Уровни организации живого, их элементарные единицы и биологическая характеристика

Молекулярный уровень организации жизни

Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке.

Компоненты: Молекулы неорганических и органических соединений. Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и др.)

Основные процессы: Объединение молекул в особые комплексы. Осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде. Копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации

Клеточный уровень организации жизни

Представлен свободно живущими клетками и клетками, входящими в многоклеточные организмы.

Компонент: Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки

Основные процессы: Биосинтез, фотосинтез. Регуляция химических реакций. Деление клеток. Вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы

Организменный уровень организации жизни

Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий

Компоненты: Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма.

Основные процессы: Обмен веществ (метаболизм), Раздражимость. Размножение. Онтогенез. Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности. Гомеостаз

Популяционно-видовой cвой уровень организации жизни

Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций

Компоненты: Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой

Основные процессы: Генетическое своеобразие. Взаимодействие между особями и популяциями. Накопление элементарных эволюционных преобразований.Осуществление микроэволюции и выработка адаптаций к изменяющейся среде. Видообразование. Увеличение биоразнообразия

Биогеоценотический уровень организации жизни

Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни

Компоненты: Популяции различных видов. Факторы среды. Пищевые сети, потоки веществ и энергии

Основные процессы: Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь. Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз). Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем)

ВОПРОС №6(II)

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ

1665 год — английский физик Р. Гук в работе «Микрография» описывает строение пробки, на тонких срезах которой он нашёл правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «порами, или клетками». Наличие подобной структуры было известно ему и в некоторых других частях растений. 1670-е годы — итальянский медик и натуралист М. Мальпиги и английский натуралист Н. Грю описали в разных органах растений «мешочки, или пузырьки» и показали широкое распространение у растений клеточного строения. Клетки изображал на своих рисунках голландский микроскопист А. Левенгук. Он же первым открыл мир одноклеточных организмов - описал бактерий и протистов (инфузорий)(1674г). Исследователи XVII века, показавшие распространённость «клеточного строения» растений, не оценили значение открытия клетки. Они представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей. Грю рассматривал стенки клеток как волокна, поэтому он ввёл термин «ткань», по аналогии с текстильной тканью. Исследования микроскопического строения органов животных носили случайный характер и не дали каких-либо знаний об их клеточном строении.

Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Рудольф Вирхов позднее (1858) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка из клетки).

Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что:

1.Всем животным и растениям свойственно клеточное строение (т. е. клетки животных и растений сходны по строению).

2. Растут и развиваются растения и животные путем появления новых клеток.

3. Клетка - структурная единица всего живого.

Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни. Современная клеточная теория включает следующие основные положения:

№1 Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет;.

№2 Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование;

№3 Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям;

№4 Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток;

№5 Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток;

№6 Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток - дифференцировка.

Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов. Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.

ВОПРОС №7(II)

УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ

Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:

Клеточная теория распространялась им на область патологии, что способствовало признанию универсальности клеточного учения. Труды Вирхова закрепили отказ от теории цитобластемы Шлейдена и Шванна, привлекли внимание к протоплазме и ядру, признанными наиболее существенными частями клетки.

Вирхов направил развитие клеточной теории по пути чисто механистической трактовки организма.

Вирхов возводил клетки в степень самостоятельного существа, вследствие чего организм рассматривался не как целое, а просто как сумма клеток.

Прокариоты (лат. Procaryota, от греч. προ «перед» и κάρυον «ядро»), или доядерные — одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром. Прокариоты разделяют на два таксона в ранге домена (надцарства): Бактерии (Bacteria) и Археи (Archaea).[источник не указан 218 дней] Для клеток прокариот характерно отсутствие ядерной оболочки, ДНК упакована без участия гистонов. Тип питания осмотрофный. Генетический материал прокариот представлен одной молекулой ДНК, замкнутой в кольцо, имеется только один репликон. В клетках отсутствуют органоиды, имеющие мембранное строение.

Эукарио́ты, или Я́дерные (лат. Eukaryota от греч. εύ- — хорошо и κάρυον — ядро) — домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядра. Эукариотические клетки в среднем намного крупнее прокариотических, разница в объёме достигает тысяч раз. Клетки эукариот включают около десятка видов различных структур, известных как органоиды (или органеллы, что, правда, несколько искажает первоначальное значение этого термина), из которых многие отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами. В прокариотических клетках всегда присутствуют клеточная мембрана, рибосомы (существенно отличные от эукариотических рибосом) и генетический материал — бактериальная хромосома, или генофор, однако внутренние органоиды, окруженные мембраной, встречаются редко. Ядро — это часть клетки, окружённая у эукариот двойной мембраной (двумя элементарными мембранами) и содержащая генетический материал: молекулы ДНК, «упакованные» в хромосомы. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные клетки.

Происхождение. Этот крупнейший ароморфоз произошел, по-видимому, не позднее, чем 2,6 – 2,7 млрд. лет назад, на рубеже Архея и Протерозоя (это определили по биомаркерам – остаткам хим. соединений, свойственных только эукариотам, см. наш обзор "древнейшие следы жизни"). Появление эукариот (точнее, тот момент, когда их присутствие становится заметным в летописи) совпадает по времени с самой крупной за всю историю Земли геофизической перестройкой. Первопричиной этой перестройки, по одной из последних моделей, стало выделение у Земли железного ядра, которое привело к целому комплексу последствий: исключительно сильным конвективным течениям в мантии, образованию "Моногеи" (единого континента), максимуму тектонической активности, смене тектоники тонких базальтовых пластин тектоникой литосферных плит, резкому снижению CO2 в атмосфере и резкому похолоданию (кислород в атмосфере стал накапливаться гораздо позже). Такие катастрофические события могли способствовать развитию эукариот двумя способами. Во-первых, они не могли не привести к разрушению, хотя бы частичному, сложившихся ранее прокариотных сообществ, в частности, цианобактериальных "матов". В ходе кризиса и после стали складываться новые микробные сообщества, уже не чисто прокариотные, а смешанные – прокариотно-эукариотные. Такие сообщества были более устойчивыми. Таким образом, возможно, величайший в истории Земли кризис "помог" эукариотам занять прочное положение в биосфере точно так же, как "массовое вымирание" на рубеже Мезозоя и Кайнозоя помогло млекопитающим и птицам занять множество ниш, которые раньше были заняты рептилиями (пока Мезозойские динозавровые сообщества не были разрушены кризисом, млекопитающие и птицы были вынуждены оставаться второстепенными, подчиненными группами). Во-вторых, очевидно, что в эпоху чрезвычайно резких (катастрофических) колебаний внешних условий более приспособляемые формы должны были получить огромное адаптивное преимущество, должен был идти "отбор на приспособляемость".

ВОПРОС №8(II)