Структурные уровни живого

13

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Всероссийский заочный финансово-экономический институт

Филиал в г. Барнауле

Контрольная работа

По концепции современного естествознания на тему № 20:

Структурные уровни живого

Барнаул 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………………………………… 3

1. Основные уровни живого и их характеристика ………………………………. 4

2. Клетка как «первокирпичик» живого …………………………………………. 8

3. Основные положения «клеточной теории» строения живого ………………. 10

Заключение ……………………………………………………………………....... 13

Список литературы ……………………………………………………………….. 14

ВВЕДЕНИЕ

Устройство окружающего нас мира невероятно сложно, природа чутко хранит многие свои загадки от любопытных людей. Но, как говорил выдающийся физик Капица: "Мы должны быть благодарны Богу, что он создал мир так, что все простое - правда, а все сложное - неправда". Любое явление мира кажется сложным для понимания, пока мы не разобрались в нем - а завесу тайны надо многими вопросами наука уже приподняла.

Живое привлекало внимание людей с древнейших времен. Жизнь, окружающая нас, имеет огромное количество проявлений: растения и животные, крошечные и огромные, обитающие на суше и под водой, дикие и одомашненные, опасные и полезные организмы. Казалось бы, ничего общего между ними нет. Однако понимание структуры уровней организации живого открывает многочисленные связи.

Цель данной работы - изучение структурных уровней организации живого, причем особенно пристальное внимание уделяется клеткам. Для достижения цели предстоит решить ряд задач: дать характеристику основным уровням организации живого - молекулярно-генетическому, клеточному, онтогенетическому, популяционно-видовому, биоценотическому, биогеоценотическому и наиболее крупному, глобальному - биосферному; рассмотреть клетку как "первокирпичик", основу, из которой построено все живое; изложить главные положения современной клеточной теории, отметив ключевые этапы ее развития. В соответствии с задачами произведено деление работы на три главы: "Основные уровни живого и их характеристика", "Клетка как "первокирпичик" живого", "Основные положения клеточной теории строения живого".

1. Основные уровни живого и их характеристика

В развитии биологии выделяют три основных этапа. Первый - систематики (Карл Линней), второй - эволюционный (Чарльз Дарвин), третий - микробиологии (Грегор Мендель).

Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни. Первое - живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах. Второе - живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. Третье - живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешние раздражители – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных. Четвертое - живые организмы способны не только изменяться, но и усложняться. Они могут создавать новые органы, отличающиеся от породивших их структур. Пятое - живое способно к самовоспроизведению. Шестое - живые организмы способны передавать потомкам заложенную в них информацию, содержащуюся в генах - единицах наследственности. Эта информация в процессе передачи может видоизменяться и искажаться. Это предопределяет изменчивость живого. Седьмое - живые организмы способны приспосабливаться к среде обитания и своему образу жизни.

Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.

Структурные уровни организации жизни чрезвычайно многообразны     [4, с. 218], но при этом основными являются молекулярный, клеточный, онтогенетический, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический и биосферный.

Молекулярно-генетический уровень жизни - это уровень функционирования биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов) и других важных органических соединений, лежащих в основе процессов жизнедеятельности организмов. На этом уровне элементарной структурной единицей является ген, а носителем наследственной информации у всех живых организмов - молекула ДНК. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул РНК.

В связи с тем, что с молекулярными структурами связаны процессы хранения, изменения и реализации наследственной информации, данный уровень называют молекуляр-но-генетическим.

Белки и нуклеиновые кислоты являются «информационными» молекулами, а полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) играют роль источника энергии и строительного материала для синтеза более крупных молекул.

На этом уровне происходят химические реакции, обеспечивающие энергией клеточный уровень.

Клеточный уровень. Основной структурной и функциональной единицей всех живых организмов является клетка. На клеточном уровне так же, как и на молекулярно-генетическом, отмечается однотипность всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации.

Клеточные структуры лежат в основе строения любого живого организма, каким бы многообразным и сложным ни представлялось его строение.

Онтогенетический уровень. Основной единицей жизни на онтогенетическом уровне выступает отдельная особь, а элементарным явлением является онтогенез. Биологическая особь может быть как одноклеточным, так и многоклеточным организмом, однако в любом случае она представляет собой целостную, самовоспроизводящуюся систему.

Онтогенезом называется процесс индивидуального развития организма от рождения через последовательные морфологические, физиологические и биохимические изменения до смерти, процесс реализации наследственной информации.

Популяционно-видовой уровень - это надорганизменный уровень жизни, основной единицей которого является популяция.

Популяция – совокупность особей одного вида, относительно изолированных от других групп этого же вида, занимающих определенную территорию, воспроизводящую себя на протяжении длительного времени и обладающую общим генетическим фондом.

Видом называется совокупность особей, сходных по строению и физиологическим свойствам, имеющих общее происхождение, могущих свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Вид существует только через популяции, представляющие собой генетически открытые системы.

Биоценотический уровень. Популяции, представляющие первый надорганизменный уровень живого, являющиеся элементарными единицами эволюции, способными к самостоятельному существованию и трансформации, объединяются в совокупности следующего надорганизменного уровня - биоценозы.

Биоценоз - совокупность всех организмов, населяющих участок среды с однородными условиями жизни, например лес, луг, болото и т.д. Иными словами, биоценоз - это совокупность популяций, проживающих на определенной территории.

Биоценоз представляет собой закрытую систему для чужих популяций, для составляющих его популяций - это открытая система.

Биогеоценотический уровень

Биогеоценоз - сложная динамическая система, представляющая собой совокупность биотических и абиотических элементов, связанных между собой обменом вещества, энергии и информации, в рамках которой может осуществляться круговорот веществ в природе.

Это означает, что биогеоценоз - устойчивая система, которая может существовать на протяжении длительного времени.

Биосферный уровень - наивысший уровень организации жизни, охватывающий все явления жизни на нашей планете.

Биосфера - это живое вещество планеты (совокупность всех живых организмов планеты, включая человека) и преобразованная им окружающая среда.

Биотический обмен веществ - это фактор, который объединяет все другие уровни организации жизни в одну биосферу.

На биосферном уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле. Таким образом, биосфера является единой экологической системой. Изучение функционирования этой системы, ее строения и функций - важнейшая задача биологии. Занимаются изучением этих проблем экология, биоценология и биогеохимия.

2.      Клетка как «первокирпичик» живого

Онтогенетический уровень живого представлен отдельными организмами (особями). Клетки как элементарные структуры действуют как самостоятельные организмы (бактерии, простейшие), а так же, как клетки многоклеточных организмов. Особенность клеточного подуровня в том, что именно с него и начинается жизнь.

Клетка - элементарная живая система и основная форма организации живой материи: она усваивает пищу, способна существовать и расти, может разделиться на две, каждая из которых содержит генетический материал, идентичный исходной клетке. Клетка - это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живого. За 3 млрд. лет существования на Земле живое вещество развилось до нескольких миллионов видов, но все они - от бактерий до высших животных - состоят из клеток. Специфичность клеточного подуровня заключается в специализации клеток. В человеческом организме до 1015 клеток. Половые клетки служат для размножения, соматические (от греч. soma - тело) имеют разное строение и функции (нервные, мышечные, костные). Клетки отличаются своими размерами, формой, количеством поглощенного красителя. Среди живого есть одно- и многоклеточные организмы. Вирусы - неклеточные организмы, они размножаются в чужих клетках. Некоторые водоросли потеряли свое клеточное строение. На клеточном уровне происходит разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности во времени и пространстве, что связано с приуроченностью функций к различным субклеточным структурам. [1, с. 465]

Клетка имеет сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией, информацией. Обмен веществ, обеспечиваемый клетками, - важнейшее свойство всего живого. Это свойство в биологической литературе называют метаболизмом клеток.

Метаболизм в свою очередь служит основой для другого важнейшего свойства клетки - сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство  клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, т.е. постоянство состава клетки, поддерживается обменом веществ, или метаболизмом. [3, с. 185]

Но кто же в клетке обеспечивает управление всем этим сложным многоступенчатым процессом? Но общепризнано, что все нити управления внутриклеточным обменом находятся в особых структурах, как правило, в ядре клетки, в очень длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), исходной структурной единицей которых является ген. Это своего рода природное кибернетическое устройство, содержащее инструкцию, информацию, коды, определяющие характер всей деятельности клетки как по обмену веществ, так и по самовоспроизведению. Именно гены обеспечивают важнейшие метаболические и наследственные функции клетки, как и всего организма в целом.