Способы организации живой материи

Уровни организации живой материи

Вопрос 1.
Биологическими полимерами (от греч. «поли» — много) называют сложные органические вещества, состоящие из более простых молекул — звеньев — мономеров (от греч. «моно» — один). К ним относят белки, сложные сахара — углеводы и нуклеиновые кислоты.

Вопрос 2.
В живой природе выделяют несколько уровней организации
1. Молекулярно-генетический уровень. На этом уровне изучают физико-химические процессы, происходящие в организме (синтез и разложение белков, нуклеиновых кислот, липидов, обмен веществ и энергии, копирование генетической информации). Отмечается однообразие дискретных единиц. Четыре азотистых основания входят в состав нуклеиновых кислот. Двадцать аминокислот образуют молекулы белка. Элементарная единица — ген — участок молекулы ДНК, содержащий определенную генетическую информацию.
Элементарное явление — редуплекация (самовоспроизведение) молекул ДНК, в процессе которой могут возникать различные нарушения, изменяющие смысл генетической информации, что приводит к изменчивости.
2. Клеточный уровень. Элементарной структурной, функциональной и единицей развития всех живых организмов является клетка. Элементарное явление — реакции клеточного метаболизма. На клеточном уровне изучают строение клеток и клеточных компонентов. В клетке осуществляется реализация наследственной информации, обмен веществ и энергии. Эти процессы взаимосвязаны между собой.
Метаболизм, происходящий на уровне клетки, необходим для осуществления жизни на других уровнях.
3. Тканевой уровень. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток, объединенных выполнением общей функции.
4. Органный уровень. Органы — это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций; среди них наиболее значительная — защитная, т. е. функция отграничения внутренней среды организма от окружающей среды.
5. Организменный уровень. На этом уровне изучают процессы, происходящие в особи (организме), начиная с момента зарождения ее и до прекращения жизни. Индивидуальное развитие особи или онтогенез — дает возможность называть этот уровень онтогенетическим. Изменения, происходящие в течение всего индивидуального развития особи, составляют элементарное явление на данном уровне. Характерно многообразие форм, связанное с пространственными комбинациями, обусловливающими новые качественные особенности организма.
6. Популяционно-видовой уровень. Элементарная единица — популяция. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования, такие как естественный отбор, мутационный процесс. Изучают колебания численности и динамику популяций, ее половой состав.
7. Биоценологический уровень. Элементарная труктура — биогеоценоз. Биогеоценоз — совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды их обитания.
Элементарное явление — переход биогеоценозов из одного состояния в другое.
8. Биосферный уровень. Биосфера — система высшего порядка, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходят круговорот вещества и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Вопрос 3.
Все уровни организации живого тесно объединены между собой, что свидетельствует о целостности живой природы. Без биологических процессов, осуществляемых на этих уровнях, невозможны эвлюция и существование жизни на Земле. Организация живой материи построена на принципах иерархичности (соподчинения) и дискретности (подразделения на части). Каждый предыдущий уровень является частью последующего. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани — из клеток, органы — из тканей и т. д. Подобное деление позволяет осуществить замену части без прекращения функционирования целостной системы, а также возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.

Вопрос 4.
Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее элементы, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности.
В неживой природе также существует обмен веществами. Однако при не биологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед.
В отличие от обменных процессов в неживой природе у живых организмов они имеют качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными стали процессы синтеза и распада.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма, из них строится его тело.

Вопрос 5.
Самовоспроизведение (репродукция) – это способность организмов создавать себе подобных по типу обмена веществ и главным чертам морфофизиологической организации, за счет способности к размножению. Это свойство тесно связано с наследственностью и изменчивостью. Самовоспроизведение обеспечивает преемственность между поколениями клеток и организмов, связанное с потоком информации. Осуществляется репродукция на всех уровнях организации живого. В основе самовоспроизведения лежит удвоение молекул ДНК.

Вопрос 6.
Способность к развитию — всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом. На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. Развитие сопровождается ростом. Независимо от способа размножения все дочерние особи, образующиеся из одной зиготы или споры, почки или клетки, получают по наследству только генетическую информацию, т. е. возможность проявлять те или иные признаки. В процессе развития возникает специфическая структурная организация индивида, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток. Филогенез, или эволюция, — это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.

Вопрос 7.
Раздражимость — это способность организма избирательно реагировать на внешнее воздействие.
Все живое избирательно реагирует на внешние воздействия специфическими реакциями благодаря свойству раздражимости. Организмы отвечают на воздействие движением. Проявление формы движения зависит от структуры организма. Раздражимость имеет приспособительное значение, позволяя адекватно реагировать, например на пищу или потенциальную опасность; выбирать оптимальные условия для существования.

Вопрос 8.
Примеры саморегуляции физиологических процессов.
Понижение концентрации АТФ — универсального аккумулятора (накопителя) энергии в клетке — служит сигналом, запускающим процесс ее синтеза. Наоборот, восполнение запасов АТФ прекращает интенсивный синтез этого вещества. Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы — инсулина, уменьшающего содержание этого сахара в крови. Снижение уровня глюкозы в крови замедляет выделение гормона в кровяное русло. Уменьшение числа клеток в ткани (например, в результате травмы) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление нормального количества клеток дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.

Вопрос 9.
Ритмичность процессов жизнедеятельности организмов является приспособлением к периодически меняющимся условиям окружающей среды. Это свойство присуще как живой, так и неживой природе. Обусловлено оно различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца, сменой времен года, фазами Луны и т. д. Для неживой природы характерны, например, изменения освещенности и температуры в течение года и суток, приливы и отливы в морях и океанах, перемещение воздушных масс — ветры и т. д. Живые организмы также подчиняются внешним датчикам времени, однако реакция их значительно сложнее изменений окружающей среды.
Повсюду в живой и неживой природе распространены колебательные процессы. Океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз Луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов, в том числе периодическая смена суши морем и моря сушей, — все это разные формы колебательных процессов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов.
Ритм — это повторение одного и того же состояния через равные промежутки времени. В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека; сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи) и многие другие.
Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к постоянно меняющимся условиям существования. Так, например, ночные охотники совы, кошачьи и другие проявляют повышенную двигательную активность, что позволяет им успешно охотиться под покровом ночи.

Вопрос 10.
Согласно определению, данному ученым-биологом М.В.Волькенштейном 1965 г.), «Живые организмы представляют собой открытые, саморегулирующиеся, самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот». Нуклеопротеидные системы или биополимеры построены из белков и нуклеиновых систем, которые обеспечивают поток информации.
Открытые системы — это значит, что с окружающей средой идет постоянный обмен энергией и веществом. Самообновление, саморегуляция и самовоспроизведение – фундаментальные (основные) свойства живого. Сюда можно добавить и другие известные вам свойства живых систем: раздражимость, ритмичность, способность к избирательной реакции на внешние воздействия и обмену веществ. Через живые открытые системы проходят потоки энергии, информации, вещества.
Живые организмы отличаются от неживых признаками, совокупность которых определяет их жизненные проявления.

Источник

Основные уровни организации живой материи

Организация жизни на Земле имеет много форм своего проявления. Для каждой из них определяются общие черты, характерные функции. В процессе сосуществования живые материи переплетаются между собой, давая толчок к развитию и совершенствованию.

Уровни структурной организации живой материи

К единому определению жизни ученые до настоящего времени еще не пришли. Однако существует четкая характеристика понятия «живая материя», которое дает представление об особенностях жизни на Земле. Схематически эта характеристика выглядит следующим образом:

1. Для живых организмов свойственен конкретный химический состав, основные компоненты которого – углерод, кислород, азот и водород.
2. Организменная ткань состоит из клеток (исключение составляют вирусы).
3. В процессе жизнедеятельности живые существа обмениваются с окружающей средой энергией и веществами, соблюдая при этом собственный гомеостаз.
4. Генетические особенности передаются в последующие поколения по наследству. Происходит это при самовоспроизведении. Однако изменчивость и индивидуальное развитие не исключены.
5. Для организмов свойственна раздражимость, ритмичность, адаптационные характеристики.
6. Организмы, являясь целостными системами, состоят из отдельных элементов.
7. Жизнь на Земле имеет свойство развиваться.
8. Уровни организации живой материи находятся в иерархической зависимости.

На рисунке представлен систематизированный материал, характеризующий ступени организации живого субстрата. Каждый уровень развития имеет свое предназначение. В процессе эволюции развитие организма происходило от простого к сложному, что давало возможность приспосабливаться к меняющемуся окружающему миру и не останавливаться в своем развитии.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Что под этим понимается, иерархическое усложнение

Различные проявления жизни на Земле обусловлены существованием огромного количества организмов. Они имеют в своей биологической основе много общих черт, хотя фенотипически не идентичны.

Определяет набор характерных признаков уровень организации живой материи. Начальная (молекулярная) ступень присутствует во всех организмах. Ее можно назвать универсальной для любого проявления жизни. Клетка – единица, содержащая наследственную информацию, – обязательный элемент размножения. Сменяющие друг друга тканевой и органный уровни закладывают основу физиологии и анатомии. На ступени популяции формируются видовые особенности.

Высшая степень – биосфера – не что иное, как глобальный круговорот веществ и потоки энергии, происходящие в результате жизнедеятельности всей биологической материи.

Последующие ступени развития постепенно отсеивают представителей более низкой организации, выводя жизнь на более высокую ступень.

Характеристики и процессы, характерные для различных уровней

Основные принципы, лежащие в основе жизнедеятельности организмов на различных этапах иерархической лестницы четко определены биологическими науками. Постепенное усложнение жизни – закономерный и постоянный процесс. Каждая ступень – обязательный этап, пройдя который живая материя совершенствуется.

Молекулярный

Начальный уровень. Его суть – химические реакции, в результате которых происходит превращение одних веществ в другие. Из отдельных атомов образуются молекулы белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот, которые являются строительным материалов для клеток и тканей организма. Характеристика молекулярных соединений включает градацию их по степени сложности, размерам, физическим свойствам, например, силе межмолекулярных связей. Однако в целом такая с истема не считается живой, а методы ее изучения относятся к микроскопическим.

Клеточный

Общая классификация обозначает над молекулярным уровнем клеточную организацию. Однако более детальный подход обнаруживает надмолекулярный уровень (другое название – субклеточный). В его пределах молекулы структурируются в компоненты клеток – органеллы. В результате этого синтезируются мембрана (оболочка клетки), хромосомный аппарат, ядро, вакуоли, цитоплазмы и прочие клеточные компоненты.

Субклеточный этап предшествует клеточному, обеспечивая жизнеспособность форменных элементов.

Клетка – простейшая структура живого организма, способная к самостоятельному функционированию. Обязательный фактор для размножения, роста и развития.

Клетку можно смело назвать началом всего живого. В научной литературе такой процесс получил определение матричного синтеза биополимеров.

Природа клеточного уровня существования имеет ряд свойств:

• структура и соответствующие функции растительных и животных клеток идентична;
• в ней обеспечена возможность передачи генетической информации;
• условия для жизни клетки обеспечиваются в результате клеточного метаболизма;
• каждый вид клеток имеет свою специализацию, объясняющую природу раздражимости.

Организменный

Подобно тому, как между молекулярным и клеточным уровнями существует промежуточная ступень – надмолекулярная, клеточный и организменный этапы разделяет органно-тканевой. Именно здесь происходит синтез органов. Чем сложнее их организация, тем длительнее процесс. Поскольку на каждый орган возлагается четко определенная функция, клетки, образующие его ткань, строго специфичны.

Биология организменного уровня заключается в существовании одноклеточных либо многоклеточных структур. Имеется несколько определений организма, в основу которых положены его функции и строение.

Организм – тело живой природы, которому свойственны характеристики живой материи.

Биологический термин – особь – представляет собой организменный уровень существования материи. Для одноклеточных особей организмом является одна клетка. У многоклеточных каждая ткань (или орган) представлена объединением клеток.

Органный уровень – сложный компонент развития живой материи, в ходе которого он получает отличные от других функции.

Популяционно-видовой

Особи конкретного вида объединяются в популяции. Для каждой популяции свойственно обитание в конкретной зоне (ареале), для чего в процессе эволюции вырабатываются приспособленческие реакции. Популяцию характеризуют, как «самовоспроизводящуюся систему с надорганизменными свойствами». Представители одной популяции схожи по строению, функциям, способу существованию. Несколько популяций могут объединяться в один вид. Это имеет большое значение в эволюционных процессах: в результате скрещивания особей из различных популяций повышается плодовитость потомства.

Объединения живых организмов в одну систему носит название биоценозом.

Биогеоценотический

Объединение биоценоза с окружающей средой обеспечило переход живой материи на новый этап развития – биогеоценотический уровень. В нем живые организмы окружает неживая материя, представленная в виде почвы, воздуха, воды и прочих природных факторов. Примеры биогеоценоза: природный водоем, поверхностный слой грунта, естественный лес и другие.

Внутри биогеоценоза вырабатываются межорганизменные связи, переходящие в динамические сообщества. По-другому такой уровень называется экосистемным. Такой термин характеризует наличие межпопуляционного взаимодействия под влиянием факторов окружающей среды. Нарушения в одном из звеньев биогеоценоза часто ведет к серьезным сбоям в жизни состоящих в нем членов.

Не стоит путать понятие «биогеоценоз» и «экосистема». Биогеоценоз обычно представлен одним растительным комплексом. Например, лес, пруд. Экосистема – понятие более объемное и может охватывать не один биогеоценоз.

Сегодня существуют биогеоценозы природного и искусственного происхождения. Искусственный создан руками человека, чаще не способен к процессам саморегуляции. Примером может служить городской парк или агробиоценоз, создаваемый человеком для сельскохозяйственной деятельности.

Биосферный

Биосферный уровень существования живой материи – высший уровень ее организации. Это динамическая, претерпевающая постоянные изменения система, для которой свойственен круговорот энергии и отдельных веществ.

Термин произошел от греческих слов «βιος — жизнь» и «σφαῖρα — сфера, шар». Верным на сегодня определением является рассмотрение биосферы, как оболочки Земли, населенной живой материей, а также находящейся под постоянным воздействием продуктов жизнедеятельности живых существ. В биосфере насчитывается свыше 3 млн видов живых организмов, включая человека. Биосфера взаимосвязана с гидросферой и литосферой, а также контактирует с нижними слоями атмосферы.

Источник