Važnost stanične razine organizacije žive tvari. Razine organizacije života. Osnovna svojstva žive tvari

Živi svijet je zbirka biološki sustavi različite razine organizacije i različite podređenosti. Oni su u neprekidnoj interakciji. Postoji nekoliko razina žive tvari:

Molekularni– svaki živi sustav, ma kako složeno organiziran bio, očituje se na razini funkcioniranja bioloških makromolekula: nukleinskih kiselina, proteina, polisaharida, kao i važnih organska tvar. Od ove razine započinju najvažniji životni procesi tijela: metabolizam i pretvorba energije, prijenos nasljedne informacije itd. – najstarija razina strukture žive prirode, koja graniči s neživom prirodom.

Stanični– stanica je strukturna i funkcionalna jedinica, ujedno i jedinica razmnožavanja i razvoja svih živih organizama koji žive na Zemlji. Ne postoje nestanični oblici života, a postojanje virusa samo potvrđuje ovo pravilo, jer oni mogu pokazivati svojstva živih sustava samo u stanicama.

Tkanina— Tkivo je skup stanica slične strukture, ujedinjenih zajedničkom funkcijom.

Orgulje— kod većine životinja organ je strukturna i funkcionalna kombinacija nekoliko vrsta tkiva. Primjerice, ljudska koža kao organ uključuje epitel i vezivno tkivo koji zajedno obavljaju niz funkcija, među kojima je najznačajnija zaštitna.

Organizam- višestanični organizam je cjeloviti sustav organa specijaliziranih za obavljanje razne funkcije. Razlike između biljaka i životinja u građi i načinu ishrane. Povezanost organizama s okolišem, njihova prilagodljivost njemu.

Populacija-vrsta- skup organizama iste vrste, objedinjenih zajedničkim staništem, stvara populaciju kao sustav nadorganizmskog reda. U ovom sustavu provode se najjednostavnije, elementarne evolucijske transformacije.

Biogeocenotski— biogeocenoza — skup organizama različiti tipovi i različite složenosti organizacije, svi čimbenici okoliša.

Biosfera- biosfera - najviše visoka razina organizacija žive tvari na našem planetu, uključujući sav život na Zemlji. Dakle, živa priroda je složeno organiziran hijerarhijski sustav.

2. Razmnožavanje na staničnoj razini, mitoza i njezina biološka uloga

Mitoza (od grčkog mitos - nit), vrsta stanične diobe uslijed koje stanice kćeri dobivaju genetski materijal identičan onom koji sadrži matična stanica. Kariokineza, posredna stanična dioba, najčešća je metoda stanične reprodukcije (razmnožavanja), kojom se osigurava identična raspodjela genetskog materijala između stanica kćeri i kontinuitet kromosoma u više generacija stanica.

Riža. 1. Shema mitoze: 1, 2 – profaza; 3 – prometafaza; 4 – metafaza; 5 – anafaza; 6 – rana telofaza; 7 – kasna telofaza

Biološko značenje mitoze određeno je kombinacijom udvostručenja kromosoma njihovim uzdužnim cijepanjem i ravnomjernom raspodjelom između stanica kćeri. Početku mitoze prethodi razdoblje pripreme koje uključuje skladištenje energije, sintezu deoksiribonukleinske kiseline (DNK) i reprodukciju centriola. Izvor energije su energetski bogati ili tzv. visokoenergetski spojevi. Mitoza nije popraćena pojačanim disanjem jer se u interfazi odvijaju oksidativni procesi (punjenje "rezerve energije ara"). Periodično punjenje i pražnjenje energetske rezerve ara temelj je energije mitoze.

Faze mitoze su sljedeće. Jednostruki proces. Mitoza se obično dijeli u 4 faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza.

Riža. 2. Mitoza u meristemskim stanicama korijena luka (mikrografija). Interfaza

Ponekad se opisuje još jedna faza koja prethodi početku profaze - preprofaza (antefaza). Preprofaza je sintetski stadij mitoze, koji odgovara kraju interfaze (S-G 2 razdoblja). uključuje duplikaciju DNA i sintezu materijala MITOTIČKI APARAT. U PROFAZI se događa REORGANIZACIJA jezgre s KONDENZACIJOM i spiralizacijom KROMOSOMA, razaranjem jezgrene membrane i stvaranjem mitotičkog aparata sintezom proteina i njihovim "sklapanjem" u orijentirani sustav VRETENA STANIČNA DIOBA.

Riža. 3. Mitoza u meristematskim nakupinama korijena luka (mikrografija). Profaza (labava lopta)

Riža. 4. Mitoza u meristemskim stanicama korijena luka (mikrografija). Kasna profaza (razaranje jezgrine ovojnice)

METAFAZA - sastoji se od pomicanja KROMOSOMA prema ekvatorijalnoj ravnini (metakineza, ili prometafaza), formiranja ekvatorske PLOČE (“zvijezde majke”) i odvajanja kromatida, odnosno sestrinskih kromosoma.

Riža. 5. Mitoza u meristemskim stanicama korijena luka (mikrografija). Prometafaza

sl.6. Mitoza u meristematskim stanicama korijena luka (mikrografija). Metafaza

Riža. 7. Mitoza u meristemskim stanicama korijena luka (mikrografija). Anafaza

ANAFAZA je stadij divergencije kromosoma prema polovima. Kretanje u anafazi povezano je s produljenjem središnjih niti vretena, što pomiče mitotičke polove, te sa skraćivanjem kromosomskih mikrotubula mitotičkog aparata. Produljenje središnjih niti VRETENA nastaje ili zbog POLARIZACIJE “rezervnih makromolekula” koje dovršavaju izgradnju MIKROTUBULA vretena, ili zbog dehidracije ove strukture. Skraćivanje kromosomskih mikrotubula osiguravaju SVOJSTVA kontraktilnih proteina mitotičkog aparata, sposobnih kontrakcije bez zadebljanja. TELOFAZA - sastoji se od rekonstrukcije jezgri kćeri iz kromosoma skupljenih na polovima, diobe staničnog tijela (CITOTIMIJA, CITOKINEZA) i konačnog razaranja mitotskog aparata uz NASTANAK intermedijarnog tijela. Rekonstrukcija jezgri kćeri povezana je s desperalizacijom kromosoma, OBNOVOM nukleola i nuklearne membrane. Citotomija se provodi stvaranjem stanične PLOČE (u biljnoj stanici) ili stvaranjem cijepne brazde (u životinjskoj stanici).

sl.8. Mitoza u meristematskim stanicama korijena luka (mikrografija). Rana telofaza

Riža. 9. Mitoza u meristemskim stanicama korijena luka (mikrografija). Kasna telofaza

Mehanizam citotomije povezan je ili sa kontrakcijom želatiniziranog prstena CITOPLAZME koji okružuje EKVATOR („hipoteza kontraktilnog prstena“), ili sa širenjem stanične površine zbog ravnanja proteinskih lanaca u obliku petlje („širenje MEMBRANE“ ” hipoteza).

Trajanje mitoze- ovisi o veličini stanica, njihovoj ploidnosti, broju jezgri, kao i o uvjetima okoliš, posebno na temperaturu. U životinjskim stanicama mitoza traje 30-60 minuta, u biljnim 2-3 sata. Dulje faze mitoze povezane s procesima sinteze (preprofaza, profaza, telofaza) samokretanje kromosoma (metakineza, anafaza) odvijaju se brzo.

BIOLOŠKI ZNAČAJ MITOZE - postojanost građe i ispravno funkcioniranje organa i tkiva višestaničnog organizma bilo bi nemoguće bez održavanja istog skupa genetskog materijala u bezbrojnim generacijama stanica. Mitoza osigurava važne manifestacije životne aktivnosti: embrionalni razvoj, rast, obnavljanje organa i tkiva nakon oštećenja, održavanje strukturne cjelovitosti tkiva uz stalni gubitak stanica u procesu njihova funkcioniranja (zamjena mrtvih crvenih krvnih stanica, oštećenih stanica kože, crijevni epitel itd.) Kod protozoa mitoza osigurava nespolno razmnožavanje.

3. Gametogeneza, karakteristike spolnih stanica, oplodnja

Reproduktivne stanice (gamete) - muški spermiji i ženske jajne stanice (ili jajašca) razvijaju se u spolnim žlijezdama. U prvom slučaju put njihovog razvoja naziva se SPERMATOGENEZA (od grčkog sperma - sjeme i genesis - podrijetlo), u drugom - OVOGENEZA (od latinskog ovo - jaje)

Gamete su spolne stanice, njihovo sudjelovanje u oplodnji, nastanku zigote (prva stanica novog organizma). Rezultat oplodnje je udvostručenje broja kromosoma, obnova njihovog diploidnog sklopa u zigoti.Obilježja gameta su jednostruki, haploidni skup kromosoma u odnosu na diploidni set kromosoma u tjelesnim stanicama2. Faze razvoja zametnih stanica: 1) povećanje mitozom broja primarnih zametnih stanica s diploidnim skupom kromosoma, 2) rast primarnih zametnih stanica, 3) sazrijevanje zametnih stanica.

STADIJI GAMETOGENEZE - u procesu spolnog razvoja i spermija i jajašca razlikuju se stadiji (sl.). Prva faza je razdoblje razmnožavanja, u kojem se primordijalne zametne stanice dijele mitozom, što rezultira povećanjem njihovog broja. Tijekom spermatogeneze vrlo je intenzivno razmnožavanje primarnih spolnih stanica. Počinje s početkom puberteta i nastavlja se tijekom cijelog reproduktivnog razdoblja. Razmnožavanje ženskih primordijalnih zametnih stanica u nižih kralježnjaka nastavlja se gotovo tijekom cijelog života. U čovjeka se ove stanice najvećim intenzitetom razmnožavaju tek u prenatalnom razdoblju razvoja. Nakon formiranja ženskih spolnih žlijezda – jajnika, primarne spolne stanice prestaju se dijeliti, većina ih umire i resorbira se, ostale ostaju u stanju mirovanja do puberteta.

Druga faza je razdoblje rasta. U nezrelim muškim spolnim stanicama ovo je razdoblje neoštro izraženo. Veličina muških gameta lagano se povećava. Naprotiv, buduća jajašca - oociti - ponekad se povećavaju u veličini stotinama, tisućama pa čak i milijunima puta. Kod nekih životinja jajne stanice rastu vrlo brzo - unutar nekoliko dana ili tjedana; kod drugih vrsta rast traje mjesecima ili godinama. Rast jajnih stanica odvija se zahvaljujući tvarima koje stvaraju druge stanice tijela.

Treća faza je razdoblje sazrijevanja ili mejoze (slika 1).

Riža. 9. Shema nastanka spolnih stanica

Stanice koje ulaze u razdoblje mejoze sadrže diploidni set kromosoma i već udvostručenu količinu DNA (2n 4c).

Tijekom procesa spolnog razmnožavanja, organizmi bilo koje vrste zadržavaju svoj karakterističan broj kromosoma iz generacije u generaciju. To se postiže tako što se prije spajanja spolnih stanica - oplodnje - tijekom procesa sazrijevanja u njima smanjuje (reducira) broj kromosoma, tj. iz diploidnog skupa (2n) nastaje haploidni skup (n). Obrasci mejoze u muškim i ženskim zametnim stanicama u biti su isti.

Bibliografija

Gorelov A. A. Koncepti moderne prirodne znanosti. - M.: Centar, 2008.

Dubnischeva T.Ya. i tako dalje. Moderna prirodna znanost. - M.: Marketing, 2009.

Lebedeva N.V., Drozdov N.N., Krivolutsky D.A. Biološka raznolikost. M., 2004. (monografija).

Mamontov S.G. Biologija. M., 2007. (monografija).

Yarygin V. Biologija. M., 2006. (monografija).

Razlikuju se sljedeće razine organizacije života: molekularna, stanična, organsko-tkivna (ponekad su odvojene), organska, populacijsko-vrstska, biogeocenotska, biosferna. Živa priroda je sustav, a različite razine njegove organizacije tvore njegovu složenu hijerarhijsku strukturu, pri čemu temeljne jednostavnije razine određuju svojstva viših.

Tako komplicirano organske molekule dio su stanica i određuju njihovu strukturu i vitalne funkcije. Kod višestaničnih organizama stanice su organizirane u tkiva, a nekoliko tkiva čini organ. Višestanični organizam sastoji se od organskih sustava, s druge strane, sam organizam je elementarna jedinica populacije i biološke vrste. Zajednica je predstavljena međudjelovanjem populacija različitih vrsta. Zajednica i okoliš čine biogeocenozu (ekosustav). Cjelokupnost ekosustava planeta Zemlje čini njegovu biosferu.

Na svakoj razini pojavljuju se nova svojstva živih bića kojih nema na osnovnoj razini, te se razlikuju njihovi vlastiti elementarni fenomeni i elementarne jedinice. U isto vrijeme, na mnoge načine razine odražavaju tijek evolucijskog procesa.

Identifikacija razina pogodna je za proučavanje života kao složenog prirodnog fenomena.

Pogledajmo pobliže svaku razinu organizacije života.

Molekularna razina

Iako se molekule sastoje od atoma, razlika između žive i nežive materije počinje se pojavljivati tek na molekularnoj razini. Nalazi se samo u živim organizmima veliki broj složene organske tvari - biopolimeri (proteini, masti, ugljikohidrati, nukleinske kiseline). Međutim molekularna razina Organizacija živih bića uključuje i anorganske molekule koje ulaze u stanice i imaju važnu ulogu u njihovom životu.

Funkcioniranje bioloških molekula u osnovi je živog sustava. Na molekularnoj razini života metabolizam i pretvorba energije očituju se kao kemijske reakcije, prijenos i promjena nasljednih informacija (reduplikacija i mutacije), kao i niz drugih staničnih procesa. Ponekad se molekularna razina naziva molekularnom genetikom.

Stanična razina života

Stanica je ta koja je strukturna i funkcionalna jedinicaživ. Izvan ćelije nema života. Čak i virusi mogu pokazivati svojstva živih bića samo kada su u stanici domaćinu. Biopolimeri u potpunosti pokazuju svoju reaktivnost kada su organizirani u stanicu, što se može smatrati složeni sustav međusobno povezani prvenstveno raznim kemijskim reakcijama molekula.

Na ovoj staničnoj razini očituje se fenomen života, sprežu se mehanizmi prijenosa genetskih informacija i transformacije tvari i energije.

Organ-tkivo

Samo višestanični organizmi imaju tkiva. Tkivo je skup stanica sličnih po strukturi i funkciji.

Tkiva nastaju u procesu ontogeneze diferencijacijom stanica koje imaju istu genetsku informaciju. Na ovoj razini dolazi do specijalizacije stanica.

Biljke i životinje imaju različite vrste tkiva. Dakle, kod biljaka je to meristem, zaštitno, osnovno i provodno tkivo. U životinja - epitelni, vezivni, mišićni i živčani. Tkiva mogu uključivati popis podtkiva.

Organ se najčešće sastoji od više tkiva međusobno povezanih u strukturnu i funkcionalnu cjelinu.

Organi tvore sustave organa, od kojih je svaki odgovoran za važnu funkciju za tijelo.

Razinu organa u jednostaničnim organizmima predstavljaju različite stanične organele koje obavljaju funkcije probave, izlučivanja, disanja itd.

Organizmska razina organizacije živih bića

Uz staničnu razinu razlikuju se zasebne strukturne jedinice na organskoj (ili ontogenetskoj) razini. Tkiva i organi ne mogu živjeti samostalno, organizmi i stanice (ako se radi o jednostaničnom organizmu) mogu.

Višestanični organizmi sastoje se od organskih sustava.

Na razini organizma očituju se takvi životni fenomeni kao što su reprodukcija, ontogeneza, metabolizam, razdražljivost, neurohumoralna regulacija i homeostaza. Drugim riječima, njegove elementarne pojave čine prirodne promjene u organizmu individualni razvoj. Osnovna jedinica je pojedinac.

Populacija-vrsta

Organizmi iste vrste, ujedinjeni zajedničkim staništem, čine populaciju. Vrsta se obično sastoji od mnogo populacija.

Populacije imaju zajednički genski fond. Unutar vrste mogu izmjenjivati gene, odnosno genetski su otvoreni sustavi.

Elementarni evolucijski fenomeni javljaju se u populacijama, što u konačnici dovodi do specijacije. Živa priroda može se razvijati samo na nadorganizmskim razinama.

Na ovoj razini javlja se potencijalna besmrtnost živih.

Biogeocenotska razina

Biogeocenoza je interakcijski skup organizama različitih vrsta s različitim čimbenicima okoliša. Elementarne pojave predstavljene su ciklusima tvari i energije, koje prvenstveno osiguravaju živi organizmi.

Uloga biogeocenotske razine je formiranje stabilnih zajednica organizama različitih vrsta, prilagođenih zajedničkom životu u određenom staništu.

Biosfera

Biosferna razina organizacije života je sustav višeg redaživota na Zemlji. Biosfera pokriva sve manifestacije života na planetu. Na ovoj razini postoji globalno kruženje tvari i tok energije (obuhvaća sve biogeocenoze).

RAZINE ORGANIZACIJE ŽIVOTA

Postoje molekularna, stanična, tkivna, organska, organska, populacijska, specijska, biocenotska i globalna (biosferna) razina organizacije živih bića. Na svim tim razinama očituju se sva svojstva karakteristična za živa bića. Svaku od ovih razina karakteriziraju značajke svojstvene drugim razinama, ali svaka razina ima svoje specifične značajke.

Molekularna razina. Ova je razina duboko u organizaciji živih bića i predstavljena je molekulama nukleinskih kiselina, proteina, ugljikohidrata, lipida i steroida koji se nalaze u stanicama i nazivaju se biološkim molekulama. Na ovoj razini započinju i odvijaju se najvažniji životni procesi (kodiranje i prijenos nasljednih informacija, disanje, metabolizam i energija, varijabilnost i dr.). Fizikalno-kemijska specifičnost ove razine je u tome što sastav živih bića uključuje veliku količinu kemijski elementi, ali glavninu živih bića predstavljaju ugljik, kisik, vodik i dušik. Molekule nastaju iz skupine atoma, a iz potonjih nastaju složeni kemijski spojevi koji se razlikuju po strukturi i funkciji. Većina ovih spojeva u stanicama predstavljena je nukleinskim kiselinama i proteinima, čije su makromolekule polimeri sintetizirani kao rezultat stvaranja monomera i kombinacije potonjih u određenom redoslijedu. Osim toga, monomeri makromolekula unutar istog spoja imaju iste kemijske skupine i povezani su kemijske veze između atoma, njihova nespecifična

ičkih dijelova (područja). Sve su makromolekule univerzalne, jer su građene prema istom planu, bez obzira na njihovu vrstu. Budući da su univerzalni, oni su ujedno i jedinstveni, jer je njihova struktura neponovljiva. Na primjer, nukleotidi DNA sadrže jednu dušičnu bazu od četiri poznate (adenin, gvanin, citozin ili timin), zbog čega je svaki nukleotid jedinstven po svom sastavu. Sekundarna struktura molekula DNA također je jedinstvena.

Biološka specifičnost na molekularnoj razini određena je funkcionalnom specifičnošću bioloških molekula. Na primjer, specifičnost nukleinskih kiselina leži u činjenici da kodiraju genetske informacije o sintezi proteina. Štoviše, ti se procesi provode kao rezultat istih metaboličkih koraka. Na primjer, biosinteza nukleinskih kiselina, aminokiselina i proteina odvija se prema sličnom obrascu u svim organizmima. Oksidacija je također univerzalna masne kiseline, glikoliza i druge reakcije.

Specifičnost proteina određena je specifičnim slijedom aminokiselina u njihovim molekulama. Ovaj slijed dalje određuje specifična biološka svojstva proteina, budući da su oni glavni konstruktivni elementi stanice, katalizatori i regulatori reakcija u stanicama. Ugljikohidrati i lipidi služe kao najvažniji izvori energije, dok su steroidi važni za regulaciju niza metaboličkih procesa.

Na molekularnoj razini, energija se pretvara - energija zračenja u kemijsku energiju pohranjenu u ugljikohidratima i drugim kemijski spojevi, a kemijsku energiju ugljikohidrata i drugih molekula - u biološki dostupnu energiju pohranjenu u obliku makroergičkih veza ATP-a. Konačno, ovdje se energija visokoenergetskih fosfatnih veza pretvara u rad – mehanički, električni, kemijski, osmotski. Mehanizmi svih metaboličkih i energetskih procesa su univerzalni.

Biološke molekule također osiguravaju kontinuitet između molekula i sljedeće razine (stanične), budući da su materijal od kojeg nastaju supramolekularne strukture. Molekularna razina je "arena" kemijske reakcije, koji osiguravaju energiju na staničnoj razini.

Stanična razina. Ovu razinu organizacije živih bića predstavljaju stanice koje djeluju kao neovisne organizacije.

mov (bakterije, protozoe i dr.), kao i stanice višećelijskih organizama. Najvažnija specifičnost ove razine je da s njom počinje život. Budući da su sposobne za život, rast i reprodukciju, stanice su glavni oblik organizacije žive tvari, elementarne jedinice od kojih su građena sva živa bića (prokarioti i eukarioti). Ne postoje temeljne razlike u strukturi i funkciji između biljnih i životinjskih stanica. Neke se razlike tiču samo strukture njihovih membrana i pojedinih organela. Između prokariotskih i eukariotskih stanica postoje primjetne razlike u strukturi, ali u funkcionalnom smislu te su razlike izjednačene, jer posvuda vrijedi pravilo "stanica od stanice".

Specifičnost stanične razine određena je specijalizacijom stanica, postojanjem stanica kao specijaliziranih jedinica višestaničnog organizma. Na staničnoj razini postoji diferencijacija i sređivanje vitalnih procesa u prostoru i vremenu, što je povezano s dodjelom funkcija različitim substaničnim strukturama. Na primjer, eukariotske stanice imaju značajno razvijene membranske sustave (plazma membrana, citoplazmatski retikulum, lamelarni kompleks) i stanične organele (jezgra, kromosomi, centrioli, mitohondriji, plastidi, lizosomi, ribosomi). Membranske strukture su “arene” za najvažnije životne procese, a dvoslojna struktura membranskog sustava značajno povećava površinu “arene”. Osim toga, membranske strukture omogućuju prostorno razdvajanje mnogih bioloških molekula u stanicama, a njihovo fizičko stanje omogućuje stalno difuzno kretanje nekih proteinskih i fosfolipidnih molekula koje sadrže. Dakle, membrane su sustav čije su komponente u pokretu. Karakteriziraju ih različita preuređenja, što određuje razdražljivost stanica - najvažnije svojstvoživ.

Razina tkiva. Tu razinu predstavljaju tkiva koja ujedinjuju stanice određene strukture, veličine, položaja i sličnih funkcija. Tkiva su nastala tijekom povijesni razvoj uz višestaničnost. U višestaničnih organizama nastaju tijekom ontogeneze kao posljedica diferencijacije stanica. Kod životinja postoji više vrsta tkiva (epitelno, vezivno, mišićno, krvno, živčano i reproduktivno). Utrke

U sjenama se razlikuju meristematsko, zaštitno, bazično i provodno tkivo. Na ovoj razini dolazi do specijalizacije stanica.

Razina organa. Predstavljen organima organizama. Kod biljaka i životinja organi se grade od različitih količina tkiva. Kod protozoa probavu, disanje, kruženje tvari, izlučivanje, kretanje i razmnožavanje provode različite organele. Napredniji organizmi imaju sustave organa. Za kralježnjake je karakteristična cefalizacija koja se sastoji u koncentraciji najvažnijih živčanih centara i osjetnih organa u glavi.

Organska razina. Tu razinu predstavljaju sami organizmi – jednostanični i višestanični organizmi biljne i životinjske prirode. Posebnost organske razine je da se na ovoj razini odvija dekodiranje i implementacija genetskih informacija, stvaranje strukturnih i funkcionalnih značajki svojstvenih organizmima određene vrste.

Razina vrste. Tu razinu određuju vrste biljaka i životinja. Trenutno postoji oko 500 tisuća vrsta biljaka i oko 1,5 milijuna vrsta životinja, čiji predstavnici karakteriziraju širok izbor staništa i zauzimaju različite ekološke niše. Vrsta je također jedinica klasifikacije živih bića.

Razina stanovništva. Biljke i životinje ne postoje izolirano; ujedinjeni su u populacije koje karakterizira specifičan genski fond. Unutar iste vrste može postojati od jedne do više tisuća populacija. U populacijama se provode elementarne evolucijske transformacije i razvija se novi adaptivni oblik.

Biocenotska razina. Predstavljena je biocenozama - zajednicama organizama različitih vrsta. U takvim zajednicama organizmi različitih vrsta ovise jedni o drugima u ovom ili onom stupnju. Tijekom povijesnog razvoja nastale su biogeocenoze (ekosustavi), koji su sustavi koji se sastoje od međusobno ovisnih zajednica organizama i abiotskih čimbenika okoliša. Ekosustave karakterizira ravnoteža tekućine između organizama i abiotskih čimbenika. Na toj razini odvijaju se materijalni i energetski ciklusi povezani sa životnom aktivnošću organizama.

Globalna (biosferna) razina. Ova razina je najviši oblik organizacija živih bića (živi sustavi). Predstavlja ga biosfera. Na ovoj razini, svi materijalni i energetski ciklusi ujedinjeni su u jedno divovsko biosfersko kruženje tvari i energije.

Između različitih razina organizacije živih bića postoji dijalektičko jedinstvo. Živa bića organizirana su prema tipu organizacije sustava, čija je osnova hijerarhija sustava. Prijelaz s jedne razine na drugu povezan je s očuvanjem funkcionalnih mehanizama koji djeluju na prethodnim razinama, a prati ga pojava strukture i funkcija novih vrsta, kao i interakcija koju karakteriziraju nove značajke, odnosno pojavljuje se nova kvaliteta.

Organizacija živih bića uglavnom se dijeli na molekularnu, staničnu, tkivnu, organsku, organsku, populacijsku, specijsku, biocenotičku i globalnu (biosferu) razinu. Na svim tim razinama očituju se sva svojstva karakteristična za živa bića. Svaku od ovih razina karakteriziraju značajke svojstvene drugim razinama, ali svaka razina ima svoje specifične značajke.

Molekularna razina. Ova je razina duboko u organizaciji živih bića i predstavljena je molekulama nukleinskih kiselina, proteina, ugljikohidrata, lipida i steroida koji se nalaze u stanicama i, kao što je već spomenuto, nazivaju se biološkim molekulama.

Veličine bioloških molekula karakteriziraju prilično značajna raznolikost, što je određeno prostorom koji zauzimaju u živoj tvari. Najmanje biološke molekule su nukleotidi, aminokiseline i šećeri. Naprotiv, proteinske molekule karakteriziraju znatno veće veličine. Na primjer, promjer molekule ljudskog hemoglobina je 6,5 nm.

Biološke molekule se sintetiziraju iz niskomolekularnih prekursora, a to su ugljični monoksid, voda i atmosferski dušik, a koji se tijekom metabolizma preko intermedijarnih spojeva rastuće molekulske mase (građevni blokovi) pretvaraju u biološke makromolekule s velikim Molekularna težina(Slika 42). Na ovoj razini započinju i odvijaju se najvažniji životni procesi (kodiranje i prijenos nasljednih informacija, disanje, metabolizam i energija, varijabilnost itd.).

Fizikalno-kemijska specifičnost ove razine leži u činjenici da sastav živih bića uključuje veliki broj kemijskih elemenata, ali glavni elementarni sastav živih bića predstavljaju ugljik, kisik, vodik i dušik. Od skupina atoma nastaju molekule, a od potonjih nastaju složeni kemijski spojevi koji se razlikuju po strukturi i funkciji. Većina tih spojeva u stanicama predstavljena je nukleinskim kiselinama i proteinima, čije su makromolekule polimeri sintetizirani kao rezultat stvaranja monomera, a potonji se kombiniraju određenim redoslijedom. Osim toga, monomeri makromolekula unutar istog spoja imaju iste kemijske skupine i povezani su kemijskim vezama između atoma svojih nespecifičnih dijelova (dijelova).

Sve su makromolekule univerzalne, jer su građene prema istom planu, bez obzira na njihovu vrstu. Budući da su univerzalni, oni su ujedno i jedinstveni, jer je njihova struktura neponovljiva. Na primjer, nukleotidi DNA sadrže jednu dušičnu bazu od četiri poznate (adenin, gvanin, citozin i timin), zbog čega je svaki nukleotid ili bilo koji niz nukleotida u molekulama DNA jedinstven po svom sastavu, baš kao i sekundarna struktura. molekule DNA također je jedinstven. Većina proteina sadrži 100-500 aminokiselina, ali sekvence aminokiselina u proteinskim molekulama su jedinstvene, što ih čini jedinstvenima.

Spajanje, makromolekule različiti tipovi tvore supramolekularne strukture, primjeri kojih su nukleoproteini, koji su kompleksi nukleinskih kiselina i proteina, lipoproteini (kompleksi lipida i proteina), ribosomi (kompleksi nukleinskih kiselina i proteina). U tim strukturama, kompleksi su vezani nekovalentno, ali je nekovalentno vezanje vrlo specifično. Biološke makromolekule karakteriziraju kontinuirane transformacije, koje osiguravaju kemijske reakcije katalizirane enzimima. U tim reakcijama enzimi pretvaraju supstrat u proizvod reakcije u iznimno kratkom vremenu, koje može biti nekoliko milisekundi ili čak mikrosekundi. Na primjer, vrijeme koje je potrebno da se dvolančana spirala DNK odmota prije replikacije je samo nekoliko mikrosekundi.

Specifičnost proteina određena je specifičnim slijedom aminokiselina u njihovim molekulama. Ovaj slijed dodatno određuje specifična biološka svojstva proteina, budući da su oni glavni strukturni elementi stanica, katalizatori i regulatori različitih procesa koji se odvijaju u stanicama. Ugljikohidrati i lipidi najvažniji su izvori energije, dok su steroidi u obliku steroidnih hormona važni za regulaciju niza metaboličkih procesa.

Specifičnost bioloških makromolekula također je određena činjenicom da se procesi biosinteze odvijaju kao rezultat istih metaboličkih faza. Nadalje, biosinteza nukleinskih kiselina, aminokiselina i proteina odvija se prema sličnom obrascu u svim organizmima, bez obzira na njihovu vrstu. Oksidacija masnih kiselina, glikoliza i druge reakcije također su univerzalne. Na primjer, glikoliza se događa u svakoj živoj stanici svih eukariotskih organizama i provodi se kao rezultat 10 sekvencijalnih enzimskih reakcija, od kojih je svaka katalizirana određenim enzimom. Svi aerobni eukariotski organizmi imaju molekularne "strojeve" u svojim mitohondrijima gdje se odvija Krebsov ciklus i druge reakcije oslobađanja energije. Mnoge se mutacije događaju na molekularnoj razini. Ove mutacije mijenjaju slijed dušičnih baza u molekulama DNA.

Na molekularnoj razini energija zračenja je fiksna i ta se energija pretvara u kemijsku energiju, pohranjenu u stanicama u ugljikohidratima i drugim kemijskim spojevima, a kemijska energija ugljikohidrata i drugih molekula u biološki dostupnu energiju, pohranjenu u obliku makroenergetskih veza ATP. Konačno, na ovoj se razini energija visokoenergetskih fosfatnih veza pretvara u rad - mehanički, električni, kemijski, osmotski; mehanizmi svih metaboličkih i energetskih procesa su univerzalni.

Biološke molekule također osiguravaju kontinuitet između molekularne i sljedeće razine (stanične), budući da su materijal od kojeg nastaju supramolekularne strukture. Molekularna razina je "arena" kemijskih reakcija koje daju energiju staničnoj razini.

Stanična razina. Ovu razinu organizacije živih bića predstavljaju stanice koje djeluju kao samostalni organizmi (bakterije, protozoe i drugi), kao i stanice višestaničnih organizama. Najvažnija specifičnost ove razine je da s njom počinje život. Budući da su sposobne za život, rast i razmnožavanje, stanice su osnovni oblik organizacije žive tvari, elementarne jedinice od kojih su izgrađena sva živa bića (prokarioti i eukarioti). Ne postoje temeljne razlike u strukturi i funkciji između biljnih i životinjskih stanica. Neke se razlike tiču samo strukture njihovih membrana i pojedinih organela. Između prokariotskih stanica i stanica eukariotskih organizama postoje primjetne razlike u strukturi, ali u funkcionalnom smislu te su razlike izjednačene, jer posvuda vrijedi pravilo "stanica od stanice". Supramolekularne strukture na ovoj razini tvore membranske sustave i organele stanica (jezgre, mitohondrije itd.).

Membranske strukture su “arene” za najvažnije životne procese, a dvoslojna struktura membranskog sustava značajno povećava površinu “arene”. Osim toga, membranske strukture omogućuju odvajanje stanica od okoline, kao i prostorno odvajanje mnogih bioloških molekula u stanicama. Stanična membrana ima visoku selektivnu propusnost. Stoga njihovo fizičko stanje dopušta stalno difuzno kretanje nekih proteinskih i fosfolipidnih molekula koje sadrže. Osim membrana opće namjene, stanice imaju unutarnje membrane koje ograničavaju stanične organele.

Regulirajući razmjenu između stanice i okoline, membrane imaju receptore koji percipiraju vanjske podražaje. Konkretno, primjeri percepcije vanjskih podražaja su percepcija svjetla, kretanje bakterija prema izvoru hrane i odgovor ciljnih stanica na hormone kao što je inzulin. Neke od samih membrana istovremeno generiraju signale (kemijske i električne). "Izvanredna značajka membrana je da se na njima odvija pretvorba energije. Konkretno, fotosinteza se odvija na unutarnjim membranama kloroplasta, dok se oksidativna fosforilacija odvija na unutarnjim membranama mitohondrija. .

Komponente membrane su u pokretu. Građene uglavnom od bjelančevina i lipida, membrane karakteriziraju različiti prestroji, što određuje podražljivost stanica - najvažnije svojstvo živih bića.

Razina tkiva predstavljena tkivima koja ujedinjuju stanice određene strukture, veličine, položaja i sličnih funkcija. Tkiva su nastala tijekom povijesnog razvoja zajedno s višestaničnošću. U višestaničnih organizama nastaju tijekom ontogeneze kao posljedica diferencijacije stanica. Kod životinja postoji više vrsta tkiva (epitelno, vezivno, mišićno, živčano, te krvno i limfno). Kod biljaka postoje meristematsko, zaštitno, bazično i provodno tkivo. Na ovoj razini dolazi do specijalizacije stanica.

Razina organa. Predstavljen organima organizama. Kod protozoa, probava, disanje, kruženje tvari, izlučivanje, kretanje i razmnožavanje odvijaju se na račun različitih organela. Napredniji organizmi imaju sustave organa. Kod biljaka i životinja organi se grade od različitih količina tkiva. Za kralješnjake je karakteristična cefalizacija koja je zaštićena koncentracijom najvažnijih centara i osjetnih organa u glavi.

Razina organizma. Tu razinu predstavljaju sami organizmi – jednostanični i višestanični organizmi biljne i životinjske prirode. Posebnost organske razine je da se na ovoj razini odvija dekodiranje i implementacija genetskih informacija, stvaranje strukturnih i funkcionalnih značajki svojstvenih organizmima određene vrste. Organizmi su jedinstveni po prirodi jer je njihov genetski materijal jedinstven, određuje njihov razvoj, funkcije i odnos s okolišem.

Razina stanovništva. Biljke i životinje ne postoje izolirano; spajaju se u populacije. Stvaranjem nadorganizmskog sustava populacije karakteriziraju određeni genofond i određeno stanište. Elementarne evolucijske transformacije počinju u populacijama i razvija se adaptivni oblik.

Razina vrste. Tu razinu određuju vrste biljaka, životinja i mikroorganizama koji postoje u prirodi kao žive jedinice. Populacijski sastav vrsta izrazito je raznolik. Jedna vrsta može sadržavati od jedne do više tisuća populacija, čiji se predstavnici odlikuju vrlo različitim staništima i zauzimaju različite ekološke niše. Vrste su rezultat evolucije i karakterizirane su promjenom. Vrste koje postoje danas nisu slične vrstama koje su postojale u prošlosti. Vrsta je također jedinica klasifikacije živih bića.

Biocenotska razina. Predstavljena je biocenozama - zajednicama organizama različitih vrsta. U takvim zajednicama organizmi različitih vrsta ovise jedni o drugima u ovom ili onom stupnju. Tijekom povijesnog razvoja nastale su biogeocenoze (ekosustavi), koji su sustavi koji se sastoje od međusobno ovisnih zajednica organizama i abiotskih čimbenika okoliša. Ekosustave karakterizira dinamička (mobilna) ravnoteža između organizama i abiotskih čimbenika. Na ovoj razini odvijaju se materijalni i energetski ciklusi povezani s vitalnom aktivnošću organizama.

Biosferna (globalna) razina. Ova razina je najviši oblik organizacije živih bića (živih sustava). Predstavlja ga biosfera. Na ovoj razini, svi materijalni i energetski ciklusi ujedinjeni su u jedno divovsko biosfersko kruženje tvari i energije.

Između različitih razina organizacije živih bića postoji dijalektičko jedinstvo; živa bića su organizirana prema tipu sustavne organizacije, čija je osnova hijerarhija sustava. Prijelaz s jedne razine na drugu povezan je s očuvanjem funkcionalnih mehanizama koji djeluju na prethodnim razinama, a prati ga pojava strukture i funkcija novih tipova, kao i interakcija karakteriziranih novim značajkama, tj. nastanak nove kvalitete.

Pitanja za raspravu

1. Koji je opći metodološki pristup razumijevanju suštine života? Kada je nastao i s čime?

2. Je li moguće odrediti bit života? Ako da, koja je to definicija i koje su znanstveno opravdanje?

3. Je li moguće postaviti pitanje supstrata života?

4. Navedi svojstva živih bića. Označite koja su od ovih svojstava karakteristična za neživa bića, a koja samo za živa bića.

5. Kakvo je značenje za biologiju podjele živih bića na razine organizacije? Ima li takva podjela praktični značaj?

6. Koje zajedničke značajke karakteriziraju različite razine organizacije živih bića?

7. Zašto se nukleoproteini smatraju supstratom života i pod kojim uvjetima obavljaju tu ulogu?

Književnost

Vernaya D. Pojava života M.: Mir. 1969. 391 str.

Oparin A.V. Materija, život, inteligencija. M.: Znanost. 1977. 204 str

Pekhov A.P. Biologija i znanstveni i tehnički napredak. M.: Znanje. 1984. 64 str.

Karcher S. J. Molekularna biologija. Akad. Pritisnite. 1995. 273 str.

Murphy M. P., O'Neill L. A. (Ur.) Što je život? Sljedećih pedeset godina. Cambridge University Press. 1995. 203 str.

Razine organizacije žive prirode

Postoji 8 razina.

Svaku razinu organizacije karakterizira određena struktura (kemijska, stanična ili organska) i odgovarajuća svojstva.

Svaka sljedeća razina nužno sadrži sve prethodne.

Pogledajmo svaku razinu detaljno.

8 razina organizacije divljih životinja

1. Molekularna razina organizacije žive prirode

: organski i anorganske tvari,
(metabolizam): procesi disimilacije i asimilacije,
apsorpciju i oslobađanje energije.

Molekularna razina utječe na sve biokemijske procese koji se odvijaju unutar bilo kojeg živog organizma - od jednostaničnih do višestaničnih.

Ovaj razini Teško je to nazvati "živim". To je više “biokemijska” razina - stoga je osnova za sve ostale razine organizacije žive prirode.

Stoga je on bio taj koji je bio temelj klasifikacije u kraljevstva - koji hranjiva tvar je glavni u tijelu: u životinja - hitin, u gljivama - hitin, u biljkama je -.

Znanosti koje proučavaju žive organizme na ovoj razini:

2. Stanična razina organizacije žive prirode

Uključuje prethodni - molekularna razina organizacije.

Na ovoj razini pojam “” već se pojavljuje kao "najmanji nedjeljivi biološki sustav"

Metabolizam tvari i energije pojedine stanice (različito ovisno o tome kojem carstvu organizam pripada);
Stanične organele;
Životni ciklusi - nastanak, rast i razvoj te dioba stanica

Proučavanje znanosti stanična razina organizacije:

Genetika i embriologija proučavaju ovu razinu, ali to nije glavni predmet proučavanja.

3. Razina organizacije tkiva:

Uključuje 2 prethodne razine - molekularni I stanični.

Ova razina se može nazvati " višestanični" - na kraju krajeva, tkanina je zbirka stanica sa sličnom strukturom i obavljanjem istih funkcija.

Znanost - Histologija

4. Orgulje(naglasak na prvom slogu) stupanj organizacije života

Kod jednoćelijskih organizama organi su organele - Postoje zajednički organeli – karakteristični za sve ili prokariotske stanice, i drugi koji su različiti.
U višestaničnih organizama stanice opća struktura i funkcije se spajaju u tkiva, a one, prema tome, u organi, koji su pak integrirani u sustave i moraju glatko djelovati jedni s drugima.

Razine organizacije tkiva i organa - proučavajte znanosti: