Особенности биологического уровня организации материи

Биология – наука о жизни и живой природе. Основные задачи – дать научное определение жизни, указать на принципиальное отличие живого от неживого, выяснить специфику биологической формы существования материи. Основной объект биологических исследований – живая материя.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ 1)период систематики – натуралистическая биология; 2)эволюционный период – физико- химическая биология; 3)период биологии микромира – эволюционная биология.

Натуралистическая биология Аристотель: -Разделил царство животных на две группы: имеющих кровь и лишенных крови. - Человек на вершине кровяных животных (антропоцентризм). К. Линней: -разработал стройную иерархию всех животных и растений (вид – род – отряд – класс), -ввел точную терминологию для описания растений и животных.

Физико-химическая биология Понимании механизмов явлений и процессов, происходящих на разных уровнях жизни и живых организмов. Появились новые теории: -клеточная теория, -цитология, -генетика, -биохимия, -биофизика.

Эволюционная биология Вопрос о происхождении и сущности жизни. Ж. Б. Ламарк предложил первую эволюционную теорию в 1809 г. Ж. Кювье – теорию катастроф. Ч. Дарвин эволюционная теория в 1859 г.эволюционная теория в 1859 г Современная (синтетическая) теория эволюции (представляет синтез генетики и дарвинизма).

Эволюционная теория Дарвина изменчивость наследственность естественный отбор

Структурные уровни организации жизни Молекулярно-генетический уровень Клеточный уровень Онтогенетический (организменный) уровень Популяционно-видовой уровень Биоценотический уровень Биогеоценотический уровень Биосферный уровень

Молекулярно-генетический уровень Уровень функционирования биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов) и др., лежащих в основе процессов жизнедеятельности организмов. Элементарная структурная единица – ген Носитель наследственной информации – молекула ДНК.

Молекулярно-генетический уровень Задача: изучение механизмов передачи генной информации, наследственности и изменчивости, исследование эволюционных процессов, происхождения и сущности жизни.

Макромолекулы – гигантские молекулы- полимеры, построены из множества мономеров. Полимеры: полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты. Мономеры для них – моносахариды, аминокислоты и нуклеотиды.

Полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) – источники энергии и строительного материала для синтеза более крупных молекул. Белки и нуклеиновые кислоты – «информационные» молекулы.

Белки Макромолекулы, представляющие собой очень длинные цепи из аминокислот. Большинство белков выполняет функцию катализаторов (ферментов). Белки играют роль переносчиков.

Нуклеиновые кислоты Сложные органические соединения, представляющие собой фосфорсодержащие биополимеры (полинуклеотиды). Типы: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Генетическая информация организма хранится в молекулах ДНК. Обладают свойством молекулярной дисимметрией (асимметрией), или молекулярной хиральностью –являются оптически активными.

ДНК состоит из двух цепей, закрученных в двойную спираль. РНК содержит 4-6 тысяч отдельных нуклеотидов, ДНК – тысяч. Ген – это участок молекулы ДНК или РНК.

Клеточный уровень На этом уровне происходит пространственное разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности благодаря разделению функций между специфическими структурами. Основной структурной и функциональной единицей всех живых организмов является клетка. История жизни на нашей планете начиналась с этого уровня организации.

Клетка – естественная крупинка жизни, как атом – естественная крупинка неорганизованной материи. Тейяр де Шарден

Клетка элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Наука, изучающая живую клетку, называется цитологией. Впервые клетка была описана Р. Гуком в 1665 г.

Все живые организмы состоят из клеток и продуктов их жизнедеятельности. Новые клетки образуются путем деления существовавших ранее клеток. Все клетки сходны по химическому составу и обмену веществ. Активность организма как целого слагается из активности и взаимодействия отдельных клеток.

В 1830-е гг. было открыто и описано клеточное ядро. Все клетки состоят из: 1)плазматической мембраны, контролирующей переход веществ из окружающей среды в клетку и обратно; 2)цитоплазмы с разнообразной структурой; 3)клеточного ядра, в котором содержится генетическая информация.

Строение животной клетки

Клетки могут существовать как самостоятельные организмы, так и в составе многоклеточных организмов. Живой организм образован миллиардами разнообразных клеток (до 1015). Клетки всех живых организмов сходны по химическому составу.

В зависимости от типа клеток все организмы делятся на две группы: 1) прокариоты – клетки, лишенные ядра, н-р бактерии; 2) эукариоты – клетки, содержащие ядра, н-р простейшие, грибы, растения и животные.

Онтогенетический (организменный) уровень Организм – это целостная одноклеточная или многоклеточная живая система, способная к самостоятельному существованию. Онтогенез – процесс индивидуального развития организма от рождения до смерти, процесс реализации наследственной информации.

Физиология – наука о функционировании и развитии многоклеточных живых организмов. Процесс онтогенезиса описывается на основе биогенетического закона, сформулированного Э. Геккелем.

Организм – это стабильная система внутренних органов и тканей, существующих во внешней среде.

Популяционно-видовой уровень Начинается с изучения взаимосвязи и взаимодействия между совокупностями особей одного вида, которые имеют единый генофонд и занимают единую территорию. Основной единицей является популяция.

Популяционный уровень выходит за рамки отдельного организма, и поэтому его называют надорганизменным уровнем организации.

Популяция – совокупность особей одного вида, занимающих определенную территорию, воспроизводящую себя на протяжении длительного времени и обладающую общим генетическим фондом. Вид – совокупность особей, сходных по строению и физиологическим свойствам, имеющих общее происхождение, могущих свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство.

У каждой популяции есть количественные границы. Популяции – генетически открытые системы.

Биоценотический уровень Биоценоз – совокупность популяций, проживающих на определенной территории. Биоценоз представляет собой закрытую систему для чужих популяций. Составляющие биоценоз популяции находятся в очень сложных отношениях.

Биоценозы состоят из нескольких популяций и являются составным компонентом более сложной системы – биогеоценоза. Гомеостаз - способ поддержания динамического равновесия.

Биогеоценотический уровень Биогеоценоз, или экологическая система (экосистема) – совокупность биотических и абиотических элементов, связанных между собой обменом вещества, энергии и информации, в рамках которой может осуществляться круговорот веществ в природе.

Биогеоценоз – это целостная саморегулирующаяся система, состоящая из: 1)продуценты (производящие), непосредственно перерабатывающие неживую материю (водоросли, растения, микроорганизмы); 2)консументы первого порядка – вещество и энергия получаются за счет использования продуцентов (травоядные животные); 3)консументы второго порядка (хищники и т.д.); 4)падальщики (сапрофиты и сапрофаги), питающиеся мертвыми животными; 5)редуценты – это группа бактерий и грибов, разлагающие остатки органической материи.

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.

Биосфера является единой экологической системой. Изучение функционирования этой системы, ее строения и функций – важнейшая задача биологии. Занимаются изучением этих проблем экология, биоценология и биогеохимия

На каждом уровне организации живой материи существуют свои специфические особенности, поэтому в любых биологических исследованиях какой-то определенный уровень является ведущим.