru/18_31676_zhizn-ee-osnovnie-formi—chasa.html
http://infopedia.su/17x6e4d.html

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector
×
×