Az élő anyag sejtszintű szerveződésének jelentősége. Az életszervezés szintjei. Az élő anyag alapvető tulajdonságai

Az élővilág gyűjteménye biológiai rendszerek különböző szintű szervezettség és eltérő alárendeltség. Folyamatos kölcsönhatásban állnak. Az élő anyagnak több szintje van:

Molekuláris– Bármilyen összetetten szervezett is legyen minden élő rendszer, a biológiai makromolekulák működésének szintjén nyilvánul meg: nukleinsavak, fehérjék, poliszacharidok, valamint fontos. szerves anyag. Erről a szintről indulnak be a szervezet legfontosabb életfolyamatai: anyagcsere és energiaátalakítás, átvitel örökletes információk stb. – az élő természet szerkezetének legősibb, az élettelen természettel határos szintje.

Sejtes– a sejt szerkezeti és funkcionális egység, egyben a Földön élő összes élő szervezet szaporodási és fejlődési egysége. Nincsenek nem sejtes életformák, és a vírusok létezése csak megerősíti ezt a szabályt, mivel csak sejtekben képesek az élő rendszerek tulajdonságait felmutatni.

Szövet— A szövet hasonló szerkezetű sejtek gyűjteménye, amelyeket egy közös funkció egyesít.

Szerv— a legtöbb állatban egy szerv többféle szövet szerkezeti és funkcionális kombinációja. Például az emberi bőr mint szerv magában foglalja a hámszövetet és a kötőszövetet, amelyek együttesen számos funkciót látnak el, amelyek közül a legjelentősebb a védő.

Szervezeti- a többsejtű organizmus olyan szerves rendszer, amely működésre specializálódott különféle funkciókat. A növények és állatok közötti különbségek a felépítésben és a takarmányozási módokban. Az élőlények kapcsolata környezetükkel, alkalmazkodóképességük ahhoz.

Populáció-fajok– az azonos fajhoz tartozó élőlények együttese, amelyet egy közös élőhely egyesít, egy populációt hoz létre, mint a szervezet feletti rend rendszerét. Ebben a rendszerben a legegyszerűbb, elemi evolúciós átalakulások valósulnak meg.

Biogeocenotikus— biogeocenosis — organizmusok gyűjteménye különböző típusokés a szervezet változó összetettsége, minden környezeti tényező.

Bioszféra- bioszféra - a legtöbb magas szint bolygónkon élő anyag megszervezése, ideértve a Földön élő összes életet is. Így az élő természet egy komplexen szervezett hierarchikus rendszer.

2. A sejtszintű szaporodás, mitózis és biológiai szerepe

A mitózis (a görög mitosz - fonal szóból), a sejtosztódás egy fajtája, amelynek eredményeként a leánysejtek az anyasejttel azonos genetikai anyagot kapnak. A kariokinézis, az indirekt sejtosztódás a sejtszaporodás (reprodukció) leggyakoribb módja, amely biztosítja a genetikai anyag azonos eloszlását a leánysejtek között és a kromoszómák folytonosságát számos sejtgenerációban.

Rizs. 1. A mitózis sémája: 1, 2 – profázis; 3 – prometafázis; 4 – metafázis; 5 – anafázis; 6 – korai telofázis; 7 – késői telofázis

A mitózis biológiai jelentőségét a kromoszómák hosszirányú hasadása és a leánysejtek közötti egyenletes eloszlás általi megkettőződésének kombinációja határozza meg. A mitózis kialakulását egy felkészülési időszak előzi meg, amely magában foglalja az energiatárolást, a dezoxiribonukleinsav (DNS) szintézisét és a centriol szaporodást. Az energiaforrás az energiában gazdag, vagy úgynevezett nagyenergiájú vegyületek. A mitózist nem kíséri fokozott légzés, mert az interfázisban oxidatív folyamatok mennek végbe (az ara energiatartalékának feltöltése). Az ara energiatartalékának időszakos feltöltése és kimerülése a mitózis energiájának alapja.

A mitózis szakaszai a következők. Egyetlen folyamat. A mitózist általában 4 szakaszra osztják: profázisra, metafázisra, anafázisra és telofázisra.

Rizs. 2. Mitózis a hagymagyökér merisztematikus sejtjeiben (mikrográfia). Interfázis

Néha egy másik szakaszt írnak le, amely megelőzi a profázis kezdetét - preprofázis (antefázis). A preprofázis a mitózis szintetikus szakasza, amely megfelel az interfázis (S-G 2 periódusok) végének. magában foglalja a DNS megkettőzését és a MITOTIC APPARATUS anyag szintézisét. A PROFÁZISBAN a mag ÚJRASZERVEZÉSE a KROMOSZÓMÁK KONDENZÁCIÓJÁVAL és spiralizálódásával, a sejtmag membránjának elpusztulásával és a mitotikus apparátus kialakulásával megy végbe a fehérjék szintézisén és azok „összerakódásán” keresztül. orientált rendszer ORSÓS CELLA OSZTÁSA.

Rizs. 3. Mitózis a hagymagyökér merisztematikus csomóiban (mikrográfia). Prophase (laza labdafigura)

Rizs. 4. Mitózis a hagymagyökér merisztematikus sejtjeiben (mikrográfia). Késői profázis (a nukleáris burok megsemmisülése)

METAFÁZIS – a KROMOSZÓMÁK mozgásából az egyenlítői síkra (metakinézis vagy prometafázis), az egyenlítői LEMEZ ("anyacsillag") kialakulásából és a kromatidák vagy testvérkromoszómák elválasztásából áll.

Rizs. 5. Mitózis a hagymagyökér merisztematikus sejtjeiben (mikrográfia). Prometafázis

6. ábra. Mitózis egy hagymagyökér merisztematikus sejtjeiben (mikrográfia). Metafázis

Rizs. 7. Mitózis a hagymagyökér merisztematikus sejtjeiben (mikrográfia). Anafázis

Az ANAFÁZIS a kromoszóma pólusokhoz való divergenciájának szakasza. Az anafázis mozgás az orsó központi szálainak megnyúlásával jár, ami a mitotikus pólusokat elmozdítja egymástól, valamint a mitotikus apparátus kromoszómális mikrotubulusainak megrövidülésével. Az orsó központi szálainak megnyúlása vagy az orsó MIKROCSÜVEK felépítését befejező „tartalék makromolekulák” POLARIZÁCIÓJA, vagy ennek a szerkezetnek a kiszáradása miatt következik be. A kromoszómális mikrotubulusok rövidülését a mitotikus apparátus kontraktilis fehérjéinek TULAJDONSÁGAI biztosítják, amelyek vastagodás nélkül képesek összehúzódni. TELOFÁZIS - a pólusokon összegyűlt kromoszómákból származó leánymagok rekonstrukciójából, a sejttest osztódásából (CYTOTHYMY, CYTOKINESIS) és a mitotikus apparátus végső megsemmisítéséből áll egy köztes test KIALAKULÁSÁVAL. A leánymagok rekonstrukciója a kromoszómák desperalizációjával, a nucleolus és a nukleáris membrán HELYREÁLLÍTÁSÁVAL jár. A citotomiát PLATE sejt (növényi sejtben) vagy hasítási barázda kialakításával (állati sejtben) hajtják végre.

8. ábra. Mitózis egy hagymagyökér merisztematikus sejtjeiben (mikrográfia). Korai telofázis

Rizs. 9. Mitózis a hagymagyökér merisztematikus sejtjeiben (mikrográfia). Késői telofázis

A citotómia mechanizmusa vagy a CYTOPLASM EQUATOR-t körülvevő zselatinizált gyűrűjének összehúzódásával ("összehúzódó gyűrű hipotézis"), vagy a sejtfelszínnek a hurok alakú fehérjeláncok kiegyenesedése miatti tágulásával ("MEMBRAN expansion") társul. ” hipotézis).

A mitózis időtartama- függ a sejtek méretétől, ploiditásától, a sejtmagok számától, valamint a körülményektől környezet, különösen a hőmérsékleten. Állati sejtekben a mitózis 30-60 percig, növényi sejtekben 2-3 óráig tart. A szintézis folyamatokkal (preprofázis, profázis, telofázis) járó mitózis hosszabb szakaszai a kromoszómák önmozgása (metakinézis, anafázis) gyorsan bekövetkeznek.

A MITÓZIS BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGE - egy többsejtű szervezet szerveinek és szöveteinek szerkezetének állandósága és megfelelő működése lehetetlen lenne ugyanazon genetikai anyagkészlet fenntartása nélkül számtalan sejtgeneráción keresztül. A mitózis az élettevékenység fontos megnyilvánulásait biztosítja: embrionális fejlődés, növekedés, szervek és szövetek helyreállítása károsodás után, a szövetek szerkezeti integritásának megőrzése folyamatos sejtvesztéssel a működésük során (elhalt vörösvérsejtek, sérült bőrsejtek pótlása, bélhám stb.) A protozoonokban a mitózis biztosítja az ivartalan szaporodást.

3. Gametogenezis, csírasejtek jellemzői, megtermékenyítés

Reproduktív sejtek (ivarsejtek) - a hím spermiumok és a nőstény petesejtek (vagy peték) az ivarmirigyekben fejlődnek. Az első esetben fejlődésük útját SPERMATOGENESIS-nek (a görög spermiumból - mag és genezis - eredet), a másodikban - OVOGENESIS-nek (a latin ovo - tojásból) nevezik.

Az ivarsejtek nemi sejtek, részvételük a megtermékenyítésben, a zigóta (egy új szervezet első sejtje) kialakulásában. A megtermékenyítés eredménye a kromoszómák számának megduplázódása, a zigótában lévő diploid halmazuk helyreállítása Az ivarsejtek jellemzői az egyetlen, haploid kromoszómakészlet a testsejtek diploid kromoszómakészletéhez képest2. A csírasejtek fejlődési szakaszai: 1) a diploid kromoszómakészlettel rendelkező primer csírasejtek számának mitózis általi növekedése, 2) az elsődleges csírasejtek növekedése, 3) a csírasejtek érése.

A GAMETHOGENESIS SZAKASZAI - a nemi fejlődés folyamatában mind a spermiumok, mind a petesejtek szakaszai különböztethetők meg (ábra). Az első szakasz a szaporodási periódus, amelyben a primordiális csírasejtek mitózis útján osztódnak, ami számuk növekedését eredményezi. A spermatogenezis során az elsődleges csírasejtek szaporodása nagyon intenzív. A pubertás kezdetével kezdődik, és a szaporodási időszak alatt folytatódik. A nőstény primordiális csírasejtek szaporodása alsóbbrendű gerincesekben szinte egész életen át folytatódik. Emberben ezek a sejtek csak a születés előtti fejlődési időszakban szaporodnak a legnagyobb intenzitással. A női ivarmirigyek - a petefészkek - kialakulása után az elsődleges csírasejtek osztódása leáll, többségük elpusztul és felszívódik, a többi a pubertásig alvó állapotban marad.

A második szakasz a növekedés időszaka. Az éretlen hím ivarsejtekben ez az időszak nem élesen fejeződik ki. A hím ivarsejtek mérete kissé megnő. Éppen ellenkezőleg, a jövőbeli tojások - a petesejtek - mérete néha több száz, ezer és akár milliószorosára nő. Egyes állatokban a petesejtek nagyon gyorsan növekednek - néhány napon vagy héten belül; más fajoknál a növekedés hónapokig vagy évekig folytatódik. A petesejtek növekedését a test más sejtjei által képzett anyagok okozzák.

A harmadik szakasz az érés időszaka, vagyis a meiózis (1. ábra).

Rizs. 9. Az ivarsejtek képződésének sémája

A meiózis időszakába belépő sejtek diploid kromoszómakészletet tartalmaznak, és már megduplázzák a DNS mennyiségét (2n 4c).

Az ivaros szaporodási folyamat során bármely fajba tartozó organizmus nemzedékről nemzedékre megtartja jellegzetes kromoszómaszámát. Ezt úgy érik el, hogy az ivarsejtek fúziója - megtermékenyítés - előtt az érési folyamat során a bennük lévő kromoszómák száma csökken (csökken), i.e. a diploid halmazból (2n) kialakul a haploid halmaz (n). A férfi és női csírasejtek meiózisának mintázata lényegében megegyezik.

Bibliográfia

Gorelov A. A. A modern természettudomány fogalmai. - M.: Center, 2008.

Dubnischeva T.Ya. satöbbi. Modern természettudomány. - M.: Marketing, 2009.

Lebedeva N.V., Drozdov N.N., Krivolutsky D.A. Biológiai diverzitás. M., 2004.

Mamontov S.G. Biológia. M., 2007.

Yarygin V. Biológia. M., 2006.

Az életszervezés következő szintjeit különböztetjük meg: molekuláris, sejtes, szerv-szöveti (esetenként elkülönülnek), szervezeti, populáció-faji, biogeocenotikus, bioszféra. Élő természet egy rendszer, amelynek szervezettségének különböző szintjei alkotják annak összetett hierarchikus felépítését, amikor a mögöttes egyszerűbb szintek határozzák meg a magasabbak tulajdonságait.

Nagyon bonyolult szerves molekulák a sejtek részei, és meghatározzák azok szerkezetét és életfunkcióit. A többsejtű szervezetekben a sejtek szövetekké szerveződnek, és több szövet szervet alkot. A többsejtű szervezet szervrendszerekből áll, másrészt maga a szervezet egy populáció és egy biológiai faj elemi egysége. Egy közösséget különböző fajok kölcsönhatásban lévő populációi képviselnek. A közösség és a környezet biogeocenózist (ökoszisztémát) alkot. A Föld bolygó ökoszisztémáinak összessége alkotja a bioszféráját.

Minden szinten az élőlények új tulajdonságai keletkeznek, amelyek az alapszinten hiányoznak, és megkülönböztetik saját elemi jelenségeiket és elemi egységeiket. Ugyanakkor a szintek sok tekintetben az evolúciós folyamat lefolyását tükrözik.

A szintek azonosítása kényelmes az élet, mint összetett természeti jelenség tanulmányozásához.

Nézzük meg közelebbről az életszervezés egyes szintjeit.

Molekuláris szint

Bár a molekulák atomokból állnak, az élő és az élettelen anyag közötti különbség csak molekuláris szinten kezd megjelenni. Csak élő szervezetekben található nagyszámúösszetett szerves anyagok - biopolimerek (fehérjék, zsírok, szénhidrátok, nukleinsavak). azonban molekuláris szinten Az élőlények szerveződésébe beletartoznak a sejtekbe jutó szervetlen molekulák is, amelyek fontos szerepet töltenek be az életükben.

A biológiai molekulák működése egy élő rendszer alapja. Az élet molekuláris szintjén az anyagcsere és az energiaátalakítás kémiai reakciókban, az öröklött információk átvitelében és változásában (reduplikáció és mutációk), valamint számos más sejtfolyamatban nyilvánul meg. Néha a molekuláris szintet molekuláris genetikainak nevezik.

Az élet sejtszintje

Ez az a sejt, amely szerkezeti és funkcionális egységélő. A sejten kívül nincs élet. Még a vírusok is csak akkor mutathatják meg az élőlény tulajdonságait, ha a gazdasejtben vannak. A biopolimerek teljes mértékben demonstrálják reaktivitásukat, ha sejtté szerveződnek, aminek tekinthető összetett rendszer elsősorban a molekulák különféle kémiai reakciói révén kapcsolódnak egymáshoz.

Ezen a sejtszinten megnyilvánul az élet jelensége, összekapcsolódnak a genetikai információ átvitelének és az anyagok és az energia átalakulásának mechanizmusai.

Szerv-szövet

Csak a többsejtű élőlényeknek van szövetük. A szövet szerkezetében és működésében hasonló sejtek gyűjteménye.

A szövetek az ontogenezis során azonos genetikai információval rendelkező sejtek differenciálódásával jönnek létre. Ezen a szinten a sejtek specializálódása következik be.

A növények és állatok különböző típusú szövetekkel rendelkeznek. Tehát a növényekben merisztéma, védő, alap- és vezető szövet. Állatoknál - hám, kötőszövet, izmos és ideges. A szövetek tartalmazhatják az alszövetek listáját.

Egy szerv általában több szövetből áll, amelyek szerkezeti és funkcionális egységgé kapcsolódnak össze.

A szervek szervrendszereket alkotnak, amelyek mindegyike a szervezet számára fontos funkcióért felelős.

Az egysejtű szervezetekben a szervi szintet különféle sejtszervecskék képviselik, amelyek az emésztés, a kiválasztás, a légzés stb. funkcióit látják el.

Az élőlények szervezeti szintje

A sejtszinttel együtt szervezeti (vagy ontogenetikai) szinten külön szerkezeti egységeket különböztetnek meg. A szövetek és szervek nem tudnak önállóan élni, az organizmusok és a sejtek (ha egysejtűek) igen.

A többsejtű szervezetek szervrendszerekből állnak.

Szervezeti szinten olyan életjelenségek nyilvánulnak meg, mint a szaporodás, az ontogenezis, az anyagcsere, az ingerlékenység, a neurohumorális szabályozás és a homeosztázis. Más szóval, elemi jelenségei a szervezet természetes változásait alkotják egyéni fejlődés. Az elemi egység az egyén.

Populáció-fajok

Az azonos fajhoz tartozó élőlények, amelyeket egy közös élőhely egyesít, populációt alkotnak. Egy faj általában sok populációból áll.

A populációknak közös génállományuk van. Egy fajon belül képesek géneket cserélni, azaz genetikailag nyitott rendszerek.

Elemi evolúciós jelenségek fordulnak elő a populációkban, ami végső soron fajképződéshez vezet. Az élő természet csak szupraorganizmus szinten fejlődhet.

Ezen a szinten felmerül az élők potenciális halhatatlansága.

Biogeocenotikus szint

A biogeocenózis különböző fajok és különböző környezeti tényezők kölcsönhatásban álló összessége. Az elemi jelenségeket anyag-energia ciklusok képviselik, amelyeket elsősorban az élő szervezetek biztosítanak.

A biogeocenotikus szint szerepe a különböző fajok stabil közösségeinek kialakítása, amelyek alkalmazkodtak egy bizonyos élőhelyen való együttéléshez.

Bioszféra

Az életszervezés bioszféra szintje egy rendszer magasabb rendűélet a Földön. A bioszféra a bolygó életének minden megnyilvánulását lefedi. Ezen a szinten globális anyagkeringés és energiaáramlás zajlik (amely minden biogeocenózist magában foglal).

AZ ÉLŐSZERVEZET SZINTEI

Az élőlények szerveződésének molekuláris, sejtes, szöveti, szervi, szervezeti, populációs, faji, biocenotikus és globális (bioszféra) szintjei vannak. Mindezeken a szinteken az élőlényekre jellemző összes tulajdonság megnyilvánul. Ezen szintek mindegyikét más szintekben rejlő tulajdonságok jellemzik, de mindegyik szintnek megvannak a maga sajátosságai.

Molekuláris szint. Ez a szint az élőlények szerveződésének mélyén van, és a sejtekben található nukleinsavak, fehérjék, szénhidrátok, lipidek és szteroidok molekulái képviselik, amelyeket biológiai molekuláknak neveznek. Ezen a szinten indulnak be és zajlanak le a legfontosabb életfolyamatok (örökletes információk kódolása és továbbítása, légzés, anyagcsere és energia, változékonyság stb.). Ennek a szintnek a fizikai-kémiai sajátossága, hogy az élőlények összetétele nagy mennyiséget tartalmaz kémiai elemek, de az élőlények zömét szén, oxigén, hidrogén és nitrogén képviseli. Egy atomcsoportból molekulák jönnek létre, ez utóbbiakból pedig összetett kémiai vegyületek keletkeznek, amelyek szerkezetükben és funkciójukban is különböznek egymástól. A sejtekben a legtöbb ilyen vegyületet nukleinsavak és fehérjék képviselik, amelyek makromolekulái a monomerek képződése és az utóbbiak meghatározott sorrendű kombinációja eredményeként szintetizált polimerek. Ezenkívül az ugyanazon vegyületen belüli makromolekulák monomerei ugyanazokkal a kémiai csoportokkal rendelkeznek, és ezek kapcsolódnak egymáshoz kémiai kötések atomok között, azok nem specifikus

ical részek (területek). Minden makromolekula univerzális, mivel ugyanazon terv szerint épül fel, fajától függetlenül. Univerzális lévén egyben egyediek is, mert szerkezetük utánozhatatlan. Például a DNS-nukleotidok négy ismert bázisból egy nitrogéntartalmú bázist tartalmaznak (adenin, guanin, citozin vagy timin), aminek következtében bármely nukleotid összetételében egyedi. A DNS-molekulák másodlagos szerkezete is egyedülálló.

A molekuláris szint biológiai specificitását a biológiai molekulák funkcionális specificitása határozza meg. Például a nukleinsavak specifitása abban rejlik, hogy a fehérjeszintézissel kapcsolatos genetikai információkat kódolják. Ráadásul ezek a folyamatok ugyanazon anyagcsere-lépések eredményeként mennek végbe. Például a nukleinsavak, aminosavak és fehérjék bioszintézise minden szervezetben hasonló mintázat szerint zajlik. Az oxidáció is univerzális zsírsavak, glikolízis és egyéb reakciók.

A fehérjék specificitását a molekuláikban lévő aminosavak specifikus sorrendje határozza meg. Ez a szekvencia tovább határozza meg a fehérjék specifikus biológiai tulajdonságait, mivel ezek a főbbek szerkezeti elemek sejtek, katalizátorok és a sejtekben zajló reakciók szabályozói. A szénhidrátok és lipidek a legfontosabb energiaforrások, míg a szteroidok számos anyagcsere-folyamat szabályozásában fontosak.

Molekuláris szinten az energia átalakul - a sugárzó energia szénhidrátokban és más anyagokban tárolt kémiai energiává kémiai vegyületek, valamint a szénhidrátok és más molekulák kémiai energiája - biológiailag elérhető energiává, amely az ATP makroerg kötései formájában tárolódik. Végül itt a nagy energiájú foszfátkötések energiája munkává alakul át - mechanikus, elektromos, kémiai, ozmotikus. Minden anyagcsere- és energiafolyamat mechanizmusa univerzális.

A biológiai molekulák biztosítják a folytonosságot is a molekulák és a következő szint (sejtszint) között, mivel ezek az anyagok, amelyekből szupramolekuláris struktúrák keletkeznek. A molekuláris szint az "aréna" kémiai reakciók, amelyek energiával látják el a sejtszintet.

Sejtszint. Az élőlények szerveződésének ezt a szintjét a független szervezetként működő sejtek képviselik.

mov (baktériumok, protozoonok stb.), valamint többsejtű szervezetek sejtjei. Ennek a szintnek a legfontosabb sajátossága, hogy az élet vele kezdődik. Életre, növekedésre és szaporodásra képes sejtek az élő anyag fő szerveződési formája, azok az elemi egységek, amelyekből minden élőlény (prokarióta és eukarióta) épül fel. A növényi és állati sejtek szerkezetében és működésében nincsenek alapvető különbségek. Néhány eltérés csak a membránjuk és az egyes organellumok szerkezetére vonatkozik. A prokarióta sejtek és az eukarióta sejtek szerkezetében észrevehető különbségek vannak, de funkcionális szempontból ezek a különbségek kiegyenlítődtek, mert a „sejtből sejt” szabály mindenhol érvényes.

A sejtszint specifitását a sejtek specializálódása, a sejtek mint egy többsejtű szervezet speciális egységeinek létezése határozza meg. Sejtszinten a létfontosságú folyamatok térben és időben történő differenciálódása és rendeződése történik, ami a különböző szubcelluláris struktúrákhoz rendelhető funkciókhoz kapcsolódik. Például az eukarióta sejtek jelentős mértékben fejlett membránrendszerekkel (plazmamembrán, citoplazmatikus retikulum, lamellás komplex) és sejtszervecskék (mag, kromoszómák, centriolok, mitokondriumok, plasztidok, lizoszómák, riboszómák) rendelkeznek. A membránszerkezetek a legfontosabb életfolyamatok „arénája”, a membránrendszer kétrétegű szerkezete pedig jelentősen megnöveli az „aréna” területét. Ezenkívül a membránszerkezetek számos biológiai molekula térbeli elválasztását biztosítják a sejtekben, és fizikai állapotuk lehetővé teszi a bennük lévő fehérje- és foszfolipidmolekulák egy részének állandó diffúz mozgását. Így a membránok olyan rendszert jelentenek, amelynek alkotóelemei mozgásban vannak. Különféle átrendeződések jellemzik őket, amelyek meghatározzák a sejtek ingerlékenységét - legfontosabb tulajdonságaélő.

Szövetszint. Ezt a szintet olyan szövetek képviselik, amelyek bizonyos szerkezetű, méretű, elhelyezkedésű és hasonló funkciójú sejteket egyesítenek. alatt szövetek keletkeztek történelmi fejlődés a többsejtűséggel együtt. A többsejtű élőlényekben az ontogenezis során keletkeznek a sejtdifferenciálódás következtében. Az állatokban többféle szövet létezik (hámszövet, kötőszövet, izomszövet, vér, ideg- és reproduktív szövet). A versenyek

Az árnyékban merisztematikus, védő, alap- és vezető szöveteket különböztetünk meg. Ezen a szinten a sejtek specializálódása következik be.

Orgonaszint. Az élőlények szervei képviselik. A növényekben és állatokban a szervek különböző mennyiségű szövetből képződnek. A protozoonokban az emésztést, a légzést, az anyagok keringését, a kiválasztást, a mozgást és a szaporodást különféle organellumok végzik. A fejlettebb szervezeteknek szervrendszereik vannak. A gerincesekre jellemző a kefalizáció, amely abban áll, hogy a legfontosabb idegközpontokat és érzékszerveket a fejben koncentrálják.

Organizmus szint. Ezt a szintet maguk az organizmusok képviselik - növényi és állati természetű egysejtű és többsejtű szervezetek. A szervezeti szint sajátossága, hogy ezen a szinten történik a genetikai információ dekódolása és megvalósítása, az adott faj szervezeteiben rejlő szerkezeti és funkcionális jellemzők létrehozása.

Fajszint. Ezt a szintet a növény- és állatfajok határozzák meg. Jelenleg mintegy 500 ezer növényfaj és körülbelül 1,5 millió állatfaj létezik, amelyek képviselőit sokféle élőhely jellemzi, és különböző ökológiai réseket foglalnak el. A faj az élőlények osztályozási egysége is.

Népességi szint. A növények és állatok nem léteznek elszigetelten; olyan populációkban egyesülnek, amelyeket egy meghatározott génállomány jellemez. Ugyanazon fajon belül egytől több ezerig terjedő populáció lehet. A populációkban elemi evolúciós átalakulások mennek végbe, és új adaptív forma alakul ki.

Biocenotikus szint. Biocenózisok - különböző fajok élőlények közösségei - képviselik. Az ilyen közösségekben a különböző fajok élőlényei valamilyen mértékben függenek egymástól. A történeti fejlődés során biogeocenózisok (ökoszisztémák) alakultak ki, amelyek egymásra épülő élőlényközösségekből és abiotikus környezeti tényezőkből álló rendszerek. Az ökoszisztémákat az élőlények és az abiotikus tényezők közötti folyadékegyensúly jellemzi. Ezen a szinten az élőlények élettevékenységéhez kapcsolódó anyag- és energiaciklusok zajlanak.

Globális (bioszféra) szint. Ez a szint az legmagasabb formaélőlények (élőrendszerek) szerveződése. A bioszféra képviseli. Ezen a szinten az összes anyag- és energiaciklus egyetlen óriási bioszféra anyag- és energiakeringéssé egyesül.

Az élőlények szerveződésének különböző szintjei között dialektikus egység van. Az élőlények a rendszerszervezés típusa szerint szerveződnek, ennek alapja a rendszerek hierarchiája. Az egyik szintről a másikra való átmenet a korábbi szinteken működő funkcionális mechanizmusok megőrzésével jár együtt, és új típusú szerkezetek és funkciók megjelenésével, valamint új tulajdonságokkal jellemezhető interakcióval, azaz új minőség megjelenésével jár együtt.

Az élőlények szerveződése elsősorban molekuláris, sejtes, szöveti, szervi, szervezeti, populációs, faji, biocenotikus és globális (bioszféra) szintre oszlik. Mindezeken a szinteken az élőlényekre jellemző összes tulajdonság megnyilvánul. Ezen szintek mindegyikét más szintekben rejlő tulajdonságok jellemzik, de mindegyik szintnek megvannak a maga sajátosságai.

Molekuláris szint. Ez a szint az élőlények szerveződésének mélyén van, és a sejtekben található nukleinsavak, fehérjék, szénhidrátok, lipidek és szteroidok molekulái képviselik, és amint azt már említettük, biológiai molekuláknak nevezik.

A biológiai molekulák méreteit meglehetősen jelentős diverzitás jellemzi, amelyet az élő anyagban elfoglalt helyük határoz meg. A legkisebb biológiai molekulák a nukleotidok, aminosavak és cukrok. Éppen ellenkezőleg, a fehérjemolekulákat lényegesen nagyobb méret jellemzi. Például egy emberi hemoglobin molekula átmérője 6,5 nm.

A biológiai molekulákat alacsony molekulatömegű prekurzorokból szintetizálják, amelyek szén-monoxid, víz és légköri nitrogén, és amelyek az anyagcsere során növekvő molekulatömegű köztes vegyületeken (építőköveken) keresztül nagyméretű biológiai makromolekulákká alakulnak. molekuláris tömeg(42. ábra). Ezen a szinten kezdődnek és mennek végbe a legfontosabb életfolyamatok (öröklődő információk kódolása és továbbítása, légzés, anyagcsere és energia, változékonyság stb.).

Ennek a szintnek a fizikai-kémiai sajátossága abban rejlik, hogy az élőlények összetétele nagyszámú kémiai elemet tartalmaz, de az élőlények fő elemi összetételét a szén, az oxigén, a hidrogén és a nitrogén képviseli. Atomcsoportokból molekulák jönnek létre, utóbbiakból pedig összetett kémiai vegyületek képződnek, amelyek szerkezetükben és funkciójukban különböznek egymástól. A sejtekben a legtöbb ilyen vegyületet nukleinsavak és fehérjék képviselik, amelyek makromolekulái a monomerek képződése eredményeként szintetizált polimerek, és ez utóbbiak bizonyos sorrendben kombinálódnak. Ezenkívül az ugyanazon vegyületen belüli makromolekulák monomerjei ugyanazokkal a kémiai csoportokkal rendelkeznek, és kémiai kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz nem specifikus részeik (szakaszok) atomjai között.

Minden makromolekula univerzális, mert azonos terv szerint épül fel, fajától függetlenül. Univerzális lévén egyben egyediek is, mert szerkezetük utánozhatatlan. Például a DNS nukleotidok négy ismert bázis közül egyet tartalmaznak (adenin, guanin, citozin és timin), aminek eredményeként a DNS-molekulák bármely nukleotidja vagy nukleotidszekvenciája összetételében egyedi, akárcsak a másodlagos szerkezete. a DNS-molekula is egyedülálló. A legtöbb fehérje 100-500 aminosavat tartalmaz, de a fehérjemolekulák aminosavszekvenciája egyedi, ami egyedivé teszi őket.

Összeállnak, makromolekulák különböző típusok szupramolekuláris struktúrákat alkotnak, amelyekre példák a nukleoproteinek, amelyek nukleinsavak és fehérjék komplexei, lipoproteinek (lipidek és fehérjék komplexei), riboszómák (nukleinsavak és fehérjék komplexei). Ezekben a szerkezetekben a komplexek nem kovalensen kötődnek, de a nem kovalens kötődés nagyon specifikus. A biológiai makromolekulákat folyamatos átalakulások jellemzik, melyeket enzimek által katalizált kémiai reakciók biztosítanak. Ezekben a reakciókban az enzimek a szubsztrátot rendkívül rövid időn belül reakciótermékké alakítják, ami néhány milliszekundum vagy akár mikroszekundum is lehet. Például egy kétszálú DNS-hélixnek csak néhány mikroszekundumra van szüksége ahhoz, hogy a replikációja előtt kioldódjon.

A fehérjék specificitását a molekuláikban lévő aminosavak specifikus sorrendje határozza meg. Ez a szekvencia tovább határozza meg a fehérjék specifikus biológiai tulajdonságait, mivel ezek a sejtek fő szerkezeti elemei, katalizátorai és a sejtekben lezajló különféle folyamatok szabályozói. A szénhidrátok és lipidek a legfontosabb energiaforrások, míg a szteroidok szteroid hormonok formájában számos anyagcsere-folyamat szabályozásában fontosak.

A biológiai makromolekulák specificitását az is meghatározza, hogy a bioszintézis folyamatok ugyanazon metabolikus szakaszok eredményeként mennek végbe. Továbbá, a nukleinsavak, aminosavak és fehérjék bioszintézise hasonló mintázat szerint zajlik minden szervezetben, fajától függetlenül. A zsírsav-oxidáció, a glikolízis és más reakciók szintén univerzálisak. Például a glikolízis minden eukarióta szervezet minden élő sejtjében megtörténik, és 10 egymást követő enzimreakció eredményeként megy végbe, amelyek mindegyikét egy adott enzim katalizálja. Minden aerob eukarióta szervezetnek vannak molekuláris "gépei" a mitokondriumaiban, ahol a Krebs-ciklus és más energia-felszabadító reakciók zajlanak. Sok mutáció molekuláris szinten fordul elő. Ezek a mutációk megváltoztatják a nitrogénbázisok sorrendjét a DNS-molekulákban.

Molekuláris szinten a sugárzási energia rögzül, és ez az energia kémiai energiává alakul, amelyet a sejtekben szénhidrátokban és más kémiai vegyületekben tárolnak, a szénhidrátok és más molekulák kémiai energiája pedig biológiailag elérhető energiává, amelyet makroenergia kötések formájában tárolnak. ATP. Végül ezen a szinten a nagy energiájú foszfátkötések energiája munkává alakul át - mechanikus, elektromos, kémiai, ozmotikus; az összes anyagcsere- és energiafolyamat mechanizmusa univerzális.

A biológiai molekulák biztosítják a folytonosságot is a molekuláris és a következő szint (sejt) között, mivel ezekből az anyagokból szupramolekuláris struktúrák jönnek létre. A molekuláris szint a kémiai reakciók „arénája”, amelyek energiával látják el a sejtszintet.

Sejtszint. Az élőlények szerveződésének ezt a szintjét a független szervezetként működő sejtek (baktériumok, protozoák és mások), valamint a többsejtű szervezetek sejtjei képviselik. Ennek a szintnek a legfontosabb sajátossága, hogy az élet vele kezdődik. Életre, növekedésre és szaporodásra képes sejtek az élő anyag szerveződésének alapvető formája, azok az elemi egységek, amelyekből minden élőlény (prokarióta és eukarióta) épül fel. A növényi és állati sejtek szerkezetében és működésében nincsenek alapvető különbségek. Néhány eltérés csak a membránjuk és az egyes organellumok szerkezetére vonatkozik. A prokarióta sejtek és az eukarióta szervezetek sejtjei között észrevehető szerkezeti különbségek vannak, de funkcionális szempontból ezek a különbségek kiegyenlítődtek, mert a „sejtből sejtből” szabály mindenhol érvényes. Az ezen a szinten lévő szupramolekuláris struktúrák membránrendszereket és sejtszervecskéket alkotnak (magok, mitokondriumok stb.).

A membránszerkezetek a legfontosabb életfolyamatok „arénája”, a membránrendszer kétrétegű szerkezete pedig jelentősen megnöveli az „aréna” területét. Ezenkívül a membránszerkezetek biztosítják a sejtek elválasztását a környezettől, valamint számos biológiai molekula térbeli elválasztását a sejtekben. A sejtmembrán nagyon szelektív permeabilitással rendelkezik. Ezért fizikai állapotuk lehetővé teszi a bennük lévő egyes fehérje- és foszfolipidmolekulák állandó diffúz mozgását. Az általános célú membránokon kívül a sejteknek belső membránjaik is vannak, amelyek korlátozzák a sejtszervecskéket.

A sejt és a környezet közötti csere szabályozásával a membránok receptorokkal rendelkeznek, amelyek érzékelik a külső ingereket. A külső ingerek érzékelésére különösen példa a fény érzékelése, a baktériumok táplálékforrás felé történő mozgása és a célsejtek hormonokra, például inzulinra adott válasza. Egyes membránok egyidejűleg maguk is generálnak jeleket (kémiai és elektromos). "A membránok figyelemreméltó jellemzője, hogy energiaátalakítás megy végbe rajtuk. A fotoszintézis elsősorban a kloroplasztiszok belső membránjain, míg az oxidatív foszforiláció a mitokondriumok belső membránjain megy végbe. .

A membrán alkatrészek mozgásban vannak. A főként fehérjékből és lipidekből felépülő membránokat különféle átrendeződések jellemzik, amelyek meghatározzák a sejtek ingerlékenységét - az élőlények legfontosabb tulajdonságát.

Szövetszint meghatározott szerkezetű, méretű, elhelyezkedésű és hasonló funkciójú sejteket egyesítő szövetek képviselik. A szövetek a történelmi fejlődés során keletkeztek a többsejtűséggel együtt. A többsejtű élőlényekben az ontogenezis során keletkeznek a sejtdifferenciálódás következtében. Az állatokban többféle szövet létezik (hám-, kötő-, izom-, ideg-, valamint vér- és nyirokszövet). A növényekben merisztematikus, védő, alap- és vezető szövetek találhatók. Ezen a szinten a sejtek specializálódása következik be.

Orgonaszint. Az élőlények szervei képviselik. A protozoonokban az emésztés, a légzés, az anyagok keringése, a kiválasztás, a mozgás és a szaporodás a különféle organellumok rovására történik. A fejlettebb szervezeteknek szervrendszereik vannak. A növényekben és állatokban a szervek különböző mennyiségű szövetből képződnek. A gerincesekre jellemző a kefalizáció, amelyet a legfontosabb központok és érzékszervek fejben való koncentrálása véd.

Szervezeti szint. Ezt a szintet maguk az organizmusok képviselik - növényi és állati természetű egysejtű és többsejtű szervezetek. A szervezeti szint sajátossága, hogy ezen a szinten történik a genetikai információ dekódolása és megvalósítása, az adott faj szervezeteiben rejlő szerkezeti és funkcionális jellemzők létrehozása. Az élőlények természetükben egyedülállóak, mert genetikai anyaguk egyedi, meghatározza fejlődésüket, működésüket és a környezettel való kapcsolatukat.

Népességi szint. A növények és állatok nem léteznek elszigetelten; populációkba egyesülnek. A szupraorganális rendszer létrehozásával a populációkat egy bizonyos génállomány és egy bizonyos élőhely jellemzi. A populációkban elkezdődnek az elemi evolúciós átalakulások, és kialakul egy adaptív forma.

Fajszint. Ezt a szintet a természetben élő egységként létező növény-, állat- és mikroorganizmusfajok határozzák meg. A fajok populációösszetétele rendkívül változatos. Egy faj egytől sok ezerig terjedő populációt tartalmazhat, amelyek képviselőit nagyon eltérő élőhelyek jellemzik, és különböző ökológiai fülkéket foglalnak el. A fajok az evolúció eredménye, és a forgalom jellemzi őket. A ma létező fajok nem hasonlítanak a régebben létező fajokhoz. A faj az élőlények osztályozási egysége is.

Biocenotikus szint. Biocenózisok - különböző fajok élőlények közösségei - képviselik. Az ilyen közösségekben a különböző fajok élőlényei valamilyen mértékben függenek egymástól. A történeti fejlődés során biogeocenózisok (ökoszisztémák) alakultak ki, amelyek egymásra épülő élőlényközösségekből és abiotikus környezeti tényezőkből álló rendszerek. Az ökoszisztémákat az élőlények és az abiotikus tényezők közötti dinamikus (mobil) egyensúly jellemzi. Ezen a szinten az élőlények létfontosságú tevékenységéhez kapcsolódó anyag- és energiaciklusok zajlanak.

Bioszféra (globális) szint. Ez a szint az élőlények (élőrendszerek) szerveződésének legmagasabb formája. A bioszféra képviseli. Ezen a szinten az összes anyag- és energiaciklus egyetlen óriási bioszféra anyag- és energiakeringéssé egyesül.

Az élőlények szerveződésének különböző szintjei között dialektikus egység van, az élőlények a rendszerszerű szerveződés típusa szerint szerveződnek, melynek alapja a rendszerek hierarchiája. Az egyik szintről a másikra való átmenet a korábbi szinteken működő funkcionális mechanizmusok megőrzésével jár együtt, és új típusú szerkezetek és funkciók megjelenésével, valamint új jellemzőkkel jellemezhető kölcsönhatásokkal jár együtt, azaz a új minőség megjelenése.

Megbeszélésre váró kérdések

1. Mi az élet lényegének megértésének univerzális módszertani megközelítése? Mikor keletkezett és mivel kapcsolatban?

2. Meg lehet határozni az élet lényegét? Ha igen, mi ez a definíció, és mi ez tudományos indoklás?

3. Fel lehet-e tenni az élet szubsztrátumának kérdését?

4. Nevezze meg az élőlények tulajdonságait! Jelölje meg, hogy ezen tulajdonságok közül melyek jellemzőek az élettelen dolgokra, és melyek csak az élőlényekre.

5. Mi a jelentősége a biológia számára az élőlények szerveződési szintekre való felosztásának? Van-e egy ilyen felosztásnak gyakorlati jelentősége?

6. Milyen közös vonások jellemzik az élőlények szerveződésének különböző szintjeit?

7. Miért tekintik a nukleoproteineket az élet szubsztrátjának, és milyen körülmények között töltik be ezt a szerepet?

Irodalom

Vernaya D. Az élet megjelenése M.: Mir. 1969. 391 pp.

Oparin A.V. Anyag, élet, intelligencia. M.: Tudomány. 1977. 204 oldal

Pekhov A. P. Biológia és tudományos-technikai haladás. M.: Tudás. 1984. 64 pp.

Karcher S. J. Molekuláris Biológia. Acad. Nyomja meg. 1995. 273 pp.

Murphy M. P., O'Neill L. A. (szerk.) Mi az élet? A következő ötven év Cambridge University Press. 1995. 203 pp.

Az élő természet szerveződési szintjei

8 szint van.

A szerveződés minden szintjét egy bizonyos struktúra (kémiai, sejtes vagy szervezeti) és ennek megfelelő tulajdonságok jellemeznek.

Minden következő szint szükségszerűen tartalmazza az összes előzőt.

Nézzük meg részletesen az egyes szinteket.

8 szintű vadszervezet

1. Az élő természet molekuláris szerveződési szintje

: bio és szervetlen anyagok,
(anyagcsere): disszimilációs és asszimilációs folyamatok,
energia felvétele és felszabadulása.

A molekuláris szint befolyásolja az összes biokémiai folyamatot, amely bármely élő szervezetben előfordul - az egysejtűtől a többsejtűig.

Ez szint Nehéz „élőnek” nevezni. Ez inkább egy „biokémiai” szint – ezért ez az alapja az élő természet minden más szerveződési szintjének.

Ezért ő volt az, aki az osztályozás alapját képezte királyságokba - melyik tápláló a fő a szervezetben: állatokban - kitin, gombákban - kitin, növényekben -.

Az élő szervezeteket ezen a szinten vizsgáló tudományok:

2. Az élő természet sejtes szerveződési szintje

Tartalmazza az előzőt - molekuláris szintű szervezettség.

Ezen a szinten a „” kifejezés már így jelenik meg "a legkisebb oszthatatlan biológiai rendszer"

Egy adott sejt anyag- és energiaanyagcseréje (más attól függően, hogy az organizmus melyik birodalomhoz tartozik);
sejtszervecskék;
Életciklusok - eredet, növekedés és fejlődés és sejtosztódás

Tanulmányozó tudományok sejtszintű szervezettség:

A genetika és az embriológia tanulmányozza ezt a szintet, de nem ez a fő vizsgálati tárgy.

3. Szövet szervezettségi szint:

2 korábbi szintet tartalmaz - molekulárisÉs sejtes.

Ezt a szintet nevezhetjük " többsejtű"- elvégre a szövet az sejtek gyűjteménye hasonló szerkezetű és ugyanazokat a funkciókat látja el.

Tudomány - Szövettan

4. Szerv(hangsúly az első szótagon) életszervezési szint

Az egysejtű szervezetekben a szervek sejtszervecskék - Vannak közös organellumok - jellemzőek az összes vagy prokarióta sejtre, és mások, amelyek eltérőek.
Többsejtű élőlényekben, sejtekben általános szerkezetés funkciók szövetekké egyesülnek, azok pedig ennek megfelelően a szervek, amelyek viszont rendszerekbe vannak integrálva, és zökkenőmentesen kölcsönhatásba kell lépniük egymással.

A szövetek és szervek szerveződési szintjei – tanulmányozzák a tudományokat: