Живият свят е съвкупност от биологични системиразлични нива на организация и различна подчиненост. Те са в непрекъснато взаимодействие. Има няколко нива на живата материя:

Молекулярна– всяка жива система, колкото и сложно да е организирана, се проявява на нивото на функциониране на биологични макромолекули: нуклеинови киселини, протеини, полизахариди, както и важни органична материя. От това ниво започват най-важните жизнени процеси на тялото: метаболизъм и преобразуване на енергия, предаване наследствена информацияпр. – най-древното ниво от структурата на живата природа, граничещо с неживата природа.

Клетъчен– клетката е структурна и функционална единица, също и единица за размножаване и развитие на всички живи организми, живеещи на Земята. Няма неклетъчни форми на живот и съществуването на вируси само потвърждава това правило, тъй като те могат да проявяват свойствата на живите системи само в клетките.

Плат— Тъканта е съвкупност от клетки, подобни по структура, обединени от обща функция.

Орган— при повечето животни органът е структурна и функционална комбинация от няколко вида тъкан. Например човешката кожа като орган включва епител и съединителна тъкан, които заедно изпълняват редица функции, сред които най-важната е защитната.

Организъм- многоклетъчният организъм е интегрална система от органи, специализирани да извършват различни функции. Разлики между растенията и животните в устройството и начините на хранене. Връзката на организмите със средата им, тяхната адаптивност към нея.

Популация-вид– съвкупност от организми от един и същи вид, обединени от общ хабитат, създава популация като система от надорганизмов ред. В тази система се извършват най-простите, елементарни еволюционни трансформации.

Биогеоценотичен— биогеоценоза — съвкупност от организми различни видовеи различна сложност на организацията, всички фактори на околната среда.

Биосфера- биосфера - най-много високо нивоорганизация на живата материя на нашата планета, включително целия живот на Земята. Така живата природа е сложно организирана йерархична система.

2. Размножаване на клетъчно ниво, митоза и нейната биологична роля

Митоза (от гръцки mitos - нишка), вид клетъчно делене, в резултат на което дъщерните клетки получават генетичен материал, идентичен с този, съдържащ се в клетката майка. Кариокинезата, непрякото клетъчно делене, е най-често срещаният метод за клетъчно възпроизвеждане (възпроизвеждане), осигуряващ идентичното разпределение на генетичния материал между дъщерните клетки и непрекъснатостта на хромозомите в редица клетъчни поколения.

ориз. 1. Схема на митозата: 1, 2 – профаза; 3 – прометафаза; 4 – метафаза; 5 – анафаза; 6 – ранна телофаза; 7 – късна телофаза

Биологичното значение на митозата се определя от комбинацията от удвояване на хромозомите чрез тяхното надлъжно разделяне и равномерно разпределение между дъщерните клетки. Началото на митозата се предшества от период на подготовка, който включва съхранение на енергия, синтез на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и възпроизвеждане на центриоли. Източникът на енергия са богати на енергия или така наречените високоенергийни съединения. Митозата не е придружена от повишено дишане, тъй като окислителните процеси протичат в интерфазата (запълване на "енергийния резерв на ара"). Периодичното запълване и изчерпване на енергийния резерв на ара е в основата на енергията на митозата.

Етапите на митозата са както следва. Единичен процес. Митозата обикновено се разделя на 4 етапа: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

ориз. 2. Митоза в меристемните клетки на корена на лука (микроснимка). Интерфаза

ориз. 3. Митоза в меристематични бучки на корен от лук (микроснимка). Профаза (свободна топка)

ориз. 4. Митоза в меристемните клетки на корена на лука (микроснимка). Късна профаза (разрушаване на ядрената мембрана)

МЕТАФАЗА - състои се от движението на ХРОМОЗОМИТЕ към екваториалната равнина (метакинеза или прометафаза), образуването на екваториалната ПЛОЧА („майчината звезда“) и отделянето на хроматидите или сестринските хромозоми.

ориз. 5. Митоза в меристемните клетки на корена на лука (микроснимка). Прометафаза

Фиг.6. Митоза в меристематични клетки на корен от лук (микроснимка). Метафаза

ориз. 7. Митоза в меристемните клетки на корена на лука (микроснимка). Анафаза

АНАФАЗАТА е етапът на разминаване на хромозомите към полюсите. Анафазното движение е свързано с удължаването на централните нишки на вретеното, което раздалечава митотичните полюси и със скъсяването на хромозомните микротубули на митотичния апарат. Удължаването на централните нишки на ВРЕТЕНОТО възниква или поради ПОЛЯРИЗАЦИЯТА на „резервни макромолекули“, които завършват изграждането на МИКРОТРУБУЛИТЕ на вретеното, или поради дехидратацията на тази структура. Скъсяването на хромозомните микротубули се осигурява от СВОЙСТВАТА на контрактилните протеини на митотичния апарат, способни да се свиват без удебеляване. ТЕЛОФАЗА - състои се от реконструкция на дъщерни ядра от хромозоми, събрани на полюсите, делене на клетъчното тяло (ЦИТОТИМИЯ, ЦИТОКИНЕЗА) и окончателно разрушаване на митотичния апарат с ОБРАЗУВАНЕ на междинно тяло. Реконструкцията на дъщерните ядра е свързана с десперализация на хромозомите, ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ на ядрото и ядрената мембрана. Цитотомията се извършва чрез образуване на клетъчна ПЛОЧКА (в растителна клетка) или чрез образуване на бразда на разцепване (в животинска клетка).

Фиг.8. Митоза в меристематични клетки на корен от лук (микроснимка). Ранна телофаза

ориз. 9. Митоза в меристемните клетки на корена лук (микроснимка). Късна телофаза

Механизмът на цитотомията е свързан или със свиването на желатинизирания пръстен на ЦИТОПЛАЗМАТА, обграждащ ЕКВАТОРА („хипотеза за контрактилен пръстен“), или с разширяването на клетъчната повърхност поради изправянето на петловидни протеинови вериги („разширяване на МЕМБРАНАТА“ ” хипотеза).

Продължителност на митозата- зависи от размера на клетките, тяхната плоидност, броя на ядрата, както и от условията среда, особено на температурата. В животинските клетки митозата продължава 30-60 минути, в растителните клетки 2-3 часа. По-дългите етапи на митозата, свързани с процесите на синтез (препрофаза, профаза, телофаза), самодвижението на хромозомите (метакинеза, анафаза) се появяват бързо.

БИОЛОГИЧНО ЗНАЧЕНИЕ НА МИТОЗАТА - постоянството на структурата и правилното функциониране на органите и тъканите на многоклетъчния организъм би било невъзможно без запазване на един и същ набор от генетичен материал в безброй клетъчни поколения. Митозата осигурява важни прояви на живота: ембрионално развитие, растеж, възстановяване на органи и тъкани след увреждане, поддържане на структурната цялост на тъканите с постоянна загуба на клетки в процеса на тяхното функциониране (заместване на мъртви червени кръвни клетки, увредени кожни клетки, чревен епител и др.) При протозои, митоза осигурява безполово размножаване.

3. Гаметогенеза, характеристики на половите клетки, оплождане

Репродуктивните клетки (гамети) - мъжки сперматозоиди и женски яйцеклетки (или яйцеклетки) се развиват в половите жлези. В първия случай пътят на тяхното развитие се нарича СПЕРМАТОГЕНЕЗА (от гръцки sperm - семе и genesis - произход), във втория - ОВОГЕНЕЗА (от лат. ovo - яйце).

Гаметите са полови клетки, тяхното участие в оплождането, образуването на зигота (първата клетка на нов организъм). Резултатът от оплождането е удвояване на броя на хромозомите, възстановяване на техния диплоиден набор в зиготата. Етапи на развитие на зародишните клетки: 1) увеличаване чрез митоза на броя на първичните зародишни клетки с диплоиден набор от хромозоми, 2) растеж на първични зародишни клетки, 3) узряване на зародишни клетки.

ЕТАПИ НА ГАМЕТОГЕНЕЗА - в процеса на развитие на половите клетки, както спермата, така и яйцата, се разграничават етапи (фиг.). Първият етап е периодът на размножаване, в който първичните зародишни клетки се делят чрез митоза, което води до увеличаване на техния брой. По време на сперматогенезата възпроизвеждането на първичните зародишни клетки е много интензивно. Започва с началото на пубертета и продължава през целия репродуктивен период. Възпроизвеждането на женски първични зародишни клетки при нисши гръбначни продължава почти през целия живот. При човека тези клетки се размножават с най-голяма интензивност само в пренаталния период на развитие. След образуването на женските полови жлези - яйчниците, първичните зародишни клетки спират да се делят, голяма част от тях умират и се резорбират, останалите остават в латентно състояние до пубертета.

Вторият етап е периодът на растеж. В незрелите мъжки гамети този период е изразен нерязко. Размерът на мъжките гамети леко се увеличава. Напротив, бъдещите яйцеклетки - овоцитите - понякога се увеличават по размер стотици, хиляди и дори милиони пъти. При някои животни овоцитите растат много бързо – в рамките на няколко дни или седмици при други видове растежът продължава месеци или години. Растежът на яйцеклетките се осъществява благодарение на вещества, образувани от други клетки на тялото.

Третият етап е периодът на съзряване или мейоза (фиг. 1).

ориз. 9. Схема на образуване на полови клетки

Клетките, навлизащи в периода на мейоза, съдържат диплоиден набор от хромозоми и вече удвояват количеството ДНК (2n 4c).

По време на процеса на сексуално размножаване организмите от всеки вид запазват своя характерен брой хромозоми от поколение на поколение. Това се постига от факта, че преди сливането на зародишните клетки - оплождането - в процеса на узряване броят на хромозомите в тях намалява (намалява), т.е. от диплоидното множество (2n) се образува хаплоидното множество (n). Моделите на мейозата в мъжките и женските зародишни клетки са по същество еднакви.

Референции

Горелов А. А. Концепции на съвременната естествознание. - М.: Център, 2008.


Дубнищева Т.Я. и т.н. Съвременно естествознание. - М.: Маркетинг, 2009.


Лебедева Н.В., Дроздов Н.Н., Криволуцки Д.А. Биологично разнообразие. М., 2004.


Мамонтов С.Г. Биология. М., 2007.


Яригин В. Биология. М., 2006.


Разграничават се следните нива на организация на живота: молекулярно, клетъчно, органно-тъканно (понякога са разделени), организмово, популационно-видово, биогеоценотично, биосферно. Дива природае система, а различните нива на нейната организация образуват нейната сложна йерархична структура, когато основните по-прости нива определят свойствата на по-високите.

Толкова сложно органични молекулиса част от клетките и определят тяхната структура и жизнени функции. В многоклетъчните организми клетките са организирани в тъкани и няколко тъкани образуват орган. Многоклетъчният организъм се състои от системи от органи; от друга страна, самият организъм е елементарна единица на популация и биологичен вид. Една общност е представена от взаимодействащи популации от различни видове. Съобществото и околната среда образуват биогеоценоза (екосистема). Съвкупността от екосистеми на планетата Земя образува нейната биосфера.

На всяко ниво възникват нови свойства на живите същества, които липсват на основното ниво, и се разграничават техните собствени елементарни явления и елементарни единици. В същото време в много отношения нивата отразяват хода на еволюционния процес.

Идентифицирането на нива е удобно за изучаване на живота като сложен природен феномен.

Нека разгледаме по-отблизо всяко ниво на организация на живота.

Молекулярно ниво

Въпреки че молекулите са изградени от атоми, разликата между живата и неживата материя започва да се проявява само на молекулярно ниво. Среща се само в живи организми голям бройсложни органични вещества - биополимери (протеини, мазнини, въглехидрати, нуклеинови киселини). Въпреки това молекулярно нивоОрганизацията на живите същества също включва неорганични молекули, които влизат в клетките и играят важна роля в техния живот.

Функционирането на биологичните молекули е в основата на една жива система. На молекулярно ниво на живота метаболизмът и преобразуването на енергията се проявяват като химични реакции, предаване и промяна на наследствената информация (редупликация и мутации), както и редица други клетъчни процеси. Понякога молекулярното ниво се нарича молекулярно-генетично.

Клетъчно ниво на живот

Именно клетката е структурната и функционална единица на живите същества. Извън клетката живот няма. Дори вирусите могат да проявяват свойствата на живо същество само когато са в клетката гостоприемник. Биополимерите напълно демонстрират своята реактивност, когато са организирани в клетка, което може да се счита за сложна системасвързани помежду си предимно чрез различни химични реакции на молекулите.

На това клетъчно ниво се проявява феноменът на живота, механизмите на предаване на генетична информация и трансформация на вещества и енергия са съчетани.

Орган-тъкан

Само многоклетъчните организми имат тъкани. Тъканта е колекция от клетки, сходни по структура и функция.

Тъканите се образуват в процеса на онтогенезата чрез диференциация на клетки с еднаква генетична информация. На това ниво се извършва клетъчна специализация.

Растенията и животните имат различни видове тъкани. Така че в растенията това е меристема, защитна, основна и проводима тъкан. При животните - епителни, съединителни, мускулни и нервни. Тъканите могат да включват списък от подтъкани.

Един орган обикновено се състои от няколко тъкани, свързани помежду си в структурно и функционално единство.

Органите образуват системи от органи, всяка от които отговаря за важна за тялото функция.

Органното ниво в едноклетъчните организми е представено от различни клетъчни органели, които изпълняват функциите на храносмилане, отделяне, дишане и др.

Организмично ниво на организация на живите същества

Наред с клетъчните на организмово (или онтогенетично) ниво те се открояват отделно структурни звена. Тъканите и органите не могат да живеят самостоятелно, организмите и клетките (ако е едноклетъчен организъм) могат.

Многоклетъчните организми са изградени от системи от органи.

На ниво организъм се проявяват такива жизнени явления като възпроизводство, онтогенеза, метаболизъм, раздразнителност, неврохуморална регулация и хомеостаза. С други думи, неговите елементарни явления представляват естествените промени на организма в индивидуално развитие. Елементарната единица е индивидът.

Популация-вид

Организмите от един и същи вид, обединени от общо местообитание, образуват популация. Един вид обикновено се състои от много популации.

Популациите имат общ генофонд. В рамките на един вид те могат да обменят гени, т.е. те са генетично отворени системи.

Елементарни еволюционни явления възникват в популациите, което в крайна сметка води до видообразуване. Живата природа може да се развива само на надорганични нива.

На това ниво възниква потенциалното безсмъртие на живите.

Биогеоценотично ниво

Биогеоценозата е взаимодействаща съвкупност от организми от различни видове с различни фактори на околната среда. Елементарните явления са представени от материя-енергийни цикли, осигурени предимно от живи организми.

Ролята на биогеоценотичното ниво е формирането на стабилни общности от организми от различни видове, приспособени да живеят заедно в определено местообитание.

Биосфера

Биосферното ниво на организация на живота е система по-висок редживот на Земята. Биосферата обхваща всички прояви на живота на планетата. На това ниво има глобална циркулация на веществата и поток от енергия (обхващащ всички биогеоценози).

НИВА НА ОРГАНИЗАЦИЯ НА ЖИВОТ

Има молекулярно, клетъчно, тъканно, органно, организмово, популационно, видово, биоценотично и глобално (биосферно) ниво на организация на живите същества. На всички тези нива се проявяват всички свойства, характерни за живите същества. Всяко от тези нива се характеризира с характеристики, присъщи на други нива, но всяко ниво има свои специфични особености.

Молекулярно ниво.Това ниво е дълбоко в организацията на живите същества и е представено от молекули на нуклеинови киселини, протеини, въглехидрати, липиди и стероиди, открити в клетките и наречени биологични молекули. На това ниво започват и се осъществяват най-важните жизнени процеси (кодиране и предаване на наследствена информация, дишане, метаболизъм и енергия, изменчивост и др.). Физико-химичната специфика на това ниво е, че съставът на живите същества включва голямо количество химически елементи, но по-голямата част от живите същества е представена от въглерод, кислород, водород и азот. Молекулите се образуват от група атоми, а от последните се образуват сложни химични съединения, различни по структура и функция. Повечето от тези съединения в клетките са представени от нуклеинови киселини и протеини, чиито макромолекули са полимери, синтезирани в резултат на образуването на мономери и комбинацията на последните в определен ред. В допълнение, мономерите на макромолекулите в едно и също съединение имат еднакви химични групи и са свързани чрез химични връзкимежду атомите, тяхната неспециф

ични части (области). Всички макромолекули са универсални, тъй като са изградени по един и същ план, независимо от техния вид. Тъй като са универсални, те същевременно са и уникални, защото структурата им е уникална. Например нуклеотидите на ДНК съдържат една азотна база от четири известни (аденин, гуанин, цитозин или тимин), в резултат на което всеки нуклеотид е уникален по своя състав. Вторичната структура на ДНК молекулите също е уникална.

Биологичната специфика на молекулярно ниво се определя от функционалната специфика на биологичните молекули. Например, спецификата на нуклеиновите киселини се състои в това, че те кодират генетична информация за синтеза на протеини. Освен това тези процеси се извършват в резултат на същите метаболитни стъпки. Например, биосинтезата на нуклеинови киселини, аминокиселини и протеини протича по подобен модел във всички организми. Окисляването също е универсално мастни киселини, гликолиза и други реакции.

Специфичността на протеините се определя от специфичната последователност на аминокиселините в техните молекули. Тази последователност допълнително определя специфичните биологични свойства на протеините, тъй като те са основните структурни елементиклетки, катализатори и регулатори на реакциите в клетките. Въглехидратите и липидите служат като най-важните източници на енергия, докато стероидите са важни за регулирането на редица метаболитни процеси.

На молекулярно ниво енергията се преобразува - лъчиста енергия в химическа енергия, съхранявана във въглехидрати и др. химични съединения, а химическата енергия на въглехидратите и другите молекули - в биологично достъпна енергия, съхранявана под формата на макроергични връзки на АТФ. И накрая, тук енергията на високоенергийните фосфатни връзки се превръща в работа – механична, електрическа, химическа, осмотична. Механизмите на всички метаболитни и енергийни процеси са универсални.

Биологичните молекули също така осигуряват непрекъснатост между молекулите и следващото ниво (клетъчното), тъй като те са материалът, от който се формират надмолекулните структури. Молекулярното ниво е "арената" химически реакции, които осигуряват енергия на клетъчно ниво.

Клетъчно ниво.Това ниво на организация на живите същества е представено от клетки, действащи като независими организации.

mov (бактерии, протозои и др.), както и клетки на многоклетъчни организми. Най-важната особеност на това ниво е, че животът започва с него. Като способни на живот, растеж и възпроизводство, клетките са основната форма на организация на живата материя, елементарните единици, от които са изградени всички живи същества (прокариоти и еукариоти). Няма фундаментални разлики в структурата и функцията между растителните и животинските клетки. Някои различия засягат само структурата на техните мембрани и отделни органели. Има забележими разлики в структурата между прокариотните клетки и еукариотните клетки, но във функционално отношение тези разлики са изравнени, тъй като правилото „клетка от клетка“ важи навсякъде.

Спецификата на клетъчното ниво се определя от специализацията на клетките, съществуването на клетките като специализирани единици на многоклетъчен организъм. На клетъчно ниво има диференциация и подреждане на жизнените процеси в пространството и времето, което е свързано с възлагането на функции на различни субклетъчни структури. Например, еукариотните клетки имат значително развити мембранни системи (плазмена мембрана, цитоплазмен ретикулум, ламеларен комплекс) и клетъчни органели (ядро, хромозоми, центриоли, митохондрии, пластиди, лизозоми, рибозоми). Мембранните структури са "арена" за най-важните жизнени процеси, а двуслойната структура на мембранната система значително увеличава площта на "арената". В допълнение, мембранните структури осигуряват пространствено разделяне на много биологични молекули в клетките и тяхното физическо състояние позволява постоянното дифузно движение на някои от протеиновите и фосфолипидните молекули, които съдържат. По този начин мембраните са система, чиито компоненти са в движение. Те се характеризират с различни пренареждания, което определя раздразнителността на клетките - най-важното свойствожив.

Тъканно ниво.Това ниво е представено от тъкани, които обединяват клетки с определена структура, размер, местоположение и подобни функции. Тъканите възникнаха по време на историческо развитиезаедно с многоклетъчността. При многоклетъчните организми те се образуват по време на онтогенезата като следствие от клетъчната диференциация. При животните има няколко вида тъкан (епителна, съединителна, мускулна, кръвна, нервна и репродуктивна). Състезанията

В сенките се разграничават меристематични, защитни, основни и проводими тъкани. На това ниво се извършва клетъчна специализация.

Органно ниво.Представени от органи на организми. При растенията и животните органите се образуват от различно количество тъкан. При протозоите храносмилането, дишането, циркулацията на веществата, отделянето, движението и размножаването се извършват от различни органели. По-напредналите организми имат системи от органи. Гръбначните животни се характеризират с цефализация, която се състои в концентриране на най-важните нервни центрове и сетивни органи в главата.

Организмово ниво. Това ниво е представено от самите организми - едноклетъчни и многоклетъчни организми от растителна и животинска природа. Специфична характеристикаорганизмовото ниво е, че на това ниво се извършва декодирането и внедряването на генетична информация, създаването на структурни и функционални характеристики, присъщи на организмите от даден вид.

Видово ниво.Това ниво се определя от видовете растения и животни. В момента има около 500 хиляди вида растения и около 1,5 милиона вида животни, представителите на които се характеризират с голямо разнообразие от местообитания и заемат различни екологични ниши. Видът също е единица за класификация на живите същества.

Ниво на населението.Растенията и животните не съществуват изолирано; те са обединени в популации, които се характеризират със специфичен генофонд. В рамките на един и същи вид може да има от една до много хиляди популации. В популациите се извършват елементарни еволюционни трансформации и се развива нова адаптивна форма.

Биоценотично ниво.Представен е от биоценози - съобщества от организми от различни видове. В такива общности организмите от различни видове зависят един от друг в една или друга степен. В хода на историческото развитие са възникнали биогеоценози (екосистеми), които са системи, състоящи се от взаимозависими общности от организми и абиотични фактори на околната среда. Екосистемите се характеризират с флуиден баланс между организмите и абиотични фактори. На това ниво протичат материални и енергийни цикли, свързани с жизнената дейност на организмите.

Глобално (биосферно) ниво.Това ниво е най-висока формаорганизация на живите същества (живи системи). Тя е представена от биосферата. На това ниво всички материални и енергийни цикли са обединени в единен гигантски биосферен кръговрат на вещества и енергия.

Съществува диалектическо единство между различните нива на организация на живите същества. Живите същества са организирани според вида на системната организация, чиято основа е йерархията на системите. Преходът от едно ниво към друго е свързан със запазването на функционалните механизми, работещи на предишни нива, и е придружен от появата на нови видове структура и функции, както и взаимодействие, характеризиращо се с нови характеристики, т.е. появява се ново качество.

Организацията на живите същества се разделя главно на молекулярно, клетъчно, тъканно, органно, организмово, популационно, видово, биоценотично и глобално (биосферно) ниво. На всички тези нива се проявяват всички свойства, характерни за живите същества. Всяко от тези нива се характеризира с характеристики, присъщи на други нива, но всяко ниво има свои специфични особености.

Молекулярно ниво. Това ниво е дълбоко в организацията на живите същества и е представено от молекули на нуклеинови киселини, протеини, въглехидрати, липиди и стероиди, открити в клетките и, както вече беше отбелязано, наречени биологични молекули.

Размерите на биологичните молекули се характеризират със значително разнообразие, което се определя от пространството, което заемат в живата материя. Най-малките биологични молекули са нуклеотиди, аминокиселини и захари. Напротив, белтъчните молекули се характеризират със значително по-големи размери. Например диаметърът на молекулата на човешкия хемоглобин е 6,5 nm.

Биологичните молекули се синтезират от прекурсори с ниско молекулно тегло, които са въглероден оксид, вода и атмосферен азот и които по време на метаболизма се превръщат чрез междинни съединения с нарастващо молекулно тегло (градивни елементи) в биологични макромолекули с големи молекулно тегло(фиг. 42). На това ниво започват и протичат най-важните жизнени процеси (кодиране и предаване на наследствена информация, дишане, метаболизъм и енергия, изменчивост и др.).

Физикохимичната специфика на това ниво се състои в това, че съставът на живите същества включва голям брой химични елементи, но основният елементен състав на живите същества е представен от въглерод, кислород, водород и азот. Молекулите се образуват от групи атоми, а от последните се образуват сложни химични съединения, които се различават по структура и функция. Повечето от тези съединения в клетките са представени от нуклеинови киселини и протеини, чиито макромолекули са полимери, синтезирани в резултат на образуването на мономери, а последните се комбинират в определен ред. В допълнение, мономерите на макромолекулите в едно и също съединение имат едни и същи химични групи и са свързани чрез химични връзки между атомите на техните неспецифични части (секции).

Всички макромолекули са универсални, тъй като са изградени по един и същи план, независимо от техния вид. Тъй като са универсални, те същевременно са и уникални, защото структурата им е уникална. Например, ДНК нуклеотидите съдържат една азотна база от четири известни (аденин, гуанин, цитозин и тимин), в резултат на което всеки нуклеотид или всяка последователност от нуклеотиди в ДНК молекулите е уникален по своя състав, точно както вторичната структура на ДНК молекулата също е уникален. Повечето протеини съдържат 100-500 аминокиселини, но аминокиселинните последователности в протеиновите молекули са уникални, което ги прави уникални.

Събирайки се, макромолекулите различни видовеобразуват супрамолекулни структури, примери за които са нуклеопротеините, които са комплекси от нуклеинови киселини и протеини, липопротеини (комплекси от липиди и протеини), рибозоми (комплекси от нуклеинови киселини и протеини). В тези структури комплексите са свързани нековалентно, но нековалентното свързване е много специфично. Биологичните макромолекули се характеризират с непрекъснати трансформации, които се осигуряват от химични реакции, катализирани от ензими. При тези реакции ензимите превръщат субстрат в реакционен продукт за изключително кратко време, което може да бъде няколко милисекунди или дори микросекунди. Например, времето, необходимо на двойноверижната спирала на ДНК да се развие преди репликацията й, е само няколко микросекунди.

Биологичната специфика на молекулярно ниво се определя от функционалната специфика на биологичните молекули. Например, спецификата на нуклеиновите киселини се състои в това, че те кодират генетична информация за синтеза на протеини. Други биологични молекули нямат това свойство.

Специфичността на протеините се определя от специфичната последователност на аминокиселините в техните молекули. Тази последователност допълнително определя специфичните биологични свойства на протеините, тъй като те са основните структурни елементи на клетките, катализатори и регулатори на различни процеси, протичащи в клетките. Въглехидратите и липидите са най-важните източници на енергия, докато стероидите под формата на стероидни хормони са важни за регулирането на редица метаболитни процеси.

Специфичността на биологичните макромолекули се определя и от факта, че процесите на биосинтеза се извършват в резултат на едни и същи метаболитни етапи. Освен това, биосинтезата на нуклеинови киселини, аминокиселини и протеини протича по подобен модел във всички организми, независимо от техния вид. Окислението на мастни киселини, гликолизата и други реакции също са универсални. Например, гликолизата се среща във всяка жива клетка на всички еукариотни организми и се осъществява в резултат на 10 последователни ензимни реакции, всяка от които се катализира от специфичен ензим. Всички аеробни еукариотни организми имат молекулярни "машини" в своите митохондрии, където се случва цикълът на Кребс и други реакции за освобождаване на енергия. Много мутации възникват на молекулярно ниво. Тези мутации променят последователността на азотните бази в ДНК молекулите.

На молекулярно ниво лъчистата енергия е фиксирана и тази енергия се преобразува в химическа енергия, съхранявана в клетките във въглехидрати и други химични съединения, а химическата енергия на въглехидратите и други молекули в биологично достъпна енергия, съхранявана под формата на макроенергийни връзки на АТФ. И накрая, на това ниво енергията на високоенергийните фосфатни връзки се превръща в работа - механична, електрическа, химическа, осмотична; механизмите на всички метаболитни и енергийни процеси са универсални.

Биологичните молекули също осигуряват приемственост между молекулярното и следващото ниво (клетъчното), тъй като те са материалът, от който се формират надмолекулните структури. Молекулярното ниво е „арената“ на химичните реакции, които осигуряват енергия на клетъчното ниво.

Клетъчно ниво. Това ниво на организация на живите същества е представено от клетки, действащи като независими организми (бактерии, протозои и други), както и клетки от многоклетъчни организми. Най-важната особеност на това ниво е, че животът започва с него. Като способни за живот, растеж и възпроизводство, клетките са основната форма на организация на живата материя, елементарните единици, от които са изградени всички живи същества (прокариоти и еукариоти). Няма фундаментални разлики в структурата и функцията между растителните и животинските клетки. Някои различия засягат само структурата на техните мембрани и отделни органели. Има забележими разлики в структурата между прокариотните клетки и клетките на еукариотните организми, но във функционално отношение тези разлики са изравнени, тъй като правилото „клетка от клетка“ важи навсякъде. Супрамолекулните структури на това ниво образуват мембранни системи и органели на клетките (ядра, митохондрии и др.).

Спецификата на клетъчното ниво се определя от специализацията на клетките, съществуването на клетките като специализирани единици на многоклетъчен организъм. На клетъчно ниво има диференциация и подреждане на жизнените процеси в пространството и времето, което е свързано с възлагането на функции на различни субклетъчни структури. Например, еукариотните клетки имат значително развити мембранни системи (плазмена мембрана, цитоплазмен ретикулум, ламеларен комплекс) и клетъчни органели (ядро, хромозоми, центриоли, митохондрии, пластиди, лизозоми, рибозоми).

Мембранните структури са "арена" за най-важните жизнени процеси, а двуслойната структура на мембранната система значително увеличава площта на "арената". В допълнение, мембранните структури осигуряват отделяне на клетките от околната среда, както и пространствено разделяне на много биологични молекули в клетките. Клетъчната мембрана има висока селективна пропускливост. Следователно тяхното физическо състояние позволява постоянното дифузно движение на някои от протеиновите и фосфолипидните молекули, които съдържат. В допълнение към мембраните с общо предназначение, клетките имат вътрешни мембрани, които ограничават клетъчните органели.

Като регулират обмена между клетката и околната среда, мембраните имат рецептори, които възприемат външни стимули. По-специално, примери за възприемане на външни стимули са възприятието на светлината, движението на бактериите към източник на храна и реакцията на целевите клетки към хормони като инсулин. Някои от самите мембрани едновременно генерират сигнали (химически и електрически). "Забележителна характеристика на мембраните е, че преобразуването на енергия се извършва върху тях. По-специално фотосинтезата се извършва върху вътрешните мембрани на хлоропластите, докато окислителното фосфорилиране се извършва върху вътрешните мембрани на митохондриите .

Компонентите на мембраната са в движение. Изградени главно от протеини и липиди, мембраните се характеризират с различни пренареждания, което определя дразнимостта на клетките - най-важното свойство на живите същества.

Тъканно нивопредставени от тъкани, които обединяват клетки с определена структура, размер, местоположение и подобни функции. Тъканите са възникнали по време на историческото развитие заедно с многоклетъчността. При многоклетъчните организми те се образуват по време на онтогенезата като следствие от клетъчната диференциация. При животните има няколко вида тъкан (епителна, съединителна, мускулна, нервна, както и кръв и лимфа). При растенията има меристематични, защитни, основни и проводими тъкани. На това ниво се извършва клетъчна специализация.

Органно ниво. Представени от органи на организми. При протозоите храносмилането, дишането, циркулацията на веществата, отделянето, движението и размножаването се извършват за сметка на различни органели. По-напредналите организми имат системи от органи. При растенията и животните органите се образуват от различно количество тъкан. Гръбначните животни се характеризират с цефализация, която е защитена чрез концентриране на най-важните центрове и сетивни органи в главата.

Организмово ниво. Това ниво е представено от самите организми - едноклетъчни и многоклетъчни организми от растителна и животинска природа. Специфична особеност на организмовото ниво е, че на това ниво се извършва декодирането и внедряването на генетична информация, създаването на структурни и функционални характеристики, присъщи на организмите от даден вид. Организмите са уникални по природа, защото техният генетичен материал е уникален, определящ тяхното развитие, функции и връзка с околната среда.

Ниво на населението. Растенията и животните не съществуват изолирано; те се комбинират в популации. Създавайки надорганизмена система, популациите се характеризират с определен генофонд и определено местообитание. Елементарните еволюционни трансформации започват в популациите и се развива адаптивна форма.

Видово ниво.Това ниво се определя от видовете растения, животни и микроорганизми, които съществуват в природата като живи единици. Популационният състав на видовете е изключително разнообразен. Един вид може да съдържа от една до много хиляди популации, представители на които се характеризират с много различни местообитания и заемат различни екологични ниши. Видовете са резултат от еволюцията и се характеризират с оборот. Сега съществуващи видовене са подобни на видовете, съществували в миналото. Видът също е единица за класификация на живите същества.

Биоценотично ниво.Представен е от биоценози - съобщества от организми от различни видове. В такива общности организмите от различни видове зависят един от друг в една или друга степен. В хода на историческото развитие са възникнали биогеоценози (екосистеми), които са системи, състоящи се от взаимозависими общности от организми и абиотични фактори на околната среда. Екосистемите се характеризират с динамично (подвижно) равновесие между организмите и абиотичните фактори. На това ниво протичат материални и енергийни цикли, свързани с жизнената дейност на организмите.

Биосферно (глобално) ниво.Това ниво е най-висшата форма на организация на живите същества (живи системи). Тя е представена от биосферата. На това ниво всички материални и енергийни цикли са обединени в единен гигантски биосферен кръговрат на вещества и енергия.

Съществува диалектическо единство между различните нива на организация на живите същества; живите същества са организирани според типа системна организация, чиято основа е йерархията на системите. Преходът от едно ниво към друго е свързан със запазването на функционалните механизми, работещи на предишни нива, и е придружен от появата на структура и функции на нови типове, както и взаимодействия, характеризиращи се с нови характеристики, т.е. появата на ново качество.

Въпроси за обсъждане

1. Какъв е общият методологически подход към разбирането на същността на живота? Кога е възникнал и във връзка с какво?

2. Възможно ли е да се определи същността на живота? Ако да, какво е това определение и кои са неговите научна обосновка?

3. Възможно ли е да се постави въпросът за субстрата на живота?

4. Назовете свойствата на живите същества. Посочете кои от тези свойства са характерни за неживите същества и кои само за живите същества.

5. Какво е значението за биологията на разделянето на живите същества на нива на организация? Има ли такова разделение практическо значение?

6. Какво общи характеристикисе характеризират с различни нива на организация на живите същества?

7. Защо нуклеопротеините се считат за субстрат на живота и при какви условия изпълняват тази роля?

Литература

Верная Д. Възникването на живота М.: Мир. 1969. 391 стр.

Опарин А.В. Материя, живот, интелект. М.: Наука. 1977 г. 204 стр

Пехов A.P. Биология и научно-технически прогрес. М.: Знание. 1984. 64 стр.

Karcher S. J. Молекулярна биология. акад. Натиснете. 1995. 273 стр.

Murphy M. P., O'Neill L. A. (Eds.) What is Life? Cambridge University Press 1995. 203 стр.

Нива на организация на живата природа

Има 8 нива.

Всяко ниво на организация се характеризира с определена структура (химическа, клетъчна или организмова) и съответните свойства.

Всяко следващо ниво задължително съдържа всички предишни.


Нека разгледаме всяко ниво в детайли.

8 нива на организация на дивата природа


1. Молекулярно ниво на организация на живата природа

• : органични и неорганични вещества,
• (метаболизъм): процеси на дисимилация и асимилация,
• усвояване и освобождаване на енергия.

Молекулярното ниво влияе на всичко биохимични процеси, които се срещат във всеки жив организъм – от едноклетъчен до многоклетъчен.

това нивоТрудно е да го наречем „жив“. Това е по-скоро "биохимично" ниво - следователно е основа за всички останали нива на организация на живата природа.

Следователно той беше този, който формира основата на класификацията към кралства -който хранително веществое основният в тялото: при животните - хитин, при гъбите - хитин, при растенията е -.

Науки, които изучават живите организми на това ниво:

2. Клетъчно ниво на организация на живата природа

Включва предишния - молекулярно ниво на организация.

На това ниво терминът „“ вече се появява като "най-малката неделима биологична система"

• Метаболизъм на веществата и енергията на дадена клетка (различен в зависимост от това към кое царство принадлежи организмът);
• Клетъчни органели;
• Жизнени цикли - възникване, растеж и развитие и клетъчно делене

Изучаване на науки клетъчно ниво на организация:

Генетиката и ембриологията изучават това ниво, но това не е основният обект на изследване.


3. Тъканно ниво на организация:

Включва 2 предишни нива - молекулярнои клетъчен.

Това ниво може да се нарече " многоклетъчен“ – все пак платът е колекция от клеткис подобна структура и изпълняващи същите функции.

Наука – Хистология

4. Орган(ударение върху първата сричка) ниво на организация на живота

• При едноклетъчните организми органите са органели -Има общи органели – характерни за всички или прокариотни клетки, и други, които са различни.
• В многоклетъчните организми клетките обща структураи функциите се комбинират в тъкани, а тези, съответно, в органи,които от своя страна са интегрирани в системи и трябва да взаимодействат гладко помежду си.

Нива на организация на тъкани и органи - изучавайте науките:

5. Организмово ниво

Включва всички предишни нива: молекулярно, клетъчен,нива на тъкани и органи.

На това ниво Живата природа е разделена на царства – животни, растения и гъби.

Характеристики на това ниво:


• Метаболизъм (както на телесно ниво, така и на клетъчно ниво)
• Устройство (морфология) на организма
• Хранене (метаболизъм и енергия)
• Хомеостаза
• Възпроизвеждане
• Взаимодействие между организмите (конкуренция, симбиоза и др.)
• Взаимодействие с околната среда

науки:



6. Популационно-видово ниво на организация на живота

Включва молекулярно, клетъчен,нива на тъкани, органи и организми.

Ако няколко организма са морфологично сходни (с други думи, имат еднаква структура) и имат един и същ генотип, тогава те образуват един вид или популация.

Основни процеси на това ниво:


• Взаимодействие на организмите един с друг (конкуренция или размножаване)
• микроеволюция (промени в организма под влияние на външни условия)