Жизнь является многоуровневой системой (от греч. система - объединение, совокупность). Выделяют такие основные уровни организации живого: молекулярный, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный. Все уровни тесно связаны между собой и возникают один из другого, что свидетельствует о целостности живой природы.
Молекулярный уровень организации живого
Это единство химического состава (биополимеры: белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты), химических реакций. С этого уровня начинаются процессы жизнедеятельности организма: энергетический, пластический и прочие обмены, изменение и реализация генетической информации.
Клеточный уровень организации живого
Клеточный уровень организации живого. Животная клетка
Клетка является элементарной структурной единицей живого. Это единица развития всех живых организмов, живущих на Земле. В каждой клетке происходят процессы обмена веществ, преобразования энергии, обеспечивается сохранение, преобразование и передача генетической информации.
Каждая клетка состоит из клеточных структур, органелл, которые выполняют определенные функции, поэтому возможно выделить субклеточный уровень .
Органно-тканевой уровень организации живого
Органно-тканевой уровень организации живого. Эпителиальные ткани, соединительные ткани, мышечные ткани и нервные клетки
Клетки многоклеточных организмов, которые выполняют подобные функции, имеют одинаковое строение, происхождение, объединяются в ткани. Различают несколько типов тканей, которые имеют отличия в строении и выполняют разные функции (тканевой уровень).
Ткани в разном соединении образуют разные органы, которые имеют определенное строение и выполняют определенные функции (органный уровень).
Органы объединяются в системы органов (системный уровень).
Организменный уровень организации живого
Организменный уровень организации живого
Ткани объединяются в органы, системы органов и функционируют как единое целое - организм. Элементарной единицей этого уровня является особь, которая рассматривается в развитии от момента зарождения до конца существования как единая живая система.
Популяционно-видовой уровень организации живого
Популяционно-видовой уровень организации живого
Совокупность организмов (особей) одного вида, имеющего общее место обитания, образует популяции. Популяция является элементарной единицей вида и эволюции, так как в ней происходят элементарные эволюционные процессы, этот и следующие уровни - надорганизменные.
Экосистемный уровень организации живого
Экосистемный уровень организации живого
Совокупность организмов разных видов и уровней организации образует этот уровень. Здесь можно выделить биоценотический и биогеоценотический уровни.
Популяции разных видов взаимодействуют между собой, образуют многовидовые группировки (биоценотический уровень).
Взаимодействие биоценозов с климатическими и другими небиологическими факторами (рельефом, почвой, соленостью и т. п.) приводит к образованию биогеоценозов (биогеоценотический). В биогеоценозах происходит поток энергии между популяциями разных видов и круговорот веществ между его неживой и живой частями.
Биосферный уровень организации живого
Биосферный уровень организации живого. 1 – молекулярный; 2 – клеточный; 3 – организменный; 4 – популяционно-видовой; 5 – биогеоценотический; 6 – биосферный
Представлен частью оболочек Земли, где существует жизнь, - биосферой. Биосфера состоит из совокупности биогеоценозов, функционирует как единая целостная система.
Не всегда можно выделить весь перечисленный набор уровней. Например, у одноклеточных клеточный и организменный уровни совпадают, а органно-тканевой уровень отсутствует. Иногда можно выделить дополнительные уровни, например, субклеточный, тканевой, органный, системный.
Вся жизнь на Земле упорядочена и имеет сложную иерархию от простого к сложному - уровни организации живой природы.
Уровни
Начинается структура живой материи с молекулы - мельчайшей частицы вещества, состоящей из атомов. Молекула относится к неживой природе, изучается физикой и химией. Вступая во взаимосвязи, молекулы образуют вещества, из которых строятся ткани, органы и организмы в целом. Подробное описание представлено в таблице уровней организации живой природы.
|
Уровень |
Элементы системы |
Процессы |
|
Молекулярный (молекулярно-генетический) |
Атомы, молекулы органических и неорганических соединений, биополимеры - ДНК, РНК, белки, липиды, углеводы |
Обмен веществ и превращение энергии, передача генетической информации |
|
Клеточный |
Органоиды (органеллы) клетки, комплексы химических соединений |
Синтез органических соединений, транспорт химических веществ, деление |
|
Тканевый |
Специфичные клетки, межклеточное вещество |
Обмен веществ, рост, раздражимость, чувствительность, проводимость и т.д. |
|
Органный |
Разнотипные ткани, образующие органы |
Работа органов в зависимости от назначения: движение, газообмен, возбудимость, пищеварение и т.д. |
|
Организменный (онтогенетический) |
Системы органов, образующие многоклеточный организм - отдельную функциональную структуру животного или растительного происхождения |
Гармоничное функционирование всех органов |
|
Популяционно-видовой |
Группы родственных особей, объединённые в популяции. Несут единый генофонд, выделяются одинаковыми морфологическими и поведенческими признаками, занимают определённый ареал |
Организация сообществ, взаимодействия между отдельными особями, адаптация к изменяющимся условиям, накопление генетической информации, эволюция |
|
Биогеоценотический |
Различные популяции, факторы среды |
Взаимосвязь между популяциями и окружающей средой |
|
Биосферный |
Биогеоценоз, деятельность человека (ноосфера) |
Взаимодействие живой и неживой материи, круговорот веществ в природе, воздействие человека на биосферу |
Рис. 1. Уровни организации.
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 передвигаться и вести свободный образ жизни.
Представители одноклеточных организмов:
ТОП-1 статья которые читают вместе с этой
- растения (эукариоты) - хламидомонада, хлорелла, эвглена зеленая;
- животные (эукариоты) - амёба, инфузории;
- бактерии (прокариоты) - кишечная палочка, кокки.
Рис. 2. Одноклеточные организмы.
Многоклеточные - более сложно организованные организмы. Наиболее примитивные - губки, самые сложные - млекопитающие.
Рис. 3. Многоклеточные организмы.
В отличие от одноклеточных многоклеточные организмы имеют больше уровней организации. Однако вне зависимости от сложности строения все организмы взаимодействуют со средой на биогеоценотическом и биосферном уровнях.
Свойства организмов
Всех представителей биосферы (одноклеточных и многоклеточных) объединяют свойства живых организмов:
- размножение;
- обмен веществ;
- зависимость от энергии;
- рост;
- развитие;
- саморегуляция;
- 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.
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 свойства организмов, составляющих биосферу.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 215.
Уровни организации живой природы.
Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем (от греч. systema - целое, состоящее из взаимосвязанных частей) разного уровня организации и различной соподчиненности. Ученые выделяют несколько уровней организации живой природы: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный. На молекулярном уровне изучаются молекулы, которые находятся в клетке, их строение и функции. На клеточном уровне – строение клеток, строение и функции ее отдельных органоидов; на организменном – строение тканей, органов и систем органов целостного организма. На популяционно-видовом уровне изучаются структура вида, характеристика популяций. На экосистемном (биогеоценотическом) уровне изучается структура биогеоценозов; на биосферном уровне – изучаются оболочки Земли, заселенные живыми организмами (литосфера, гидросфера, атмосфера).
Изучение уровней организации биологических систем дает возможность теоретически представить, как могли возникнуть первые живые организмы, и как происходил на Земле процесс эволюции от простейших систем к системам более сложным и высокоорганизованным. Для того чтобы понять это, необходимо познакомиться с особенностями живых систем на каждом уровне организации.
Молекулярный уровень.
Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул. Молекулярный уровень можно назвать начальным, наиболее глубинным уровнем организации живого. Каждый живой организм состоит из молекул органических веществ - белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров (липидов), находящихся в клетках и получивших название биологических молекул.
Биологи исследуют роль этих важнейших биологических соединений в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации, обмене веществ и превращении энергии в живых клетках и в других процессах.
Изучая живые организмы, вы узнали, что они состоят из тех же химических элементов, что и неживые. В настоящее время известно более 100 элементов, большинство из них встречается в живых организмах. К самым распространенным в живой природе элементам следует отнести углерод, кислород, водород и азот.
Основой всех органических соединений служит углерод. Он может вступать в связь со многими атомами и их группами, образуя цепочки, различные по химическому составу, строению, длине и форме. Из групп атомов образуются молекулы, а из последних - сложные химические соединения, различающиеся по строению и функциям. Эти органические соединения, входящие в состав клеток живых организмов, получили название биологические полимеры, или биополимеры.
Различают такие уровни организации живой материи - уровни биологической организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой и экосистемный.
Молекулярный уровень организации - это уровень функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, стероидов. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации . Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика.
Это уровень клеток (клеток бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов, клеток многоклеточных организмов). Клетка - это структурная единица живого, функциональная единица, единица развития. Этот уровень изучают цитология, цитохимия, цитогенетика, микробиология.
Тканевый уровень организации - это уровень, на котором изучается строение и функционирование тканей. Исследуется этот уровень гистологией и гистохимией.
Органный уровень организации - это уровень органов многоклеточных организмов. Изучают этот уровень анатомия, физиология, эмбриология.
Организменный уровень организации - это уровень одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов. Специфика организменного уровня в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, формирование признаков, присущих особям данного вида. Этот уровень изучается морфологией (анатомией и эмбриологией), физиологией, генетикой, палеонтологией.
Популяционно-видовой уровень - это уровень совокупностей особей - популяций и видов . Этот уровень изучается систематикой, таксономией, экологией, биогеографией, генетикой популяций . На этом уровне изучаются генетические и экологические особенности популяций , элементарные эволюционные факторы и их влияние на генофонд (микроэволюция), проблема сохранения видов.
Экосистемный уровень организации - это уровень микроэкосистем, мезоэкосистем, макроэкосистем. На этом уровне изучаются типы питания, типы взаимоотношений организмов и популяций в экосистеме, численность популяций , динамика численности популяций, плотность популяций, продуктивность экосистем, сукцессии. Этот уровень изучает экология.
Выделяют также биосферный уровень организации живой материи. Биосфера - это гигантская экосистема, занимающая часть географической оболочки Земли. Это мега-экосистема. В биосфере происходит круговорот веществ и химических элементов, а также превращение солнечной энергии.
Всего их 8. Что лежит в основе деления живой природы на уровни? Дело в том, что на каждом уровне есть определенные свойства. Каждый следующий уровень обязательено содержит в себе предыдущий или все предыдущие. Давайте рассмотрим каждый уровень подробно:
1. Молекулярный уровень организации живой природы
· Органические и неорганические вещества,
· процессы синтеза и распада этих веществ,
· выделение и поглощение энергии
Это все химические процессы, которые происходят внутри любой живой системы. Этот уровень нельзя назвать "живым" на 100%. Это скорее "химический уровень" - поэтому он самый первый, самый низший из всех. Но именно этот уровень лег в основу деления Живой природы на царства - по запасному питательному веществу: у растений - углеводы, у грибов - хитин, у животных - белок.
· Биохимия
· Молекулярная биология
· Молекулярная генетика
2. Клеточный уровень организации живой природы
Включает в себя молекулярный уровень организации. На этом уровне уже появляется "мельчайшая неделимая биологическая система - клетка". Свой обмен веществ и энергии. Внутренняя организация клетки - ее органоиды. Жизненные процессы - зарождение, рост, самовоспроизведение (деление)
Науки, изучающие клеточный уровень организации:
· Цитология
· (Генетика)
· (Эмбриология)
В скобочках указаны науки, которые изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.
3. Тканевый уровень организации
Включает в себя молекулярный и клеточный уровни. Этот уровень можно назвать "многоклеточным" - ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.
Наука, изучающая тканевый уровень организации - гистология.
4. Органный уровень организации жизни
У одноклеточных организмов это органеллы - у каждой свое строение и свои функции
У многоклеточных организмов это органы, которые объединены в системы и четко взаимодействуют между собой
Эти два уровня - тканевый и органный - изучают науки:
· Ботаника - растения,
· зоология - животные,
· Анатомия - человек
· Физиология
· (медицина)
5. Организменный уровень
Включает в себя молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный.
На этом уровне уже живую природу делят на царства - растений, грибов и животных.
Свойства этого уровня:
· Обмен веществ (и на клеточном уровне тоже - видите, каждый уровень содержит в себе предыдущий!)
· Строение организма
· Питание
· Гомеостаз - постоянство внутренней среды
· Размножение
· Взаимодействие между организмами
· Взаимодействие с окружающей средой
· Анатомия
· Генетика
· Морфология
· Физиология
6. Популяционно-видовой уровень организации жизни
Включает в себя молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный.
Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.
Основные процессы на этом уровне:
· Взаимодействие организмов между собой (либо конкуренция, либо размножение)
· микроэволюция (изменение организма под действием внешних условий)
Науки, изучающие этот уровень:
· Генетика
· Эволюция
· Экология
7. Биогеоценотический уровень организации жизни (от слова биогеоценоз)
На этом уровне уже учитывается почти все:
Взаимодействие организмов между собой - пищевые цепи и сети
Взаимодействие организмов межу собой - конкуренция и размножение
Влияние окружающей среды на организмы и, соответственно, влияние организмов на среду их обитания
Наука, изучающая этот уровень - Экология.
8. Биосферный уровень организации живой природы (последний уровень - высший!)
Он включает в себя:
· Взаимодействие живых и неживых компонентов природы
· Биогеоценозы
· Влияние человека - "антропогенные факторы"
· Круговорот веществ в природе
И изучает все это - Экология!
О клетке в научном мире заговорили практически сразу после изобретения микроскопа.
Кстати, сейчас довольно много видов микроскопов:
Оптический микроскоп - максимально увеличение - ~2000 крат (можно рассмотреть некоторые микроорганизмы, клетки (растительные и животные), кристаллы и т.д.
Электронный микроскоп - увеличивает до до 106 раз. Можно уже изучать частицы как клетки, так и молекул - это уже уровень микроструктур
Первым ученым, который смог увидеть клетки (естественно, в микроскоп) был Роберт Гук (1665 г) - он изучал клеточное строение в основном растений.
А вот впервые об одноклеточных организмах - бактериях, инфузориях заговорил А. Ван Левенгук (1674 г)
Ла-Марк (1809 г) уже стал говорить о клеточной теории
Ну и уже в середине XIX века М.Шлейден и Т.Шванн сформулировали ту клеточную теорию, которая сейчас общепризнана во всем мире.
Клеточными являются все организмы, кроме вирусов
Клетка - элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.
Клетка - это мини-организм. У нее есть свои "органы" - органойды. Главный органойд клетки - это ядро. По этому признаку все живые организмы делятся на ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ ("карио" - ядро) - содержащие ядро и ПРОКАРИОТИЧЕСКИЕ ("про" -до) - доядерные (без ядра)
Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна
1. Все животные и растения состоят из клеток.
2. Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.
3. Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм - это совокупность клеток.
Основные положения современной клеточной теории
· Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет.
· Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование.
· Ядро − главная составная часть клетки (эукариот).
· Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток.
· Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.
Основные органойды клетки - это те компоненты, которые присущи всем клеткам живых организмов - "общий состав":
· ядро: ядрышко;ядерная оболочка;
· плазматическая мембрана;
· эндоплазматическая сеть;
· центриоль;
· комплекс Гольджи;
· лизосома;
· вакуоль;
· митохондрия.
Нуклеиновые кислоты содержатся в клетке абсолютно любого организма. Даже у вирусов.
"Нуклео" - "ядро" - в основном, содержатся в ядре клеток, но так же содержатся и в цитоплазме, и в других органойдах. Нуклиновые кислоты бывают двух типов: ДНК и РНК
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота
РНК - рибонуклеиновая кислота
Эти молекулы - полимеры, мономерами являются нуклеотиды - соединения, содержащие азотистые основания.
Нуклеотиды ДНК: А - аденин, Т - тимин, Ц - цитозин, Г - гуанин
Нуклеотиды РНК: А - аденин, У - урацил, Ц - цитозин, Г - гуанин
Как видите, в РНК тимина нет, его заменяет урацил - У
Помимо них, в состав нуклеотидов входят:
углеводы: дезоксирибоза - в ДНК, рибоза - в РНК. Фосфат и сахар - входят в состав обеих молекул
Это первичная структура молекул
Вторичная структура - это сама форма молекул. Днк - двойная спираль, РНК - "одинарная" длинная молекула.
Основные функции нуклеиновых кислот
Генетический код - это последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. Это основа любого организма, по сути - это информация о самом организме (как у любого человека ФИО, идентифицирующее личность- это последовательность букв, или последовательность цифр - серия паспорта).
Так вот, основные функции нуклеиновых кислот - в хранении, реализации и передаче наследственной информации, "записанной" в молекулах в виде последовательности определенных нуклеотидов.
Деление клеток - часть процесса жизни абсолютно любого живого организма. Все новые клетки образуются из старых (материнских). Это одно из основных положений клеточной теории. Но существует несколько видов деления, которые напрямую зависят от природы этих клеток.
Деление прокариотических клеток
Чем отличается прокариотическая клетка от эукариотической? Самое главное отличие - отсутствие ядра (собственно поэтому так и называются). Отсутствие ядра означает, что ДНК просто находится в цитоплазме.
Процесс выглядит следующим образом:
репликация (удвоение) ДНК ---> клетка удлиняется ---> образуется поперечная перегородка ---> клетки разделяются и расходятся
Деление эукариотических клеток
Жизнь любой клетки состоит из 3 этапов: рост, подготовка к делению и, собственно, деление.
Как происходит подготовка к делению?
· Во-первых синтезируется белок,
· во-вторых, все важные компоненты клетки удваиваются, чтобы в каждой новой клетке был весь необходимый для жизни набор органелл.
· В третьих, удваивается молекула ДНК и каждая хромосома синтезирует себе копию. Удвоенная хромосома= 2 хроматиды (в каждой по молекуле ДНК).
Этот период подготовки к делкнию называется ИНТЕРФАЗА.
