Biologi. Generel biologi. 10. klasse. Grundlæggende niveau Sivoglazov Vladislav Ivanovich
3. Organiseringsniveauer for levende stof. Biologiske metoder
Husk!
Hvilke niveauer af organisering af levende stof kender du?
Hvilke videnskabelige forskningsmetoder kender du?
Niveauer af organisering af levende stof. Verden af levende væsener omkring os er en samling af biologiske systemer af forskellig grad af kompleksitet, der danner en enkelt hierarkisk struktur. Desuden skal det klart forstås, at sammenkoblingen af individuelle biologiske systemer, der tilhører samme organisationsniveau, danner et kvalitativt nyt system. En celle og mange celler, en organisme og en gruppe af organismer - forskellen er ikke kun i mængde. En samling af celler, der har en fælles struktur og funktion, er en kvalitativt ny formation - væv. En gruppe af organismer er en familie, en flok, en population, altså et system, der har helt andre egenskaber end en simpel mekanisk summering af flere individers egenskaber.
I evolutionsprocessen blev organiseringen af levende stof gradvist mere kompleks. Da et mere komplekst niveau blev dannet, blev det tidligere niveau, der opstod tidligere, inkluderet i det som en komponent. Derfor er niveauorganisering og evolution kendetegnene for den levende natur. I øjeblikket er livet som en særlig form for eksistens af stof repræsenteret på vores planet på flere niveauer af organisation (fig. 4).
Molekylær genetisk niveau. Uanset hvor kompleks organisationen af ethvert levende system er, er det baseret på samspillet mellem biologiske makromolekyler: nukleinsyrer, proteiner, kulhydrater samt andre organiske og uorganiske stoffer. Fra dette niveau begynder kroppens vigtigste livsprocesser: kodning og transmission af arvelig information, metabolisme, energiomdannelse.
Cellulært niveau. Cellen er den strukturelle og funktionelle enhed af alle levende ting. Eksistensen af en celle ligger til grund for reproduktion, vækst og udvikling af levende organismer. Der er intet liv uden for cellen, og eksistensen af vira bekræfter kun denne regel, fordi de kun kan realisere deres arvelige information i cellen.
Ris. 4. Niveauer for organisering af levende stof
Vævsniveau. Væv er en samling af celler og intercellulært stof, forenet af en fælles oprindelse, struktur og funktion. I dyreorganismer er der fire hovedtyper af væv: epitel-, binde-, muskel- og nervevæv. Planter er opdelt i pædagogiske, integumentære, ledende, mekaniske, grundlæggende og ekskretoriske (sekretoriske) væv.
Organ niveau. Et organ er en separat del af kroppen, der har en bestemt form, struktur, placering og udfører en bestemt funktion. Et organ er som regel dannet af flere væv, blandt hvilke en (to) dominerer.
Organisk (ontogenetisk ) niveau. En organisme er et integreret encellet eller flercellet levende system, der er i stand til uafhængig eksistens. En flercellet organisme dannes som regel af en samling af væv og organer. Eksistensen af en organisme sikres ved at opretholde homeostase (konstans af struktur, kemisk sammensætning og fysiologiske parametre) i processen med interaktion med miljøet.
Befolknings-art niveau. Population er en samling af individer af samme art, der lever i lang tid i et bestemt territorium, inden for hvilket tilfældig krydsning forekommer i en eller anden grad, og der er ingen væsentlige interne isolationsbarrierer; den er delvist eller fuldstændig isoleret fra andre populationer af arten.
En art er en samling af individer, der ligner hinanden i struktur, har en fælles oprindelse, krydser frit og producerer frugtbart afkom. Alle individer af samme art har den samme karyotype, lignende adfærd og optager et specifikt område.
På dette niveau opstår artsdannelsesprocessen, som sker under indflydelse af evolutionære faktorer.
Biogeocenotisk (økosystem ) niveau. Biogeocenosis er en historisk etableret samling af organismer af forskellige arter, der interagerer med alle faktorer i deres habitat. I biogeocenoser foregår cirkulationen af stoffer og energi.
Biosfære (global ) niveau. Biosfæren er et biologisk system af højeste rang, der dækker alle livsfænomener i atmosfæren, hydrosfæren og litosfæren. Biosfæren forener alle biogeocenoser (økosystemer) i et enkelt kompleks. Alle materiale- og energicyklusser forbundet med livsaktiviteten for alle levende organismer, der lever på Jorden, finder sted i den.
Livet på vores planet er således repræsenteret af selvregulerende og selvreproducerende systemer af forskellige rækker, åbne for stof, energi og information. Livs- og udviklingsprocesserne i dem sikrer eksistensen og interaktionen af disse systemer.
Hvert niveau af organisering af levende stof har sine egne specifikke træk, derfor er et vist niveau førende i enhver biologisk forskning som regel. For eksempel studeres celledelingsmekanismerne på celleniveau, og de vigtigste fremskridt inden for genteknologi er opnået på det molekylærgenetiske niveau. Men sådan en opdeling af problemer efter organisationsniveauer er meget betinget, fordi de fleste problemer i biologi på den ene eller anden måde vedrører flere niveauer samtidigt, og nogle gange alle på én gang. For eksempel påvirker evolutionsproblemer alle organisationsniveauer, og genteknologiske metoder implementeret på det molekylærgenetiske niveau er rettet mod at ændre hele organismens egenskaber.
Metoder til viden om levende natur. Ved at studere systemer af forskellig grad af kompleksitet bruger biologi en række forskellige metoder og teknikker. En af de ældste er observationsmetode, som den er baseret på beskrivende metode. Indsamling af faktuelt materiale og dets beskrivelse var de vigtigste metoder til forskning på det tidlige stadie af udviklingen af biologi. Men selv nu har de ikke mistet deres betydning. Disse metoder er meget brugt af zoologer, botanikere, mykologer, økologer og repræsentanter for mange andre biologiske specialiteter.
I det 18. århundrede blev meget brugt i biologien sammenlignende metode, hvilket gjorde det muligt, i processen med at sammenligne objekter, at identificere ligheder og forskelle mellem organismer og deres dele. Takket være denne metode blev grundlaget for taksonomien af planter og dyr lagt, og celleteorien blev skabt. Anvendelsen af denne metode i anatomi, embryologi og palæontologi bidrog til etableringen af den evolutionære teori om udvikling i biologi.
Historisk metode giver dig mulighed for at sammenligne eksisterende fakta med tidligere kendte data, for at identificere mønstre for udseende og udvikling af organismer, kompleksiteten af deres struktur og funktioner.
Af stor betydning for udviklingen af biologi var eksperimentel metode, dens første brug er forbundet med navnet på den romerske læge Galenus (2. århundrede e.Kr.). Galen var den første til at demonstrere nervesystemets deltagelse i tilrettelæggelsen af adfærd og i sansernes funktion. Denne metode begyndte dog først at blive brugt meget i det 19. århundrede. Et klassisk eksempel på anvendelsen af den eksperimentelle metode er I. M. Sechenovs arbejde om nervøs aktivitets fysiologi og G. Mendel om studiet af nedarvning af egenskaber.
I øjeblikket bruger biologer i stigende grad modelleringsmetode, som gør det muligt at gengive eksperimentelle forhold, som nogle gange er umulige at genskabe i virkeligheden. Ved hjælp af computermodellering er det for eksempel muligt at beregne konsekvenserne af at bygge en dæmning for et bestemt økosystem eller at genskabe udviklingen af en bestemt type levende organisme. Ved at ændre parametrene kan du vælge den optimale vej til udvikling af agrocenose eller vælge den sikreste kombination af medicin til behandling af en specifik sygdom.
Enhver videnskabelig forskning, der bruger forskellige metoder, består af flere faser. Først, som et resultat af observationer, indsamles data - data, på grundlag af hvilket de fremsatte hypotese. For at vurdere gyldigheden af denne hypotese udføres en række eksperimenter for at opnå nye resultater. Hvis hypotesen bekræftes, kan den blive teori, som omfatter visse regler Og love.
Ved løsning af biologiske problemer bruges en bred vifte af udstyr: lys- og elektronmikroskoper, centrifuger, kemiske analysatorer, termostater, computere og mange andre moderne enheder og værktøjer.
En reel revolution inden for biologisk forskning blev lavet med fremkomsten af elektronmikroskopet, hvor en stråle af elektroner bruges i stedet for en lysstråle. Opløsningen af et sådant mikroskop er 100 gange højere end for et lysmikroskop.
En type elektronmikroskop er et scanningsmikroskop. I den passerer elektronstrålen ikke gennem prøven, men reflekteres fra den og omdannes til et billede på en tv-skærm. Dette giver dig mulighed for at få et tredimensionelt billede af objektet under undersøgelse.
Gennemgå spørgsmål og opgaver
1. Hvorfor tror du, det er nødvendigt at skelne mellem forskellige niveauer af organisering af levende stof?
2. Liste og karakterisere niveauerne for organisering af levende stof.
3. Nævn de biologiske makromolekyler, der udgør levende systemer.
4. Hvordan kommer levende tings egenskaber til udtryk på forskellige organisationsniveauer?
5. Hvilke metoder til at studere levende stof kender du?
6. Kan en flercellet organisme ikke have væv og organer? Hvis du tror, det kan, så giv eksempler på sådanne organismer.
Ris. 5. Amøbe under et mikroskop
Tænke! Gør det!
1. Fremhæv hovedtrækkene i begrebet "biologisk system".
2. Er du enig i, at den beskrivende periode i biologi fortsætter ind i det 21. århundrede? Begrund dit svar.
3. Se på fig. 5. Bestem, hvilket billede der blev opnået ved hjælp af lysmikroskopi, hvilket billede blev opnået ved hjælp af elektronmikroskopi, og hvilket billede der var resultatet af et scanningsmikroskop. Forklar dit valg.
4. Fra tidligere kurser i biologi, fysik, kemi eller andre fag, så husk en teori (lov eller regel), som du kender godt. Prøv at beskrive hovedstadierne i dens (hans) dannelse.
5. Brug yderligere litteratur og internetressourcer til at forberede en præsentation eller et farverigt standpunkt om emnet "Moderne videnskabeligt udstyr og dets rolle i løsningen af biologiske problemer." Hvilket udstyr har du allerede stiftet bekendtskab med, mens du læste kurset "Mennesket og hans helbred"? Til hvilke formål bruges det? Kan medicinsk udstyr betragtes som biologisk? Forklar dit synspunkt.
Arbejde med computer
Der henvises til den elektroniske ansøgning. Studer materialet og udfør opgaverne.
Gentag og husk!
Planter
Udseendet af plantevæv og organer. Udseendet af væv og organer i udviklingen af planter var forbundet med adgang til jord. Alger har ikke organer eller specialiseret væv, da alle deres celler er under de samme forhold (temperatur, lys, mineralernæring, gasudveksling). Hver algecelle indeholder normalt kloroplaster og er i stand til fotosyntese.
Men efter at have nået land, befandt forfædrene til moderne højere planter sig i helt andre forhold: Planter skulle få ilt, der var nødvendigt for respiration, og kuldioxid brugt til fotosyntese fra luften og vand fra jorden. Det nye levested var ikke homogent. Der opstod problemer, som skulle løses: beskyttelse mod udtørring, absorption af vand fra jorden, skabelse af mekanisk støtte, bevarelse af sporer. Eksistensen af planter på grænsen mellem to miljøer - jord og luft - førte til fremkomsten af polaritet: den nederste del af planten, der styrtede ned i jorden, absorberede vand med mineraler opløst i det, den øverste del forblev på overfladen , fotosyntetiserede aktivt og forsynede hele planten med organiske stoffer. Sådan fremstod de to vigtigste vegetative organer af moderne højere planter - roden og skuddet.
Denne opdeling af plantekroppen i separate organer, komplikationen af deres struktur og funktioner, skete gradvist i processen med den lange udvikling af planteverdenen og blev ledsaget af en komplikation af vævsorganisation.
Det første, der dukkede op, var det dækkende væv, som beskyttede planten mod udtørring og beskadigelse. De underjordiske og overjordiske dele af anlægget skulle have været i stand til at udveksle forskellige stoffer. Vand med mineralsalte opløst i det steg op fra jorden, og organisk stof flyttede ned til de underjordiske dele af planten, der ikke var i stand til fotosyntese. Dette krævede udvikling af ledende væv - xylem og floem. I luften var det nødvendigt at modstå tyngdekraften og modstå vindstød - dette krævede udvikling af mekanisk væv.
I højere planter skelnes vegetative og generative (reproduktive) organer. De vegetative organer af højere planter er rod og skud, der består af stængel, blade og knopper. Vegetative organer giver fotosyntese og respiration, vækst og udvikling, absorption og transport af vand og mineralsalte opløst i det i plantekroppen, transport af organiske stoffer og deltager også i vegetativ formering.
Generative organer er sporangier, sporebærende aks, kogler og blomster, der danner frugter og frø. De optræder i visse perioder af livet og udfører funktioner relateret til planters reproduktion.
Human
Metoder til at studere mennesket. En af de første anatomiske metoder, der startede fra renæssancen, var metoden obduktion(obduktion af lig). Men i øjeblikket er der mange metoder, der gør det muligt at studere en organisme in vivo: fluoroskopi, ultralyd, magnetisk resonansbilleddannelse og mange andre.
Grundlaget for alle fysiologiske metoder er observationer Og eksperimenter. Moderne fysiologer med succes bruger en række af medvirkende metoder. Elektrokardiogram hjerter, elektroencefalogram hjerne, termografi(indhentning af termiske fotografier), radiografi(indførelse af radiomærker i kroppen), div endoskopi(undersøgelser af indre organer ved hjælp af specielle enheder - endoskoper) hjælper specialister med ikke kun at studere kroppens funktion, men også identificere sygdomme og lidelser i organernes funktion i de tidlige stadier. Blodtryks-, blod- og urinprøver kan fortælle meget om en persons helbred.
Psykologiens vigtigste metoder er observationer, spørgeskemaer, eksperiment.
Hygiejne har sammen med de metoder, der anvendes i andre videnskaber, sine egne specifikke forskningsmetoder: epidemiologisk, sanitær undersøgelse, sanitær undersøgelse, sundhedsuddannelse og nogle andre.
Dit fremtidige erhverv
1. Vurder videnskabens rolle i hver persons liv og samfundet som helhed. Skriv et essay om dette emne. Diskuter i klassen, om der i øjeblikket er faglige aktiviteter, som ikke er påvirket af den videnskabelige udvikling.
2. Vurder vigtigheden af information i det moderne samfund. Hvad er informationens rolle i succesfuld professionel vækst? Forklar betydningen af udtalelsen fra den britiske premierminister Winston Churchill (1874-1965) "Den, der ejer informationen, ejer verden."
3. Prøv at simulere situationer, hvor du kan drage fordel af den viden, du har fået ved at studere dette kapitel.
4. Specialitet er et kompleks af viden, færdigheder og evner erhvervet gennem særlig uddannelse og erhvervserfaring, der er nødvendige for en bestemt type aktivitet inden for en bestemt profession. Profession er en socialt betydningsfuld beskæftigelse for en person, typen af hans aktivitet. Bestem, hvilken af nedenstående liste, der hører til specialet, og hvilke til professionen: biologi, miljøingeniør, bioteknolog, økologi, gentekniker, molekylærbiolog. Begrund dit valg.
5. Hvilket speciale planlægger du at tilegne dig i løbet af dine videre studier? Har du allerede besluttet dig for dit valg af erhverv?
Fra bogen Entertaining Botany [Med gennemsigtige illustrationer] forfatterLevende anker
Fra bogen Biology [Komplet opslagsbog til forberedelse til Unified State Exam] forfatter Lerner Georgy Isaakovich Fra bogen Secrets of the Insect World forfatter Grebennikov Viktor Stepanovich Fra bogen Rejsen til mikrobernes land forfatter Betina VladimirLevetaske Men der er som sædvanlig undtagelser fra alle regler. Der skete noget unaturligt på min laboratoriebænk, som ifølge mine koncepter ikke passede ind i nogen biologisk ramme. Fra en gullig silkekokon vævet af en larve, som jeg fandt i
Fra bogen Den rejsende myre forfatter Marikovsky Pavel IustinovichLevende røg Jeg husker nok ikke en eneste entomologisk udflugt, hvor jeg ikke så noget interessant. Og nogle gange er der særligt glade dage. På sådan en dag er det, som om naturen løfter gardinet specielt for dig og stoler på sine inderste hemmeligheder og
Fra bogen Animal World. Bind 2 [Historier om vingede, pansrede, pinnipeds, jordvarker, lagomorfer, hvaler og antropoider] forfatter Akimushkin Igor IvanovichLevende lys Selv Aristoteles i det 4. århundrede f.Kr. e. skrev, at "nogle kroppe er i stand til at gløde i mørke, for eksempel svampe, kød, hoveder og øjne fra fisk." Glødende bakterier udsender grønt eller blåligt lys, tydeligt synligt i mørke. Denne glød er kun mulig i nærvær
Fra bogen Animal World. Bind 3 [Fuglehistorier] forfatter Akimushkin Igor IvanovichEn myretue i en levende gran Engang, måske for mere end et halvt århundrede siden, blev der lavet et stort hugg med en økse på et sundt grantræ. Måske var det en form for konventionelt tegn på indbyggerne i bjergene eller en betegnelse af grænsen mellem forskellige besiddelser. Træet helede såret med harpiks, og
Fra bogen Underholdende botanik forfatter Tsanger Alexander VasilievichLevende forfader "Vi tror dog, at vi kan blive enige om, at den mystiske tupai repræsenterer en levende model af den tidlige forfader, der engang tog de første skridt fra insektædere til primater og derfor tilhører vores forfædres rækker" (Dr. Kurt
Fra bogen Darwinisme i det 20. århundrede forfatter Mednikov Boris MikhailovichLevende not Skal jeg introducere pelikanen? Alle kender godt hans mærkelige skikkelse. De, der ikke har set det, kan beundre det i zoologisk have. Pelikanen har længe fanget fantasien hos påvirkelige mennesker. Han satte sit præg i legender, mytologi og religion. Blandt muhammedanerne er pelikanen hellig
Fra bogen Livsenergi [Fra gnist til fotosyntese] af Isaac AsimovLevende anker Chilim Engang i mine studieår besøgte jeg en af mine venner, som senere blev en nær ven af mig. Samtalen drejede sig om gymnastikminder.- Hvilket gymnasium læste du på? "Jeg spurgte R. "Jeg er i Astrakhan," svarede han. - Jeg er raceren
Fra bogen Anthropology and Concepts of Biology forfatter Kurchanov Nikolay Anatolievich Fra bogen Biologisk kemi forfatter Lelevich Vladimir ValeryanovichKapitel 13. OG IGEN OM LEVENDE OG LIVSTOFF Alle opdagelser og konklusioner om bevarelse af energi og stigningen i entropi, om fri energi og katalyse blev opnået baseret på studiet af den livløse verden. Jeg brugte hele den første halvdel af bogen på kun at beskrive og forklare disse mekanismer
NIVEAUER AF LIVSORGANISATION
Levende natur er et integreret, men heterogent system, som er kendetegnet ved hierarkisk organisation. Under system, i videnskab forstår de enhed eller integritet, der består af mange elementer, der er i regelmæssige relationer og forbindelser med hinanden. De vigtigste biologiske kategorier, såsom genom (genotype), celle, organisme, befolkning, biogeocenose, biosfære, er systemer. Hierarkisk er et system, hvor delene eller elementerne er arrangeret i rækkefølge fra laveste til højeste. I den levende natur er biosfæren således sammensat af biogeocenoser, repræsenteret af populationer af organismer af forskellige arter, og organismers kroppe har en cellulær struktur.
Det hierarkiske princip om organisation giver os mulighed for at skelne individ niveauer, hvilket er praktisk ud fra et synspunkt om at studere livet som et komplekst naturfænomen.
I biomedicinsk videnskab bruger de i vid udstrækning niveau klassificering i overensstemmelse med de vigtigste dele, strukturer og komponenter i kroppen, som er direkte genstande for undersøgelse for forskere af forskellige specialer. Sådanne objekter kan være organismen som sådan, organer, væv, celler, intracellulære strukturer, molekyler. Identifikationen af niveauer af den betragtede klassificering er i god overensstemmelse med opløsningen af de metoder, der anvendes af biologer og læger: at studere et objekt med det blotte øje, ved hjælp af et forstørrelsesglas, et lysoptisk mikroskop, et elektronmikroskop og moderne fysiske og kemiske metoder. Sammenhængen mellem disse niveauer og de typiske størrelser af de biologiske objekter, der undersøges, er indlysende (tabel 1.1).
Tabel 1.1. Organisationsniveau (undersøgelse) skelnes i en flercellet organisme (ifølge E. Ds. Roberts et al., 1967, som ændret)
Indtrængen af ideer og metoder inden for forskellige naturvidenskabelige områder (fysik, kemi, biologi), fremkomsten af videnskaber i skæringspunktet mellem disse felter (biofysik, biokemi, molekylærbiologi) førte til udvidelsen af klassifikationen op til adskillelsen af de molekylære og elektron-atomare niveauer. Biomedicinsk forskning udført på disse niveauer giver allerede praktisk adgang til sundhedspleje. Således bruges enheder baseret på fænomenerne elektron paramagnetisk og kernemagnetisk resonans med succes til at diagnosticere sygdomme og tilstande i kroppen.
Evnen til at studere fundamentale biologiske processer, der forekommer i kroppen på cellulære, subcellulære og endda molekylære niveauer, er et fremragende, men ikke det eneste kendetegn ved moderne biologi. Hun er kendetegnet ved en dyb interesse for processerne i samfund af organismer, der bestemmer livets planetariske rolle.
Klassifikationen blev således genopfyldt med supraorganismeniveauer, såsom arter, biogeocenotisk og biosfære.
Klassifikationen diskuteret ovenfor efterfølges af størstedelen af specifikke biomedicinske og antropobiologiske videnskaber. Dette er ikke overraskende, da det afspejler niveauerne for organisering af levende natur gennem de historisk etablerede niveauer af dens undersøgelse. Målet med et medicinsk biologikursus er at undervise i den mest komplette beskrivelse af menneskers biologiske "arv". For at løse dette problem er det tilrådeligt at bruge en klassifikation, der bedst afspejler nøjagtigt niveauer af livsorganisation.
I denne klassifikation skelnes der mellem molekylærgenetiske, cellulære, organisme- eller ontogenetiske, populations-arter og biogeocenotiske niveauer. Det særlige ved denne klassifikation er, at de individuelle niveauer i det hierarkiske livssystem er defineret i den på et generelt grundlag af allokering for hvert niveau elementær enhed Og elementært fænomen. En elementær enhed er en struktur eller et objekt, hvis regelmæssige ændringer, betegnet som et elementært fænomen, udgør et bidrag specifikt til det tilsvarende niveau til processen med bevarelse og udvikling af liv. Korrespondancen mellem de identificerede niveauer og nøgleøjeblikkene i den evolutionære proces, uden for hvilke ikke et eneste levende væsen står, gør dem universelle og strækker sig til hele livets område, inklusive mennesker.
Elementær enhed tændt molekylærgenetisk niveau fungerer som et gen - et fragment af et nukleinsyremolekyle, hvori en vis mængde biologisk (genetisk) information er registreret i kvalitativ og kvantitativ forstand. Det elementære fænomen ligger primært i processen konvariant reduplicering, eller selvreproduktion, med mulighed for nogle ændringer i indholdet af information kodet i genet. Ved at kopiere DNA kopieres den biologiske information indeholdt i gener, hvilket sikrer kontinuitet og bevarelse (konservatisme) af organismers egenskaber over en række generationer. Reduplikation er således grundlaget for arv.
På grund af den begrænsede stabilitet af molekyler eller fejl i DNA-syntesen (fra tid til anden, men uundgåeligt), opstår der forstyrrelser, der ændrer genernes information. Ved efterfølgende DNA-reduplikation gengives disse ændringer i kopimolekyler og nedarves af organismer fra dattergenerationen. Disse ændringer opstår og replikeres naturligt, hvilket gør DNA-reduplikation konvariant, dvs. nogle gange forekommer med nogle ændringer. Disse ændringer i genetik kaldes genetiske(eller sandt) mutationer. Reduplikationskonvarians tjener således som grundlag for mutationsvariabilitet.
Biologisk information indeholdt i DNA-molekyler er ikke direkte involveret i livsprocesser. Det omdannes til sin aktive form ved at blive overført til proteinmolekyler. Den noterede overførsel udføres takket være mekanismen matrix syntese, hvor det oprindelige DNA tjener, som i tilfældet med reduplikation, som en matrix (form), men til dannelsen ikke af et datter-DNA-molekyle, men af messenger-RNA, som styrer biosyntesen af proteiner. Ovenstående giver grundlag for at klassificere matrixsyntesen af informationsmakromolekyler som et elementært fænomen på det molekylærgenetiske niveau af livsorganisation.
Legemliggørelsen af biologisk information i specifikke livsprocesser kræver særlige strukturer, energi og en række kemikalier (substrater). De ovenfor beskrevne forhold i den levende natur er tilvejebragt af cellen, der tjener som en elementær struktur cellulært niveau. Et elementært fænomen præsenteres reaktioner af cellulær metabolisme, danner grundlag for strømme af energi, stoffer og information. Takket være cellens aktivitet omdannes stoffer, der kommer udefra, til substrater og energi, som bruges (i overensstemmelse med den tilgængelige genetiske information) i processen med biosyntese af proteiner og andre forbindelser, der er nødvendige for kroppen. På celleniveau er mekanismerne for transmission af biologisk information og transformation af stoffer og energi således koblet. Et elementært fænomen på dette niveau tjener som det energiske og materielle grundlag for livet på alle andre niveauer af dets organisation.
Elementær enhed krop/det niveau er individuel i sin udvikling fra oprindelsesøjeblikket til ophøret af eksistensen som et levende system, hvilket tillader os også at kalde dette niveau ontogenetisk. Regelmæssige ændringer i kroppen i den individuelle udvikling udgør et elementært fænomen på dette niveau. Disse ændringer sikrer væksten af organismen, differentieringen af dens dele og samtidig integrationen af udviklingen i en enkelt helhed, specialiseringen af celler, organer og væv. Under ontogenese, under visse miljøforhold, sker legemliggørelsen af arvelig information i biologiske strukturer og processer, og fænotypen af organismer af en given art dannes på grundlag af genotypen.
Elementær enhed population-art niveau tjener befolkning - en samling af individer af samme art. Foreningen af individer til en befolkning sker på grund af fællesskab genpulje, bruges i processen med seksuel reproduktion til at skabe genotyper af individer af den næste generation. Befolkningen, på grund af muligheden for indbyrdes krydsninger, er åbent genetisk system. Effekten på genpuljen af en population af elementære evolutionære faktorer, såsom mutationsprocessen, fluktuationer i antallet af individer, naturlig selektion, fører til evolutionært signifikante ændringer i genpuljen, som repræsenterer elementære fænomener på et givet niveau.
Organismer af en art bebor et område med kendte abiotiske indikatorer (klima, jordbundskemi, hydrologiske forhold) og interagerer med organismer af andre arter. I processen med fælles historisk udvikling i et bestemt territorium af organismer fra forskellige systematiske grupper dannes dynamiske, tidsstabile samfund - biogeocenoser, som fungerer som den elementære enhed biogeocenotisk(økosystem) niveau. Det elementære fænomen på det undersøgte niveau er repræsenteret ved energistrømme og kredsløb af stoffer. Den ledende rolle i disse cyklusser og strømme tilhører levende organismer. Biogeocenose er et materielt og energetisk åbent system. Biogeocenoser, der adskiller sig i artssammensætning og karakteristika for deres abiotiske del, er forenet på planeten i et enkelt kompleks - området for livsfordeling, eller biosfære.
Ovenstående niveauer afspejler de vigtigste biologiske fænomener, uden hvilke evolution og følgelig selve livets eksistens er umulig. Selvom de elementære enheder og fænomener på de identificerede niveauer er forskellige, er de alle tæt forbundet og løser deres specifikke opgave inden for rammerne af en enkelt evolutionær proces. Det elementære grundlag for denne proces i form af fænomenerne arvelighed og ægte mutationsvariabilitet er forbundet med konvariant reduplicering på det molekylære genetiske niveau. Det cellulære niveaus særlige rolle er at give energisk, materiel og informativ støtte til, hvad der sker på alle andre niveauer. På det ontogenetiske niveau omdannes biologisk information indeholdt i gener til et kompleks af karakteristika og egenskaber af organismen. Den således opståede fænotype bliver tilgængelig for virkningen af naturlig selektion. På populations-artsniveau bestemmes den evolutionære værdi af ændringer relateret til de molekylærgenetiske, cellulære og ontogenetiske niveauer. Den specifikke rolle for det biogeocenotiske niveau er dannelsen af samfund af organismer af forskellige arter, der er tilpasset til at leve sammen i et bestemt habitat. Et vigtigt kendetegn ved sådanne samfund er deres stabilitet over tid.
De betragtede niveauer afspejler den generelle struktur af den evolutionære proces, hvis naturlige resultat er mennesket. Derfor gælder de elementære strukturer og fænomener, der er typiske for disse niveauer, også for mennesker, dog med nogle ejendommeligheder på grund af deres sociale essens.
Molekylær genetisk. Den elementære organisationsenhed er genet. Et elementært fænomen er DNA-reduplikation, overførsel af genetisk information til en dattercelle. Det molekylære niveau for organisering af livet er genstand for undersøgelse af molekylærbiologi. Hun studerer strukturen af proteiner, deres funktioner (herunder som enzymer), nukleinsyrernes rolle i lagring, replikation og implementering af genetisk information, dvs. synteseprocesser af DNA, RNA, proteiner.
Cellulært niveau. Dette niveau af organisering af levende ting er repræsenteret af celler - uafhængige organismer (bakterier, protozoer osv.), Såvel som celler af flercellede organismer. Det vigtigste specifikke træk ved det cellulære niveau er det fra dette niveau livet begynder, da matrixsyntese, der forekommer på molekylært niveau, forekommer i celler. Da celler er i stand til liv, vækst og reproduktion, er de hovedformen for organisering af levende stof, dets elementære enheder, hvorfra alle levende væsener er bygget. Et karakteristisk træk ved celleniveauet er cellespecialisering. På celleniveau sker der en differentiering og rækkefølge af livsprocesser i rum og tid.
Vævsniveau. Væv er en samling af celler, der har en fælles oprindelse, lignende struktur og udfører de samme funktioner. Hos pattedyr er der for eksempel fire hovedtyper af væv: epitel-, binde-, muskel- og nervevæv.
Organisk (ontogenetisk) niveau. På organismeniveau studerer de individet og dets strukturelle træk som helhed, fysiologiske processer, herunder differentiering, tilpasningsmekanismer og adfærd. Den elementære udelelige enhed i livsorganisationen på dette niveau er individet. Livet er altid repræsenteret i form af diskrete individer. Disse kan være enkeltcellede individer, eller flercellede, bestående af millioner og milliarder af celler.
Befolknings-art niveau. Den grundlæggende elementære strukturelle enhed på dette niveau er befolkningen. Befolkning- en lokal, geografisk adskilt i en eller anden grad fra andre gruppe af individer af samme art, frit blander sig med hinanden og har en fælles genetisk fond. Det elementære fænomen på populations-artsniveauet er en ændring i den genotypiske sammensætning af populationen, og det elementære materiale er mutation. På populations-artsniveau undersøges faktorer, der påvirker populationernes størrelse, problemer med bevarelse af truede arter og dynamikken i populationernes genetiske sammensætning.
Biokenotisk niveau. Populationer af forskellige arter danner altid komplekse samfund i jordens biosfære. Sådanne samfund i specifikke områder af biosfæren kaldes biocenoser. Biocenose– et kompleks bestående af et plantesamfund (phytocenose), dyreverdenen, der bebor det (zoocenose), mikroorganismer og det tilsvarende område af jordens overflade. Alle komponenter i biocenosen er indbyrdes forbundet af stoffernes kredsløb. Biocenose er et produkt af den fælles historiske udvikling af arter, der adskiller sig i systematisk position.
1. Niveauer af livsorganisation
Der er sådanne niveauer af organisering af levende stof - niveauer af biologisk organisering: molekylær, cellulær, væv, organ, organisme, population-arter og økosystem.
Molekylært organisationsniveau - dette er funktionsniveauet for biologiske makromolekyler - biopolymerer: nukleinsyrer, proteiner, polysaccharider, lipider, steroider. Fra dette niveau begynder de vigtigste livsprocesser: metabolisme, energiomdannelse, transmission arvelige oplysninger. Dette niveau studeres: biokemi, molekylær genetik, molekylærbiologi, genetik, biofysik.
Cellulært niveau- dette er niveauet af celler (celler af bakterier, cyanobakterier, encellede dyr og alger, encellede svampe, celler af flercellede organismer). En celle er en strukturel enhed af levende ting, en funktionel enhed, en udviklingsenhed. Dette niveau studeres af cytologi, cytokemi, cytogenetik og mikrobiologi.
Organiseringens vævsniveau - dette er det niveau, hvor vævs struktur og funktion studeres. Dette niveau studeres af histologi og histokemi.
Organ niveau af organisation- Dette er niveauet af organer i flercellede organismer. Anatomi, fysiologi og embryologi studerer dette niveau.
Organisk organisationsniveau - dette er niveauet af encellede, koloniale og flercellede organismer. Specificiteten af organismeniveauet er, at på dette niveau sker afkodningen og implementeringen af genetisk information, dannelsen af egenskaber, der er iboende hos individer af en given art. Dette niveau studeres af morfologi (anatomi og embryologi), fysiologi, genetik og palæontologi.
Befolknings-art niveau - dette er niveauet af aggregater af individer - befolkninger Og arter. Dette niveau studeres af systematik, taksonomi, økologi, biogeografi, befolkningsgenetik. På dette niveau er genetiske og økologiske træk ved befolkninger, elementære evolutionære faktorer og deres indvirkning på genpuljen (mikroevolution), problemet med artsbevarelse.
Økosystem niveau af organisation - dette er niveauet af mikroøkosystemer, mesoøkosystemer, makroøkosystemer. På dette niveau studeres typer af ernæring, typer af forhold mellem organismer og populationer i økosystemet, befolkningsstørrelse, befolkningsdynamik, befolkningstæthed, økosystemproduktivitet, succession. Dette niveau studerer økologi.
Også udmærket biosfærens organisationsniveau levende stof. Biosfæren er et gigantisk økosystem, der optager en del af Jordens geografiske hylster. Dette er et mega økosystem. I biosfæren er der en cirkulation af stoffer og kemiske elementer, samt omdannelse af solenergi.
2. Grundlæggende egenskaber ved levende stof
Metabolisme (metabolisme)
Metabolisme (metabolisme) er et sæt kemiske transformationer, der sker i levende systemer, som sikrer deres vitale aktivitet, vækst, reproduktion, udvikling, selvopretholdelse, konstant kontakt med miljøet og evnen til at tilpasse sig det og dets ændringer. Under den metaboliske proces nedbrydes og syntetiseres de molekyler, der udgør cellerne; dannelse, ødelæggelse og fornyelse af cellulære strukturer og intercellulært stof. Metabolisme er baseret på de indbyrdes forbundne processer assimilering (anabolisme) og dissimilering (katabolisme). Assimilation - synteseprocesser af komplekse molekyler fra simple med forbruget af energi lagret under dissimilering (såvel som akkumulering af energi under aflejring af syntetiserede stoffer). Dissimilation er processen med nedbrydning (anaerob eller aerob) af komplekse organiske forbindelser, der er nødvendige for kroppens funktion.
I modsætning til legemer af livløs natur er udveksling med miljøet for levende organismer en betingelse for deres eksistens. I dette tilfælde sker der selvfornyelse. Metaboliske processer, der forekommer inde i kroppen, kombineres til metaboliske kaskader og cyklusser ved kemiske reaktioner, der er strengt ordnet i tid og rum. Den koordinerede forekomst af et stort antal reaktioner i et lille volumen opnås gennem den ordnede fordeling af individuelle metaboliske enheder i cellen (princippet om kompartmentalisering). Metaboliske processer reguleres ved hjælp af biokatalysatorer - specielle enzymproteiner. Hvert enzym har substratspecificiteten til at katalysere omdannelsen af kun ét substrat. Denne specificitet er baseret på en slags "genkendelse" af substratet af enzymet. Enzymatisk katalyse adskiller sig fra ikke-biologisk katalyse ved sin ekstremt høje effektivitet, som et resultat af hvilken hastigheden af den tilsvarende reaktion stiger med 1010 - 1013 gange. Hvert enzymmolekyle er i stand til at udføre fra flere tusinde til flere millioner operationer i minuttet uden at blive ødelagt under deltagelse i reaktioner. En anden karakteristisk forskel mellem enzymer og ikke-biologiske katalysatorer er, at enzymer er i stand til at accelerere reaktioner under normale forhold (atmosfærisk tryk, kropstemperatur osv.).
Alle levende organismer kan opdeles i to grupper - autotrofer og heterotrofer, der adskiller sig i energikilder og nødvendige stoffer til deres liv.
Autotrofer er organismer, der syntetiserer organiske forbindelser fra uorganiske stoffer ved hjælp af energien fra sollys (fotosyntetiske stoffer - grønne planter, alger, nogle bakterier) eller energi opnået fra oxidation af et uorganisk substrat (kemosyntetiske stoffer - svovl, jernbakterier og nogle andre). Autotrofe organismer. er i stand til at syntetisere alle komponenter i cellen. Fotosyntetiske autotrofers rolle i naturen er afgørende - da de er den primære producent af organisk stof i biosfæren, sikrer de eksistensen af alle andre organismer og forløbet af biogeokemiske kredsløb i stoffernes kredsløb på Jorden.
Heterotrofer (alle dyr, svampe, de fleste bakterier, nogle ikke-klorofylplanter) er organismer, der for deres eksistens kræver færdiglavede organiske stoffer, som, når de leveres som føde, fungerer som både en energikilde og et nødvendigt "byggemateriale" . Et karakteristisk træk ved heterotrofer er tilstedeværelsen af amfibolisme, dvs. processen med dannelse af små organiske molekyler (monomerer) dannet under fordøjelsen af mad (processen med nedbrydning af komplekse substrater). Sådanne molekyler - monomerer - bruges til at samle deres egne komplekse organiske forbindelser.
Selvreproduktion (reproduktion)
Evnen til at reproducere (gengive sin egen art, selvreproduktion) er en af de grundlæggende egenskaber ved levende organismer. Reproduktion er nødvendig for at sikre kontinuiteten i arternes eksistens, fordi Levetiden for en individuel organisme er begrænset. Reproduktion mere end kompenserer for tab forårsaget af individers naturlige død og opretholder således artens bevarelse over generationer af individer. I processen med evolution af levende organismer skete udviklingen af metoder til reproduktion. Derfor finder vi i de talrige og forskelligartede arter af levende organismer, der eksisterer i øjeblikket, forskellige former for reproduktion. Mange arter af organismer kombinerer flere former for reproduktion. Det er nødvendigt at skelne mellem to grundlæggende forskellige former for reproduktion af organismer - aseksuel (den primære og mere ældgamle form for reproduktion) og seksuel.
I processen med aseksuel reproduktion dannes et nyt individ fra en eller en gruppe af celler (i flercellede organismer) af den moderlige organisme. I alle former for aseksuel reproduktion har afkom en genotype (sæt af gener), der er identisk med moderens. Som følge heraf viser alle afkom fra en moderorganisme sig at være genetisk homogene, og datterindividerne har det samme sæt af karakteristika.
Ved seksuel reproduktion udvikler et nyt individ sig fra en zygote, som er dannet ved sammensmeltning af to specialiserede kønsceller (befrugtningsprocessen) produceret af to forældreorganismer. Kernen i zygoten indeholder et hybridsæt af kromosomer, dannet som et resultat af at kombinere sæt af kromosomer af fusionerede kønsceller. I zygotens kerne skabes således en ny kombination af arvelige tilbøjeligheder (gener), introduceret ligeligt af begge forældre. Og datterorganismen, der udvikler sig fra zygoten, vil have en ny kombination af egenskaber. Med andre ord opstår der under seksuel reproduktion en kombineret form for arvelig variabilitet af organismer, som sikrer arternes tilpasning til skiftende miljøforhold og repræsenterer en væsentlig faktor i evolutionen. Dette er en væsentlig fordel ved seksuel reproduktion sammenlignet med aseksuel reproduktion.
Levende organismers evne til at reproducere sig selv er baseret på nukleinsyrernes unikke egenskab til reproduktion og fænomenet matrixsyntese, som ligger til grund for dannelsen af nukleinsyremolekyler og proteiner. Selvreproduktion på molekylært niveau bestemmer både implementeringen af stofskiftet i celler og selvreproduktionen af cellerne selv. Celledeling (celle-selv-reproduktion) ligger til grund for den individuelle udvikling af flercellede organismer og reproduktionen af alle organismer. Reproduktion af organismer sikrer selvreproduktion af alle arter, der bor på Jorden, hvilket igen bestemmer eksistensen af biogeocenoser og biosfæren.
Arvelighed og variabilitet
Arvelighed giver materiel kontinuitet (strømmen af genetisk information) mellem generationer af organismer. Det er tæt forbundet med reproduktion på det molekylære, subcellulære og cellulære niveau. Genetisk information, der bestemmer mangfoldigheden af arvelige træk, er krypteret i DNA's molekylære struktur (i RNA for nogle vira). Gener koder for information om strukturen af syntetiserede proteiner, enzymatiske og strukturelle. Den genetiske kode er et system til at "registrere" information om sekvensen af aminosyrer i syntetiserede proteiner ved hjælp af sekvensen af nukleotider i DNA-molekylet.
Sættet af alle gener i en organisme kaldes en genotype, og sættet af karakteristika kaldes en fænotype. Fænotypen afhænger både af genotypen og af interne og eksterne miljøfaktorer, der påvirker genaktiviteten og bestemmer regulære processer. Lagring og overførsel af arvelig information foregår i alle organismer ved hjælp af nukleinsyrer; den genetiske kode er den samme for alle levende væsener på Jorden, dvs. den er universel. Takket være arvelighed overføres egenskaber fra generation til generation, der sikrer organismers tilpasning til deres miljø.
Hvis kun kontinuiteten af eksisterende tegn og egenskaber blev manifesteret under reproduktionen af organismer, ville eksistensen af organismer på baggrund af skiftende miljøforhold være umulig, da en nødvendig betingelse for organismers liv er deres tilpasningsevne til deres betingelser. miljø. Der er variation i mangfoldigheden af organismer, der tilhører samme art. Variabilitet kan forekomme i individuelle organismer under deres individuelle udvikling eller inden for en gruppe af organismer over en række generationer under reproduktion.
Der er to hovedformer for variabilitet, der adskiller sig i mekanismerne for forekomst, arten af ændringer i karakteristika og endelig deres betydning for eksistensen af levende organismer - genotypisk (arvelig) og modifikation (ikke-arvelig).
Genotypisk variabilitet er forbundet med en ændring i genotypen og fører til en ændring i fænotypen. Genotypisk variabilitet kan være baseret på mutationer (mutationsvariabilitet) eller nye kombinationer af gener, der opstår under befrugtningsprocessen under seksuel reproduktion. I mutationsformen er ændringer primært forbundet med fejl under replikationen af nukleinsyrer. Der opstår således nye gener, der bærer ny genetisk information; nye skilte dukker op. Og hvis nyligt opståede karakterer er nyttige for organismen under specifikke forhold, bliver de "samlet op" og "fikseret" af naturlig selektion. Således er organismers tilpasningsevne til miljøforhold, mangfoldigheden af organismer baseret på arvelig (genotypisk) variabilitet, og forudsætningerne for positiv evolution skabes.
Med ikke-arvelig (modificerende) variabilitet sker ændringer i fænotypen under påvirkning af miljøfaktorer og er ikke forbundet med ændringer i genotypen. Modifikationer (ændringer i karakteristika under modifikationsvariabilitet) forekommer inden for grænserne af reaktionsnormen, som er under genotypens kontrol. Ændringer videregives ikke til efterfølgende generationer. Betydningen af modifikationsvariabilitet er, at den sikrer organismens tilpasningsevne til miljøfaktorer i løbet af dens levetid.
Individuel udvikling af organismer
Alle levende organismer er karakteriseret ved en proces med individuel udvikling - ontogenese. Traditionelt forstås ontogeni som processen med individuel udvikling af en flercellet organisme (dannet som et resultat af seksuel reproduktion) fra tidspunktet for dannelsen af zygoten til individets naturlige død. På grund af opdelingen af zygoten og efterfølgende generationer af celler dannes en flercellet organisme, der består af et stort antal forskellige typer celler, forskellige væv og organer. Udviklingen af en organisme er baseret på et "genetisk program" (indlejret i generne fra zygotens kromosomer) og udføres under specifikke miljøforhold, som i væsentlig grad påvirker processen med implementering af genetisk information under den individuelle eksistens af en organisme. individuel. På de tidlige stadier af individuel udvikling sker der intensiv vækst (stigning i masse og størrelse), forårsaget af reproduktion af molekyler, celler og andre strukturer, og differentiering, dvs. fremkomsten af forskelle i struktur og komplikation af funktioner.
På alle stadier af ontogenesen har forskellige miljøfaktorer (temperatur, tyngdekraft, tryk, fødevaresammensætning med hensyn til indholdet af kemiske elementer og vitaminer, forskellige fysiske og kemiske midler) en betydelig regulatorisk indflydelse på kroppens udvikling. At studere disse faktorers rolle i processen med individuel udvikling af dyr og mennesker er af stor praktisk betydning, hvilket øges i takt med, at den menneskeskabte påvirkning af naturen intensiveres. Inden for forskellige områder inden for biologi, medicin, veterinærmedicin og andre videnskaber udføres forskning i vid udstrækning for at studere processerne for normal og patologisk udvikling af organismer og for at klarlægge mønstrene for ontogenese.
Irritabilitet
En integreret egenskab ved organismer og alle levende systemer er irritabilitet - evnen til at opfatte ydre eller indre stimuli (påvirkninger) og reagere tilstrækkeligt på dem. I organismer er irritabilitet ledsaget af et kompleks af ændringer, udtrykt i skift i metabolisme, elektrisk potentiale på cellemembraner, fysisk-kemiske parametre i cytoplasma af celler, i motoriske reaktioner, og højt organiserede dyr er karakteriseret ved ændringer i deres adfærd.
4. Molekylærbiologiens centrale dogme - en generaliserende regel for implementering af genetisk information observeret i naturen: information overføres fra nukleinsyrer Til egern, men ikke i den modsatte retning. Reglen blev formuleret Francis Crick V 1958 år og bragt i overensstemmelse med de data, der var akkumuleret på det tidspunkt 1970 år. Overførsel af genetisk information fra DNA Til RNA og fra RNA til egern er universel for alle cellulære organismer uden undtagelse; det ligger til grund for biosyntesen af makromolekyler. Genomreplikation svarer til informationsovergangen DNA → DNA. I naturen er der også overgange RNA → RNA og RNA → DNA (for eksempel i nogle vira), samt ændringer konfirmation proteiner, der overføres fra molekyle til molekyle.
Universelle metoder til at overføre biologisk information
I levende organismer er der tre typer af heterogene, det vil sige bestående af forskellige polymermonomerer - DNA, RNA og protein. Information kan overføres mellem dem på 3 x 3 = 9 måder. Det centrale dogme opdeler disse 9 typer informationsoverførsel i tre grupper:
Generelt - findes i de fleste levende organismer;
Speciel - fundet som en undtagelse, i vira og kl mobile genomelementer eller under biologiske forhold eksperiment;
Ukendt - ikke fundet.
DNA-replikation (DNA → DNA)
DNA er den vigtigste måde at overføre information på mellem generationer af levende organismer, så nøjagtig duplikation (replikation) af DNA er meget vigtig. Replikation udføres af et kompleks af proteiner, der slapper af kromatin, derefter en dobbelt helix. Herefter bygger DNA-polymerase og dets associerede proteiner en identisk kopi på hver af de to kæder.
Transskription (DNA → RNA)
Transskription er en biologisk proces som et resultat af hvilken informationen indeholdt i en sektion af DNA kopieres til det syntetiserede molekyle messenger RNA. Transskription udføres transskriptionsfaktorer Og RNA polymerase. I eukaryot celle det primære transkript (præ-mRNA) redigeres ofte. Denne proces kaldes splejsning.
Oversættelse (RNA → protein)
Modent mRNA aflæses ribosomer under udsendelsesprocessen. I prokaryot I celler er processerne med transkription og translation ikke rumligt adskilt, og disse processer er koblet. I eukaryot cellested for transskription cellekerne adskilt fra udsendelsesstedet ( cytoplasma) nuklear membran, altså mRNA transporteres fra kernen ind i cytoplasmaet. mRNA aflæses af ribosomet i form af tre nukleotid"ord". Komplekser initieringsfaktorer Og forlængelsesfaktorer levere aminoacyleret overføre RNA'er til mRNA-ribosomkomplekset.
Dem er der i alt 8. Hvad ligger til grund for opdelingen af den levende natur i niveauer? Faktum er, at der på hvert niveau er visse egenskaber. Hvert næste niveau indeholder nødvendigvis det forrige eller alle de foregående. Lad os se på hvert niveau i detaljer:
1. Molekylært organiseringsniveau af levende natur
· Organiske og uorganiske stoffer,
processer til syntese og nedbrydning af disse stoffer,
frigivelse og optagelse af energi
Disse er alle kemiske processer, der forekommer inde i ethvert levende system. Dette niveau kan ikke kaldes "live" 100%. Det er snarere et "kemisk niveau" - derfor er det det allerførste, det laveste af alle. Men det var netop dette niveau, der dannede grundlaget for opdelingen af Levende Natur i kongeriger - ifølge reservenæringsstoffet: i planter - kulhydrater, i svampe - kitin, i dyr - protein.
· Biokemi
· Molekylær Biologi
· Molekylær genetik
2. Cellulært niveau af organisering af levende natur
Inkluderer molekylært organisationsniveau. På dette niveau dukker "det mindste udelelige biologiske system - cellen" - allerede op. Dit stofskifte og din energi. Den indre organisation af en celle er dens organeller. Livsprocesser - oprindelse, vækst, selvreproduktion (opdeling)
Videnskaber, der studerer det cellulære organisationsniveau:
Cytologi
· (Genetik)
· (Embryologi)
De videnskaber, der studerer dette niveau, er angivet i parentes, men dette er ikke hovedobjektet for undersøgelsen.
3. Organiserings vævsniveau
Inkluderer molekylære og cellulære niveauer. Dette niveau kan kaldes "flercellet" - væv er trods alt en samling af celler med en lignende struktur og udfører de samme funktioner.
Videnskaben, der studerer vævsniveauet i organisationen - histologi.
4. Organ niveau af livsorganisation
I encellede organismer er disse organeller - hver har sin egen struktur og funktioner
I flercellede organismer er disse organer, der er forenet i systemer og tydeligt interagerer med hinanden.
Disse to niveauer - væv og organ - studeres af videnskaben:
Botanik - planter,
Zoologi - dyr,
Anatomi - menneske
· Fysiologi
· (medicin)
5. Organisk niveau
Inkluderer molekylære, cellulære, vævs- og organniveauer.
På dette niveau er den levende natur allerede opdelt i riger – planter, svampe og dyr.
Egenskaber for dette niveau:
· Metabolisme (og også på celleniveau - du kan se, hvert niveau indeholder det forrige!)
· Kroppens opbygning
· Ernæring
Homeostase - det indre miljøs konstanthed
· Reproduktion
Interaktion mellem organismer
· Interaktion med miljøet
Anatomi
· Genetik
· Morfologi
· Fysiologi
6. Befolknings-art niveau af livsorganisation
Inkluderer molekylære, cellulære, vævs-, organ- og organismeniveauer.
Hvis flere organismer er morfologisk ens (med andre ord har de samme struktur) og har den samme genotype, så danner de én art eller population.
Hovedprocesser på dette niveau:
Interaktion mellem organismer med hinanden (enten konkurrence eller reproduktion)
mikroevolution (ændringer i kroppen under påvirkning af ydre forhold)
Videnskaber, der studerer dette niveau:
· Genetik
· Evolution
Økologi
7. Biogeocenotisk niveau af livsorganisation (fra ordet biogeocenose)
På dette niveau er næsten alt allerede taget i betragtning:
Interaktion mellem organismer med hinanden - fødekæder og netværk
Interaktion af organismer med hinanden - konkurrence og reproduktion
Miljøets indflydelse på organismer og følgelig påvirkning af organismer på deres levesteder
Videnskaben, der studerer dette niveau, er Økologi.
8. Biosfæreniveau for organisering af levende natur (det sidste niveau er det højeste!)
Det omfatter:
· Samspil mellem levende og ikke-levende komponenter i naturen
· Biogeocenoser
· Menneskelig indflydelse - "antropogene faktorer"
· Stoffers kredsløb i naturen
Og studerer alt dette - Økologi!
Den videnskabelige verden begyndte at tale om cellen næsten umiddelbart efter opfindelsen af mikroskopet.
Forresten er der nu en del typer mikroskoper:
Optisk mikroskop - maksimal forstørrelse - ~2000 gange (du kan se nogle mikroorganismer, celler (plante og dyr), krystaller osv.
Elektronmikroskop - forstørrer op til 106 gange. Du kan allerede studere partikler af både celler og molekyler - dette er allerede niveauet for mikrostrukturer
Den første videnskabsmand, der var i stand til at se celler (gennem et mikroskop, selvfølgelig) var Robert Hooke(1665) - han studerede hovedsageligt planters cellulære struktur.
Men for første gang begyndte jeg at tale om encellede organismer - bakterier, ciliater A. Van Leeuwenhoek(1674 g)
La Marque(1809) begyndte allerede at tale om celleteorien
Nå, allerede i midten af 1800-tallet formulerede M. Schleiden og T. Schwann celle-teorien, som nu er almindeligt accepteret i hele verden.
Alle organismer er cellulære undtagen vira
Celle- en elementær enhed af struktur og vital aktivitet af alle organismer, med sit eget stofskifte, i stand til selvstændig eksistens, selvreproduktion og udvikling. Alle levende organismer består enten, som flercellede dyr, planter og svampe, af mange celler, eller som mange protozoer og bakterier er de encellede organismer. Den gren af biologi, der studerer cellers struktur og funktion, kaldes cytologi. På det seneste er det også blevet almindeligt at tale om cellebiologi eller cellebiologi.
Celle er en miniorganisme. Hun har sine egne "organer" - organoider. Cellens hovedorganel er kernen. På dette grundlag er alle levende organismer opdelt i EUKARYOTISK ("karyo" - kerne) - indeholdende en kerne og PROKARYOTISK ("pro" - do) - prænukleær (uden kerne)
Bestemmelser i Schleiden-Schwann-celleteorien
1. Alle dyr og planter består af celler.
2. Planter og dyr vokser og udvikler sig gennem fremkomsten af nye celler.
3. En celle er den mindste enhed af levende ting, og en hel organisme er en samling af celler.
Grundlæggende bestemmelser i moderne celleteori
· En celle er en enhed af struktur, vital aktivitet, vækst og udvikling af levende organismer, der er intet liv uden for cellen.
· En celle er et enkelt system, der består af mange elementer, der er naturligt forbundet med hinanden, hvilket repræsenterer en vis integral formation.
· Kernen er cellens hovedbestanddel (eukaryoter).
· Nye celler dannes kun som et resultat af delingen af originale celler.
· Celler af flercellede organismer danner væv, væv danner organer. En organismes liv som helhed bestemmes af vekselvirkningen mellem dens bestanddele.
De vigtigste organoider i en celle er de komponenter, der er iboende i alle celler i levende organismer - den "generelle sammensætning":
· kerne: nukleolus, nuklear kappe;
· plasma membran;
· endoplasmatisk retikulum;
· centriol;
· Golgi kompleks;
· lysosom;
· vakuole;
· mitokondrier.
Nukleinsyrer findes i cellerne i absolut enhver organisme. Selv vira.
"Nucleo" - "kerne" - findes hovedsageligt i cellekernen, men findes også i cytoplasmaet og andre organoider. Der er to typer nukleinsyrer: DNA og RNA
DNA - deoxyribonukleinsyre
RNA - ribonukleinsyre
Disse molekyler er polymerer; monomererne er nukleotider - forbindelser, der indeholder nitrogenholdige baser.
DNA-nukleotider: A - adenin, T - thymin, C - cytosin, G - guanin
RNA-nukleotider: A - adenin, U - uracil, C - cytosin, G - guanin
Som du kan se, er der ingen thymin i RNA, det erstattes af uracil - U
Ud over dem inkluderer nukleotider:
kulhydrater: deoxyribose - i DNA, ribose - i RNA. Fosfat og sukker - er en del af begge molekyler
Dette er den primære struktur af molekyler
Sekundær struktur er selve formen af molekyler. DNA er en dobbelt helix, RNA er et "enkelt" langt molekyle.
Grundlæggende funktioner af nukleinsyrer
Den genetiske kode er sekvensen af nukleotider i et DNA-molekyle. Dette er grundlaget for enhver organisme; faktisk er det information om selve organismen (som enhver persons fulde navn, der identificerer en person - dette er en sekvens af bogstaver eller en sekvens af tal - en passerie).
Så, nukleinsyrers grundlæggende funktioner- i lagring, implementering og transmission af arvelig information "registreret" i molekyler i form af en sekvens af visse nukleotider.
Celledeling er en del af livsprocessen for absolut enhver levende organisme. Alle nye celler er dannet af gamle (moder)celler. Dette er en af de vigtigste bestemmelser i celleteori. Men der er flere typer opdeling, der direkte afhænger af arten af disse celler.
Prokaryot celledeling
Hvordan adskiller en prokaryot celle sig fra en eukaryot celle? Den vigtigste forskel er fraværet af en kerne (det er faktisk derfor, de kaldes det). Fraværet af en kerne betyder, at DNA'et blot opholder sig i cytoplasmaet.
Processen ser således ud:
DNA-replikation (duplikation) ---> celle forlænges ---> tværgående septum dannes ---> celler adskilles og bevæger sig fra hinanden
Eukaryot celledeling
Enhver celles liv består af 3 stadier: vækst, forberedelse til deling og faktisk deling.
Hvordan forbereder du dig til division?
Først syntetiseres protein
· for det andet fordobles alle de vigtige komponenter i cellen, så hver ny celle har hele det sæt organeller, der er nødvendigt for livet.
· For det tredje fordobles DNA-molekylet, og hvert kromosom syntetiserer en kopi af sig selv. Dobbeltkromosom = 2 kromatider (hver med et DNA-molekyle).
Denne periode med forberedelse til vrangforestillinger kaldes INTERPHASE.