1. Уровни организации жизни

Различают такие уровни организации живой материи - уровни биологической организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой и экосистемный.

Молекулярный уровень организации - это уровень функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, стероидов. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации . Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика.

Клеточный уровень - это уровень клеток (клеток бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов, клеток многоклеточных организмов). Клетка - это структурная единица живого, функциональная единица, единица развития. Этот уровень изучают цитология, цитохимия, цитогенетика, микробиология.

Тканевый уровень организации - это уровень, на котором изучается строение и функционирование тканей. Исследуется этот уровень гистологией и гистохимией.

Органный уровень организации - это уровень органов многоклеточных организмов. Изучают этот уровень анатомия, физиология, эмбриология.

Организменный уровень организации - это уровень одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов. Специфика организменного уровня в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, формирование признаков, присущих особям данного вида. Этот уровень изучается морфологией (анатомией и эмбриологией), физиологией, генетикой, палеонтологией.

Популяционно-видовой уровень - это уровень совокупностей особей - популяций и видов . Этот уровень изучается систематикой, таксономией, экологией, биогеографией, генетикой популяций . На этом уровне изучаются генетические и экологические особенности популяций , элементарные эволюционные факторы и их влияние на генофонд (микроэволюция), проблема сохранения видов.

Экосистемный уровень организации - это уровень микроэкосистем, мезоэкосистем, макроэкосистем. На этом уровне изучаются типы питания , типы взаимоотношений организмов и популяций в экосистеме, численность популяций , динамика численности популяций, плотность популяций, продуктивность экосистем, сукцессии. Этот уровень изучает экология.

Выделяют также биосферный уровень организации живой материи. Биосфера - это гигантская экосистема, занимающая часть географической оболочки Земли. Это мега-экосистема. В биосфере происходит круговорот веществ и химических элементов , а также превращение солнечной энергии.
2. Фундаментальные свойства живой материи

Обмен веществ (метаболизм)

Обмен веществ (метаболизм) - совокупность протекающих в живых системах химических превращений, обеспечивающих их жизнедеятельность, рост, воспроизведение, развитие, самосохранение, постоянный контакт с окружающей средой, способность адаптироваться к ней и ее изменениям. В процессе обмена веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток; образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества. В основе метаболизма лежат взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм) и диссимиляции (катаболизм). Ассимиляция - процессы синтеза сложных молекул из простых с расходованием энергии, запасенной в ходе диссимиляции (а также накопление энергии при отложении в запас синтезированных веществ). Диссимиляция - процессы расщепления (анаэробного или аэробного) сложных органических соединений, необходимой для осуществления жизнедеятельности организма.
В отличие от тел неживой природы обмен с окружающей средой для живых организмов является условием их существования. При этом происходит самообновление. Процессы обмена веществ, протекающие внутри организма, объединены в метаболические каскады и циклы химическими реакциями, которые строго упорядочены во времени и пространстве. Согласованное протекание большого количества реакций в малом объеме достигается путем упорядоченного распределения отдельных звеньев обмена веществ в клетке (принцип компартментализации). Процессы обмена веществ регулируются с помощью биокатализаторов - особых белков-ферментов. Каждый фермент обладает субстратной специфичностью катализировать превращение лишь одного субстрата. В основе этой специфичности лежит своеобразное "узнавание" субстрата ферментом. Ферментативный катализ отличается от небиологического чрезвычайно высокой эффективностью, в результате чего скорость соответствующей реакции повышается в 1010 - 1013 раз. Каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в минуту, не разрушаясь в процессе участия в реакциях. Еще одно характерное отличие ферментов от небиологических катализаторов состоит в том, что ферменты способны ускорять реакции при обычных условиях (атмосферном давлении, температуре тела организма и т.п.).
Все живые организмы могут быть разделены на две группы - автотрофы и гетеротрофы, отличающиеся источниками энергии и необходимых веществ для своей жизнедеятельности.
Автотрофы - организмы, синтезирующие из неорганических веществ органические соединения с использованием энергии солнечного света (фотосинтетики - зеленые растения, водоросли, некоторые бактерии) или энергии, получаемой при окислении неорганического субстрата (хемосинтетики - серо-, железобактерии и некоторые другие), Автотрофные организмы способны синтезировать все компоненты клетки. Роль фотосинтезирующих автотрофов в природы является определяющей - являясь первичным продуцентом органического вещества в биосфере, они обеспечивают существование всех других организмов и ход биогеохимических циклов в круговороте веществ на Земле.
Гетеротрофы (все животные, грибы, большинство бактерий, некоторые бесхлорофилльные растения) - организмы, нуждающиеся для своего существования в готовых органических веществах , которые, поступая в качестве пищи, служат как источником энергии, так и необходимым " строительным материалом ". Характерной чертой гетеротрофов является наличие у них амфиболизма, т.е. процесса образования мелких органических молекул (мономеров), образующихся при переваривании пищи (процесс деградации сложных субстратов). Такие молекулы - мономеры используются для сборки собственных сложных органических соединений.

Самовоспроизведение (репродукция)

Способность к размножению (воспроизведению себе подобных, самовоспроизведению) относится к одному из фундаментальных свойств живых организмов. Размножение необходимо для того, чтобы обеспечить непрерывность существования видов, т.к. продолжительность жизни отдельного организма ограничена. Размножение с избытком компенсирует потери, обусловленные естественным отмиранием особей , и таким образом поддерживает сохранение вида в ряду поколений особей. В процессе эволюции живых организмов происходила эволюция способов размножения. Поэтому у ныне существующих многочисленных и разнооб разных видов живых организмов мы обнаруживаем разные формы размножения. Многие виды организмов сочетают несколько способов размножения. Необходимо выделить два, принципиально отличающихся типа размножения организмов - бесполое (первичный и более древний тип размножения) и половое.
В процессе бесполого размножения новая особь образуется из одной или группы клеток (у многоклеточных) материнского организма. При всех формах бесполого размножения потомки обладают генотипом (совокупность генов) идентичным материнскому. Следовательно, все потомство одного материнского организма оказывается генетически однородным и дочерние особи обладают одинаковым комплексом признаков.
При половом размножении новая особь развивается из зиготы, образующейся путем слияния двух специализированных половых клеток (процесс оплодотворения), продуцируемых двумя родительскими организмами. Ядро в зиготе содержит гибридный набор хромосом, образующийся в результате объединения наборов хромосом слившихся ядер гамет. В ядре зиготы, таким образом, создается новая комбинация наследственных задатков (генов), привнесенных в равной мере обоими родителями. А развивающийся из зиготы дочерний организм будет обладать новым сочетанием признаков. Иными словами, при половом размножении происходит осуществление комбинативной формы наследственной изменчивости организмов, обеспечивающий приспособление видов к меняющимся условиям среды и представляющей собой существенный фактор эволюции. В этом заключается значительное преимущество полового размножения по сравнению с бесполым.
Способность живых организмов к самовоспроизведению базируется на уникальном свойстве нуклеиновых кислот к репродукции и феномене матричного синтеза, лежащего в основе образования молекул нуклеиновых кислот и белков. Самовоспроизведение на молекулярном уровне обусловливает как осуществление обмена веществ в клетках, так и самовоспроизведение самих клеток. Клеточное деление (самовоспроизведение клеток) лежит в основе индивидуального развития многоклеточных организмов и воспроизведения всех организмов. Размножение организмов обеспечивает самовоспроизведение всех видов, населяющих Землю, что в свою очередь обусловливает существование биогеоценозов и биосферы.

Наследственность и изменчивость

Наследственность обеспечивает материальную преемственность (поток генетической информации) между поколениями организмов. Она тесно связана с репродукцией на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях. Генетическая информация, определяющая разнообразие наследственных признаков, зашифрована в молекулярной структуре ДНК (у некоторых вирусов - в РНК). В генах закодирована информация о структуре синтезируемых белков, ферментных и структурных. Генетический код - это система "записи" информации о последовательности расположения аминокислот в синтезируемых белках с помощью последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.
Совокупность всех генов организма называется генотипом, а совокупность признаков - фенотипом. Фенотип зависит как от генотипа, так и факторов внутренней и внешней среды, которые влияют на активность генов и обусловливают регулярные процессы. Хранение и передача наследственной информации осуществляется у всех организмов с помощью нуклеиновых кислот, генетический код един для всех живых существ на Земле , т.е. он универсален. Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, обеспечивающие приспособленность организмов к среде их обитания.
Если бы при размножении организмов проявлялась только преемственность существующих признаков и свойств, то на фоне меняющихся условий внешней среды существование организмов было бы невозможно, так как необходимым условием жизни организмов является их приспособленность к условиям среды обитания. Проявляется изменчивость в разнообразии организмов, принадлежащих к одному и тому же виду. Изменчивость может реализовываться у отдельных организмов в ходе их индивидуального развития или в пределах группы организмов в ряду поколений при размножении.
Выделяют две основные формы изменчивости, различающиеся по механизмам возникновения, характеру изменения признаков и, наконец, их значимости для существования живых организмов - генотипическую (наследственную) и модификационную (ненаследственную).
Генотипическая изменчивость связана с изменением генотипа и приводит к изменению фенотипа. В основе генотипической изменчивости могут лежать мутации (мутационная изменчивость) или новые комбинации генов, возникающие в процессе оплодотворения при половом размножении. При мутационной форме изменения связаны, в первую очередь, с ошибками при репликации нуклеиновых кислот. Таким образом происходит возникновение новых генов, несущих новую генетическую информацию; происходит появление новых признаков. И если вновь возникающие признаки полезны организму в конкретных условиях, то они "подхватываются" и "закрепляются" естественным отбором . Таким образом, на наследственной (генотипической) изменчивости базируется приспособляемость организмов к условиям внешней среды, разнообразие организмов, создаются предпосылки для позитивной эволюции.
При ненаследственной (модификационной) изменчивости происходят изменения фенотипа под действием факторов внешней среды и не связанные с изменением генотипа. Модификации (изменения признаков при модификационной изменчивости) происходят в пределах нормы реакции, находящейся под контролем генотипа. Модификации не передаются следующим поколениям. Значение модификационной изменчивости заключается в том, что она обеспечивает приспособляемость организма к факторам внешней среды в течение его жизни.

Индивидуальное развитие организмов

Всем живым организмам свойственен процесс индивидуального развития - онтогенез. Традиционно, под онтогенезом понимают процесс индивидуального развития многоклеточного организма (образующегося в результате полового размножения) от момента формирования зиготы до естественной смерти особи. За счет деления зиготы и последующих поколений клеток формируется многоклеточный организм, состоящий из огромного числа разных типов клеток, различных тканей и органов. Развитие организма базируется на "генетической программе" (заложенной в генах хромосом зиготы) и осуществляется в конкретных условиях среды, существенно влияющей на процесс реализации генетической информации в ходе индивидуального существования особи. На ранних этапах индивидуального развития происходит интенсивный рост (увеличение массы и размеров), обусловленный репродукцией молекул, клеток и других структур, и дифференцировка, т.е. появление различий в структуре и усложнение функций.
На всех этапах онтогенеза существенное регулирующее влияние оказывают на развитие организма различные факторы внешней среды (температура, гравитация, давление, состав пищи по содержанию химических элементов и витаминов, разнообразные физические и химические агенты). Изучение роли этих факторов в процессе индивидуального развития животных и человека имеет огромное практическое значение, возрастающее по мере усиления антропогенного воздействия на природу. В различных областях биологии, медицины, ветеринарии и других наук широко проводятся исследования по изучению процессов нормального и патологического развития организмов, выяснению закономерностей онтогенеза.

Раздражимость

Неотъемлемым свойством организмов и всех живых систем является раздражимость - способность воспринимать внешние или внутренние раздражители (воздействия) и адекватно на них реагировать. У организмов раздражимость сопровождается комплексом изменений, выражающихся в сдвигах обмена веществ, электрического потенциала на мембранах клеток, физико-химических параметров в цитоплазме клеток, в двигательных реакциях, а высокоорганизованным животным присущи изменения в их поведении.

4. Центральная догма молекулярной биологии - обобщающее наблюдаемое в природе правило реализации генетической информации: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку , но не в обратном направлении. Правило было сформулировано Френсисом Криком в 1958 году и приведено в соответствие с накопившимися к тому времени данными в 1970 году. Переход генетической информации от ДНК к РНК и от РНК к белку является универсальным для всех без исключения клеточных организмов, лежит в основе биосинтеза макромолекул. Репликации генома соответствует информационный переход ДНК → ДНК. В природе встречаются также переходы РНК → РНК и РНК → ДНК (например у некоторых вирусов), а также изменение конформации белков, передаваемое от молекулы к молекуле.

Универсальные способы передачи биологической информации

В живых организмах встречаются три вида гетерогенных, то есть состоящих из разных мономеров полимера - ДНК, РНК и белок. Передача информации между ними может осуществляться 3 х 3 = 9 способами. Центральная догма разделяет эти 9 типов передачи информации на три группы:

Общий - встречающиеся у большинства живых организмов;

Специальный - встречающиеся в виде исключения, у вирусов и у мобильных элементов генома или в условиях биологического эксперимента ;

Неизвестные - не обнаружены.

Репликация ДНК (ДНК → ДНК)

ДНК - основной способ передачи информации между поколениями живых организмов, поэтому точное удвоение (репликация) ДНК очень важна. Репликация осуществляется комплексом белков, которые расплетают хроматин , затем двойную спираль. После этого ДНК полимераза и ассоциированные с ней белки, строят на каждой из двух цепочек идентичную копию.

Транскрипция (ДНК → РНК)

Транскрипция - биологический процесс, в результате которого информация, содержащаяся в участке ДНК, копируется на синтезируемую молекулу информационной РНК . Транскрипцию осуществляют факторы транскрипции и РНК-полимераза . В эукариотической клетке первичный транскрипт (пре-иРНК) часто редактируется. Этот процесс называется сплайсингом .

Трансляция (РНК → белок)

Зрелая иРНК считывается рибосомами в процессе трансляции. В прокариотических клетках процесс транскрипции и трансляции не разделён пространственно, и эти процессы сопряжены. В эукариотических клетках место транскрипции клеточное ядро отделено от места трансляции ( цитоплазмы ) ядерной мембраной , поэтому иРНК транспортируется из ядра в цитоплазму. иРНК считывается рибосомой в виде трёх нуклеотидных «слов». Комплексы факторов инициации и факторов элонгации доставляют аминоацилированные транспортные РНК к комплексу иРНК-рибосома.

Всего их 8. Что лежит в основе деления живой природы на уровни? Дело в том, что на каждом уровне есть определенные свойства. Каждый следующий уровень обязательено содержит в себе предыдущий или все предыдущие. Давайте рассмотрим каждый уровень подробно:

1. Молекулярный уровень организации живой природы

· Органические и неорганические вещества ,

· процессы синтеза и распада этих веществ,

· выделение и поглощение энергии

Это все химические процессы , которые происходят внутри любой живой системы. Этот уровень нельзя назвать "живым" на 100%. Это скорее "химический уровень" - поэтому он самый первый, самый низший из всех. Но именно этот уровень лег в основу деления Живой природы на царства - по запасному питательному веществу: у растений - углеводы, у грибов - хитин, у животных - белок.

· Биохимия

· Молекулярная биология

· Молекулярная генетика

2. Клеточный уровень организации живой природы

Включает в себя молекулярный уровень организации. На этом уровне уже появляется "мельчайшая неделимая биологическая система - клетка". Свой обмен веществ и энергии. Внутренняя организация клетки - ее органоиды. Жизненные процессы - зарождение, рост, самовоспроизведение (деление)

Науки, изучающие клеточный уровень организации:

· Цитология

· (Генетика)

· (Эмбриология)

В скобочках указаны науки, которые изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.

3. Тканевый уровень организации

Включает в себя молекулярный и клеточный уровни. Этот уровень можно назвать "многоклеточным" - ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.

Наука, изучающая тканевый уровень организации - гистология.

4. Органный уровень организации жизни

У одноклеточных организмов это органеллы - у каждой свое строение и свои функции

У многоклеточных организмов это органы, которые объединены в системы и четко взаимодействуют между собой

Эти два уровня - тканевый и органный - изучают науки:

· Ботаника - растения,

· зоология - животные,

· Анатомия - человек

· Физиология

· (медицина)

5. Организменный уровень

Включает в себя молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный.

На этом уровне уже живую природу делят на царства - растений, грибов и животных.

Свойства этого уровня:

· Обмен веществ (и на клеточном уровне тоже - видите, каждый уровень содержит в себе предыдущий!)

· Строение организма

· Питание

· Гомеостаз - постоянство внутренней среды

· Размножение

· Взаимодействие между организмами

· Взаимодействие с окружающей средой

· Анатомия

· Генетика

· Морфология

· Физиология

6. Популяционно-видовой уровень организации жизни

Включает в себя молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный.

Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.

Основные процессы на этом уровне:

· Взаимодействие организмов между собой (либо конкуренция, либо размножение)

· микроэволюция (изменение организма под действием внешних условий)

Науки, изучающие этот уровень:

· Генетика

· Эволюция

· Экология

7. Биогеоценотический уровень организации жизни (от слова биогеоценоз)

На этом уровне уже учитывается почти все:

Взаимодействие организмов между собой - пищевые цепи и сети

Взаимодействие организмов межу собой - конкуренция и размножение

Влияние окружающей среды на организмы и, соответственно, влияние организмов на среду их обитания

Наука, изучающая этот уровень - Экология.

8. Биосферный уровень организации живой природы (последний уровень - высший!)

Он включает в себя:

· Взаимодействие живых и неживых компонентов природы

· Биогеоценозы

· Влияние человека - " антропогенные факторы "

· Круговорот веществ в природе

И изучает все это - Экология!

О клетке в научном мире заговорили практически сразу после изобретения микроскопа.

Кстати, сейчас довольно много видов микроскопов:

Оптический микроскоп - максимально увеличение - ~2000 крат (можно рассмотреть некоторые микроорганизмы, клетки (растительные и животные), кристаллы и т.д.

Электронный микроскоп - увеличивает до до 106 раз. Можно уже изучать частицы как клетки, так и молекул - это уже уровень микроструктур

Первым ученым, который смог увидеть клетки (естественно, в микроскоп) был Роберт Гук (1665 г) - он изучал клеточное строение в основном растений.

А вот впервые об одноклеточных организмах - бактериях, инфузориях заговорил А. Ван Левенгук (1674 г)

Ла-Марк (1809 г) уже стал говорить о клеточной теории

Ну и уже в середине XIX века М.Шлейден и Т.Шванн сформулировали ту клеточную теорию, которая сейчас общепризнана во всем мире.

Клеточными являются все организмы, кроме вирусов

Клетка - элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.

Клетка - это мини-организм. У нее есть свои "органы" - органойды. Главный органойд клетки - это ядро. По этому признаку все живые организмы делятся на ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ ("карио" - ядро) - содержащие ядро и ПРОКАРИОТИЧЕСКИЕ ("про" -до) - доядерные (без ядра)

Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

1. Все животные и растения состоят из клеток.

2. Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.

3. Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм - это совокупность клеток.

Основные положения современной клеточной теории

· Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет.

· Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование.

· Ядро − главная составная часть клетки (эукариот).

· Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток.

· Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

Основные органойды клетки - это те компоненты, которые присущи всем клеткам живых организмов - "общий состав":

· ядро: ядрышко;ядерная оболочка;

· плазматическая мембрана ;

· эндоплазматическая сеть;

· центриоль;

· комплекс Гольджи;

· лизосома;

· вакуоль;

· митохондрия.

Нуклеиновые кислоты содержатся в клетке абсолютно любого организма. Даже у вирусов.

"Нуклео" - "ядро" - в основном, содержатся в ядре клеток, но так же содержатся и в цитоплазме, и в других органойдах. Нуклиновые кислоты бывают двух типов: ДНК и РНК

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

РНК - рибонуклеиновая кислота

Эти молекулы - полимеры, мономерами являются нуклеотиды - соединения, содержащие азотистые основания.

Нуклеотиды ДНК: А - аденин, Т - тимин, Ц - цитозин, Г - гуанин

Нуклеотиды РНК: А - аденин, У - урацил, Ц - цитозин, Г - гуанин

Как видите, в РНК тимина нет, его заменяет урацил - У

Помимо них, в состав нуклеотидов входят:

углеводы: дезоксирибоза - в ДНК, рибоза - в РНК. Фосфат и сахар - входят в состав обеих молекул

Это первичная структура молекул

Вторичная структура - это сама форма молекул. Днк - двойная спираль, РНК - "одинарная" длинная молекула.

Основные функции нуклеиновых кислот

Генетический код - это последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. Это основа любого организма, по сути - это информация о самом организме (как у любого человека ФИО, идентифицирующее личность- это последовательность букв, или последовательность цифр - серия паспорта).

Так вот, основные функции нуклеиновых кислот - в хранении, реализации и передаче наследственной информации, "записанной" в молекулах в виде последовательности определенных нуклеотидов.

Деление клеток - часть процесса жизни абсолютно любого живого организма. Все новые клетки образуются из старых (материнских). Это одно из основных положений клеточной теории. Но существует несколько видов деления, которые напрямую зависят от природы этих клеток.

Деление прокариотических клеток

Чем отличается прокариотическая клетка от эукариотической? Самое главное отличие - отсутствие ядра (собственно поэтому так и называются). Отсутствие ядра означает, что ДНК просто находится в цитоплазме.

Процесс выглядит следующим образом:

репликация (удвоение) ДНК ---> клетка удлиняется ---> образуется поперечная перегородка ---> клетки разделяются и расходятся

Деление эукариотических клеток

Жизнь любой клетки состоит из 3 этапов: рост, подготовка к делению и, собственно, деление.

Как происходит подготовка к делению?

· Во-первых синтезируется белок,

· во-вторых, все важные компоненты клетки удваиваются, чтобы в каждой новой клетке был весь необходимый для жизни набор органелл.

· В третьих, удваивается молекула ДНК и каждая хромосома синтезирует себе копию. Удвоенная хромосома= 2 хроматиды (в каждой по молекуле ДНК).

Этот период подготовки к делкнию называется ИНТЕРФАЗА.

Рассмотрите рисунки 5-9. Из каких частей состоят такие биологические системы, как клетка, орга низм, сообщество организмов? Вспомните, какие химические соединения входят в состав организмов.

Рис. 5. Молекулярно-генетический уровень

Окружающая нас живая природа представляет собой биологические системы разных уровней организации и сложности. По наличию специфических структурно-функциональных единиц жизни и процессов, происходящих с ними, можно выделить шесть основных уровней живой природы: молекулярно-генетический, органоид-но-клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный (рис. 5-10).

Любая биологическая система всегда состоит из молекул нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, а также других соединений. Структурно-функциональной единицей этого уровня организации жизни является ген - участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), несущий наследственную информацию о структуре одного белка.

На молекулярно-генетическом уровне протекают важнейшие процессы жизнедеятельности - кодирование, передача и реализация наследственной информации. На этом же уровне организации жизни осуществляется процесс изменения наследственной информации.

Структурно-функциональной единицей этого уровня организации жизни служит клетка. Из клеток и межклеточного вещества состоят ткани, а ткани образуют органы и системы органов. Отдельная клетка состоит из органоидов - внутриклеточных структур, образованных молекулами органических и неорганических веществ.

Рис. 6. Органоидно-клеточный уровень

На органоидно-клеточном уровне протекают важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ и превращение энергии в клетке, ее рост, развитие и деление. Следует подчеркнуть, что клетка, которая может выступать и как целостный организм, т. е. самостоятельная и автономная живая система.

Структурно-функциональная единица этого уровня организации жизни - организм. Он может быть одноклеточным, многоклеточным, или представлять из себя колонию.

На организменном уровне протекают процессы жизнедеятельности, обеспечивающие существование каждой особи как самостоятельной живой системы - питание, дыхание, выделение, размножение, рост, развитие и др. Целостность этой системы, т. е. организма, поддерживается взаимосвязью образующих его частей, выполняющих различные функции.

На этом же уровне организации жизни происходит реализация генетической программы организма и его самовоспроизведение. Взаимодействие со средой приводит к появлению у организмов изменчивости. Размножение организмов, осуществляющееся разными путями, обеспечивает не только самовоспроизведение жизни на этом уровне, но и комбинирует признаки родительских особей, участвовавших в размножении, в соответствии с законами наследственности.

Структурно-функциональной единицей этого уровня организации жизни служит вид организма, представленный в природе живущими на определенной территории особями, связанными родственными связями - популяциями. В популяциях на основе наследственной изменчивости выживают наиболее приспособленные особи, обладающие полезными при определенных условиях признаками. От этих особей постепенно в ходе исторического развития органического мира образуются новые виды организмов, т. е. происходит видообразование.

Рис. 7. Организменный уровень

Популяции разных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов вместе с условиями неживой среды, например светом, влагой, воздухом, образуют биогеоценоз. В нем между живыми организмами и неживой природой устанавливаются различные взаимосвязи. В результате изменений, вызванных деятельностью живых организмов или влиянием неживой природы, постепенно одни биогеоценозы превращаются в другие, т. е. происходят их развитие и смена.

Рис. 8. Популяционно-видовой уровень

Все биогеоценозы нашей планеты образуют - биосферу, т. е. оболочку Земли, населенную и активно преобразуемую организмами. В ней происходят глобальные биогеохимические циклы (круговороты веществ и потоки энергии), а также изменения, связанные с эволюцией живой природы и вызванные деятельностью человека.

Рис. 9. Биогеоценотический уровень

Таким образом, жизнь на нашей планете представляет собой открытые для веществ, энергии и информации саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы различного ранга (ген, клетка, организм, вид, популяция, биогеоценоз, биосфера), объединенные происходящими в них процессами жизнедеятельности и развития.

Рис. 10. Биосферный уровень

Упражнения по пройденному материалу

1. На основании чего в современной науке сложилось представление об уровнях организации жизни?
2. Что является структурно-функциональной единицей каждого уровня организации жизни?
3. Какие про цессы жизнедеятельности происходят на каждом уровне организации жизни?

Многие микроскоп нам тайн открыл - невидимых частиц, жил в теле, других см.

Ломоносов

ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОК

Клеточный уровень организации жизни

Клеточный уровень жизни - это уровень организации, свойства которого определяются клетками с их составными компонентами и их участием в процессах превращения веществ, энергии и информации.

Клетка биологической системой с характерными особенностями структуры, функций и свойств.

Структурная организация. Клетка является основной структурной единицей для колониальных и многоклеточных организмов, а у одноклеточных существ она является одновременно и самостоятельным целостным организмом. Основными структурными частями клетки являются поверхностный аппарат, цитоплазма и ядро (нуклеоид в прокариотических организмов), построенные по определенным подсистем и элементов, которыми являются органеллы. Существуют два типа организации клеток - прокариотических и эукариотический. Базовым уровнем организации для клеток является молекулярный уровень.

Функциональная организация. Клеток, чтобы выжить, необходимо: а) получать энергию из окружающая ища и трансформировать в нужную ей форму; б) избирательно пропускать, перемещать и выводить вещества; в) хранить, реализовывать и передавать генетическую информацию следующему поколению; г) постоянно поддерживать химические реакции , необходимые для поддержания внутреннего равновесия; д) распознавать сигналы среды и определенным образом реагировать на них; е) образовывать новые молекулы и структуры взамен срок жизни которых истек.

Каждая живая клетка представляет собой систему, которая превращает вещества, энергию и информацию, которые поступают к ней, и таким образом обеспечивает процессы жизнедеятельности организма. Клетка является функциональной единицей для осуществления таких функций, как опора, движение, питание, дыхание, кровообращение, выделения, размножения, движение, регуляция процессов и тому подобное. Клетки одноклеточных организмов выполняют все эти жизненные функции, а большинство клеток многоклеточного организма специализированные на выполнении одной главной жизненной функции. Но в обоих случаях любая функция клетки является следствием согласованной работы всех ее компонентов. Организация и функционирование всех компонентов клетки связаны прежде всего с биологическими мембранами. Внешние взаимосвязи между клетками поддерживаются путем выделения химических веществ и установления контактов, внутренние взаимосвязи между элементами клетки обеспечиваются гиалоплазмы.

Свойства . Клетка является элементарной биосистемой, поскольку именно на уровне клеток проявляются все свойства жизни. Основными свойствами клетки являются открытость, обмен веществ, иерархичность, целостность, саморегуляция, самообновления, самовоспроизведения, ритмичность и др. Определяются эти свойства структурно-функциональной организацией биомембран, цитоплазмы и ядра.

Биология как наука. Методы научного познания . Уровни организации живого.

Требования к уровню подготовки выпускников:

Знать и понимать методы научного познания, признаки живых систем, уровни организации живой природы;

Уметь объяснять роль биологических теорий , законов, принципов, гипотез в формировании современной естественнонаучной картины мира.

Обмен веществ - одно из основных свойств живых систем, он характеризуется тем, что происходит

1. Избирательное реагирование на внешние воздействия окружающей среды

2. Изменение интенсивности физиологических процессов и функций с различными периодами колебаний

3. Передача из поколения в поколение признаков и свойств

4. Поглощение необходимых веществ и выделение продуктов жизнедеятельности

5. Поддержание относительно постоянного физико-химического состава внутренней среды

В цитологии НЕ используют следующие методы:

1. Генетическое клонирование

2. Культуры клеток и тканей

3. Микроскопия

4. Нанобиотехнологии

5. Центрифугирование

Процессы деления клеток изучают с помощью методов

1. Дифференциального центрифугирования

2. Культуры клеток

3. Микроскопии

4. Микрохирургии

5. Фото- и киносъемки

Онтогенез, метаболизм, гомеостаз, размножение происходят на... уровнях организации жизни.

1. Клеточном

2. Молекулярном

3. Организменном

4. Органном

5. Тканевом

Клеточную теорию сформулировали

2. А. Левенгук

3. Дж. Уотсон

4. Т. Шванн

5. М. Шлейден

Изучение биологических объектов, процессов в различных специально созданных условиях осуществляют с помощью методов

1. Абстрагирования

2. Клонирования

3. Моделирования

4. Обобщения

5. Эксперимента

Разделами ботаники являются

1. Альгология

2. Бриология

3. Ихтиология

4. Экология

5. Этология

1. Биохимия

2. Гистология

3. Морфология

4. Физиология

5. Цитология

Модель структуры ДНК в виде двойной спирали создали

2. А. Левенгук

3. Ф. Мюллер

4. Дж. Пристли

5. Д. Уотсон

Разделами зоологии являются

1. Альгология

2. Вирусология

3. Лихенология

4. Териология

5. Этология

Развитие - всеобщее свойство материи - представлено

1. Гомеостазом

2. Метаболизмом

3. Онтогенезом

4. Тропизмами

5. Филогенезом

В синтезе АТФ участвуют

1. Вакуоли

2. Митохондрии

3. Лизосомы

4. Хлоропласты

5. Хромопласты

1. Изготовил первый микроскоп

2. Открыл клеточное ядро

3. Ввел термин "клетка"

4. Описал пластиды и хроматофоры

5. Усовершенствовал микроскоп

Электронный микроскоп сконструировали

1. Р. Вирхов

2. М. Кнолль

3. Н. И. Лунин

4. И. И. Мечников

5. Е. Руска

Метод центрифугирования позволяет

1. Определять качественный и количественный состав веществ клетки

2. Определять пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул

5. Разделить органоиды клетки

Кириленко А. А. Биология. ЕГЭ. Раздел «Молекулярная биология». Теория, тренировочные задания. 2017.

Задания №2.

1. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие уровни организации живой природы представлены биокосными системами, включающими не только живое вещество , но и неживое?

1. Организменный

2. Популяционно-видовой

3. Биоценотический

4. Биогеоценотический

5. Биосферный

2. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Цитогенетический метод позволяет

1. Обнаружить генные мутации

2. Обнаружить хромосомные мутации

3. Обнаружить геномные мутации

4. Оценить роль внешней среды в формировании фенотипа

5. Прогнозировать вероятность передачи потомкам наследственных заболеваний

3. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки изучают сообщества живых организмов?

1. Экология

2. Морфология

3. Генетика

4. Ветеринария

5. Биогеография

4. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки изучают развитие жизни?

1. Анатомия

2. Палеонтология

3. Биохимия

4. Эволюционное учение

5. Биотехнология

5. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Выберите самый простой и самый сложный уровни организации живой природы из ниже перечисленных.

1. Органно-тканевый

2. Популяционно-видовой

3. Молекулярно-генетический

4. Биоценотический

5. Субклеточный

6. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие из свойств живого вещества связаны с развитием?

1. Онтогенез

2. Филогенез

3. Наследственность

4. Изменчивость

5. Раздражимость

7. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие из свойств живого не присущи вирусам?

1. Клеточное строение

2. Обмен веществ

3. Способность к размножению

4. Наследственность

5. Изменчивость

8. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки не изучают эукариот?

1. Вирусология

2. Микология

3. Ботаника

4. Бактериология

5. Протистология

9. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки изучают молекулярный уровень развития жизни?

1. Молекулярная биология

2. Экология

3. Биохимия

4. Цитология

5. Гистология

10. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки изучают отдельные уровни организации всего живого?

1. Ботаника

2. Гистология

3. Генетика

4. Цитология

5. Эволюционное учение

11. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие классификационные единицы организмов являются специфическим объектом изучения селекции?

3. Семейство

12. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Укажите уровни организации жизни, являющиеся сферой изучения экологии.

1. Молекулярно-генетический

2. Клеточный

3. Органный

4. Организменный

5. Популяционно-видовой

13. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие ученые внесли значительный вклад в развитие эволюционного учения, предложив свои варианты теории эволюции живого мира?

1. Фрэнсис Крик

2. Маттиас Якоб Шлейден

3. Томас Морган

4. Жан-Батист Ламарк

5. Чарльз Дарвин

14. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие российские ученые внесли значительный вклад в развитие физиологии?

1. Иван Сеченов

2. Николай Вавилов

3. Николай Миклухо-Маклай

4. Иван Павлов

5. Владимир Вернадский

15. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Методы селекции позволили создать культурыне разновидности дикой капусты. Какие из них представлены в списке?

3. Кольраби

5. Брокколи

16. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

С помощью светового микроскопа в клетке арбуза невозможно увидеть

1. Оболочку

2. Включения

4. Вакуоли

5. Рибосомы

17. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Собственную ДНК содержат

1. Вакуоли

2. Рибосомы

3. Хлоропласты

5. Митохондрии

18. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На молекулярном уровне организации живой природы происходят процессы

1. Деление

2. Метаболизм

3. Транскрипция

4. Онтогенез

5. Трансляция

19. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Круговорот веществ и превращение энергии происходят на... уровнях организации жизни.

1. Биогеоценотическом

2. Биосферном

3. Клеточном

4. Организменном

5. Популяционно-видовом

20. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Модель структуры ДНК в виде двойной спирали создали:

2. А. Левенгук

3. Д. Уотсон

4. Т. Шванн

5. М. Шлейден

21. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Биогенетический закон сформулировали

1. Вавилов Н. И.

2. Вайнберг В.

3. Геккель Э.

4. Либих Ю.

5. Мюллер Ф.

22. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

В селекции растений применяют следующие методы

1. Искусственное осеменение

2. Искусственный мутагенез

3. Испытание производителей по потомству

4. Массовый отбор

5. Полиэмбрионию

23. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Организменный уровень организации живого изучают

1. Анатомия

2. Биохимия

3. Генетика

4. Гистология

5. Цитология

24. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На популяционно-видовой уровне организации живой природы происходят:

1. Гомеостаз

2. Изменение генофонда

3. Круговорот веществ и превращение энергии

4. Размножение

5. Элементарные эволюционные изменения

25. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Разделами зоологии являются

1. Альгология

2. Бриология

3. Ихтиология

4. Лихенология

5. Энтомология

26. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

И. В. Мичурин в селекционной работе использовал следующие методы:

1. Искусственного мутагенеза

2. Клонирования

3. Ментора

4. Полиэмбрионии

5. Посредника

27. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

С помощью цитогенетического метода изучают:

1. Генетический состав популяций

2. Количество хромосом

3. Роль среды и наследственности в формировании признаков

4. Структуру хромосом

5. Характер и тип наследования признаков

28. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Методы физиологии человека позволяют изучить

1. Биотоки головного мозга

2. Биотоки сердца

3. Патологические изменения в строении органов

4. Строение органов и тканей

5. Тонкую структуру органов и тканей

29. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

В биотехнологии используют следующие методы:

2. Микробиологический синтез

3. Пасынкование

4. Пикировка

5. Соматическая гибридизация клеток

30. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Методы электрофореза и хроматографии позволяют

1. Определить качественный и количественный состав веществ клетки

2. Определить пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул

3. Очистить макромолекулы, выделенные из клетки

4. Разделить смеси веществ, выделенные из клетки

5. Разделить органоиды клетки

31. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Укажите формулировки положений клеточной теории.

1. Оболочка грибной клетки состоит из углеводов.

2. В клетках животных отсутствует клеточная стенка.

3. Клетки всех организмов содержат ядро.

4. Клетки организмов сходны по химическому составу.

5. Новые клетки образуются путем деления исходной материнской клетки.

32. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Генеалогический метод исследования используют для установления

1. Доминантного характера наследования признака

2. Последовательности этапов индивидуального развития

3. Наследственного характера заболеваний

4. Типа высшей нервной деятельности

5. Сцепленности признака с полом

33. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие методы исследования используют в цитологии?

1. Центрифугирование

2. Культура ткани

3. Хроматография

4. Генеалогический

5. Гибридологический

34. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На каких уровнях организации живого изучают особенности реакций фотосинтеза у высших растений?

1. Биосферном

2. Клеточном

3. Популяционно-видовом

4. Молекулярном

5. Экосистемном

35. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На каких уровнях организации живого изучают особенности реакций фотосинтеза?

1. Биосферном

2. Клеточном

3. Биогеоценотическом

4. Молекулярном

5. Тканево-органном

36. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие признаки служат исходными для живых и неживых объектов природы?

1. Клеточное строение

2. Изменение температуры тела

3. Наследственность

4. Раздражимость

5. Перемещение в пространстве

37. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Гибридологический метод исследования используют

1. Эмбриологи

2. Селекционеры

3. Генетики

4. Экологи

5. Биохимики

38. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Исторический метод исследования используют для изучения

1. Внутреннего строения организмов

2. Эволюции органического мира

3. Химического состава живого

4. Происхождения групп организмов на Земле

5. Онтогенеза организма

39. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Близнецовый метод исследования используют

1. Цитологи

2. Зоологи

3. Генетики

4. Селекционеры

5. Биохимики

40. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Генетики, используя генеалогический метод исследования, составляют

1. Генетическую карту хромосом

2. Схему скрещивания

3. Родословное дерево

4. Схему предковых родителей и их родственные связи в ряде поколений

5. Вариационную кривую

41. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Вклад биотехнологии в медицину состоит в

1. Использовании химического синтеза для получения лекарственных препаратов

2. Создании лечебных сывороток на основе плазмы крови иммунизированных животных

3. Синтезе гормонов человека в бактериальных клетках

4. Изучении родословных человека для выявления наследственных заболеваний

5. Культивировании штаммов бактерий и грибов для производства антибиотиков в промышленных масштабах

42. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие из перечисленных объектов существуют на субклеточном уровне?

1. Спирогира

2. Бактериофаг

3. Стрептококк

4. Митохондрии

5. Лейкопласты

43. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие признаки характерны только для живых систем?

1. Способность к передвижению

2. Обмен веществ и энергии

3. Зависимость от температурных колебаний

4. Рост, развитие и способность к самовоспроизведению

5. Устойчивость и относительно слабая изменчивость

44. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

По каким принципам организованы биологические системы?

1. Закрытость системы

2. Высокая энтропия системы

3. Низкая упорядоченность

4. Иерархичность - соподчинение элементов и частей

5. Оптимальность конструкции

45. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

К эмпирическим методам биологических исследований относят

1. Сравнение

2. Абстрагирование

3. Обобщение

4. Экспериментальный метод

5. Наблюдение

46. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Что из нижеперечисленного можно установить экспериментальным методом?

1. Сроки весенней линьки у белки

2. Влияние удобрений на рост комнатного растения

3. Сроки прилета и отлета перелетных птиц

4. Высоту комнатного растения

5. Условия прорастания семян

47. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

К теоретическим методам биологических исследований относят

1. Сравнение

2. Экспериментальный метод

3. Обобщение

4. Измерение

5. Наблюдение

48. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие методы исследования позволили установить пространственную структуру молекулы ДНК?

1. Цитогенетический метод

2. Рентгеноструктурный анализ

3. Метод культуры клеток

4. Метод моделирования

5. Центрифугирование

49. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие методы исследования помогают изучить процесс фотосинтеза в клетке?

1. Экспериментальный метод

2. Метод микроскопирования

3. Метод меченых атомов

4. Метод клеточных культур

5. Метод центрифугирования

50. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На каком уровне организации происходят такие процессы, как раздражимость и обмен веществ?

1. Популяционно-видовой

2. Организменный

3. Молекулярно-генетический

4. Биогеоценотический

5. Клеточный

51. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

К генетическим относят термины

2. Филогенез

3. Фенотип

4. Консумент

5. Дивергенция

52. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Клеточному уровню организации жизни соответствуют

1. Амеба обыкновенная

2. Кишечная палочка

3. Бактериофаг

4. Гидра пресноводная

5. Вирус гриппа

53. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

К методам цитологии относят

1. Микроскопирование

2. Мониторинг

3. Центрифугирование

4. Инбридинг

5. Гетерозис

54. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.