Cellulært nivå av organisering av livsanatomi. Hvert nivå av organisering av levende materie er viktig på sin egen måte.

Følgende nivåer av livsorganisering skilles ut: molekylært, cellulært, organ-vev (noen ganger er de separert), organismer, populasjonsarter, biogeocenotiske, biosfæriske. Levende natur er et system, og de ulike nivåene i dens organisasjon danner dens komplekse hierarkiske struktur, når de underliggende enklere nivåene bestemmer egenskapene til de overliggende.

Så komplekse organiske molekyler er en del av cellene og bestemmer deres struktur og vitale aktivitet. I flercellede organismer er celler organisert i vev, og flere vev danner et organ. En flercellet organisme består av organsystemer, på den annen side er organismen i seg selv en elementær enhet av en populasjon og biologiske arter. Samfunnet er representert ved samvirkende populasjoner av forskjellige arter. Samfunnet og miljøet danner en biogeocenose (økosystem). Helheten av økosystemene på planeten Jorden danner dens biosfære.

På hvert nivå oppstår nye egenskaper ved levende ting, som er fraværende på det underliggende nivået, deres egne elementære fenomener og elementære enheter skilles ut. Samtidig reflekterer nivåene i stor grad forløpet av den evolusjonære prosessen.

Tildelingen av nivåer er praktisk for å studere livet som et komplekst naturfenomen.

La oss se nærmere på hvert nivå i livets organisering.

Molekylært nivå

Selv om molekyler består av atomer, begynner forskjellen mellom levende materie og ikke-levende å manifestere seg bare på molekylnivå. Bare sammensetningen av levende organismer inkluderer et stort antall komplekse organiske stoffer - biopolymerer (proteiner, fett, karbohydrater, nukleinsyrer). Imidlertid inkluderer det molekylære nivået for organisering av levende ting også uorganiske molekyler som kommer inn i celler og spiller en viktig rolle i livet deres.

Virkningen til biologiske molekyler ligger til grunn for det levende systemet. På livets molekylære nivå manifesteres metabolisme og energiomdannelse som kjemiske reaksjoner, overføring og endring av arvelig informasjon (reduplikasjon og mutasjoner), samt en rekke andre cellulære prosesser. Noen ganger kalles det molekylære nivået det molekylærgenetiske nivået.

Cellulært livsnivå

Det er cellen som er den strukturelle og funksjonelle enheten til de levende. Det er ikke liv utenfor cellen. Selv virus kan vise egenskapene til et levende vesen bare når de er i vertscellen. Biopolymerer viser fullt ut sin reaktivitet når de er organisert i en celle, som kan betraktes som et komplekst system av molekyler som hovedsakelig er sammenkoblet av forskjellige kjemiske reaksjoner.

På dette cellulære nivået manifesterer livsfenomenet seg, mekanismene for overføring av genetisk informasjon og transformasjon av stoffer og energi er konjugert.

Organvev

Bare flercellede organismer har vev. Vev er en samling av celler som ligner i struktur og funksjon.

Vev dannes i prosessen med ontogenese ved differensiering av celler som har samme genetiske informasjon. På dette nivået skjer cellespesialisering.

Planter og dyr har forskjellige typer vev. Så hos planter er det et meristem, et beskyttende, grunnleggende og ledende vev. Hos dyr - epitelial, bindende, muskuløs og nervøs. Stoffene kan inneholde en liste over understoffer.

Et organ består vanligvis av flere vev, forent seg imellom i en strukturell og funksjonell enhet.

Organer danner organsystemer, som hver er ansvarlig for en viktig funksjon for kroppen.

Organnivået i encellede organismer er representert av forskjellige celleorganeller som utfører funksjonene fordøyelse, utskillelse, respirasjon, etc.

Organisk nivå av organisering av livet

Sammen med det cellulære på det organismale (eller ontogenetiske) nivået skilles det ut separate strukturelle enheter. Vev og organer kan ikke leve uavhengig, det kan organismer og celler (hvis det er en encellet organisme).

Flercellede organismer består av organsystemer.

På organismisk nivå manifesteres slike livsfenomener som reproduksjon, ontogeni, metabolisme, irritabilitet, nevro-humoral regulering, homeostase. Med andre ord, dens elementære fenomener utgjør regelmessige endringer i organismen i individuell utvikling. Den elementære enheten er individet.

populasjonsarter

Organismer av samme art, forent av et felles habitat, danner en populasjon. En art består vanligvis av mange populasjoner.

Populasjoner deler en felles genpool. Innenfor en art kan de utveksle gener, det vil si at de er genetisk åpne systemer.

I populasjoner oppstår elementære evolusjonære fenomener, som til slutt fører til artsdannelse. Levende natur kan bare utvikle seg på supra-organismenivåer.

På dette nivået oppstår den potensielle udødeligheten til de levende.

Biogeocenotisk nivå

Biogeocenosis er et samvirkende sett av organismer av forskjellige arter med forskjellige miljøfaktorer. Elementære fenomener er representert av materie-energisykluser, hovedsakelig levert av levende organismer.

Rollen til det biogeocenotiske nivået består i dannelsen av stabile samfunn av organismer av forskjellige arter, tilpasset til å leve sammen i et bestemt habitat.

Biosfære

Det biosfæriske nivået av livsorganisasjon er et høyere ordenssystem for liv på jorden. Biosfæren omfatter alle manifestasjoner av liv på planeten. På dette nivået finner den globale sirkulasjonen av stoffer og strømningen av energi (som dekker alle biogeocenoser) sted.

1. Celle som en elementær genetisk og strukturell-funksjonell biologisk enhet. Typer mobilorganisasjon.

En celle er et elementært biologisk system som er i stand til selvfornyelse, selvreproduksjon og selvutvikling. I hjertet av strukturen til ALLE organismer er lignende strukturer - celler. Utenfor cellen er det ingen virkelig aktivitet (virus). Blant moderne organismer kan man spore dannelsen av cellen i prosessen med utviklingen av den organiske verden fra prokaryoter (mykoplasma og pellets) til høyere planter og dyr.

Celleteori. Historie. Nåværende situasjon. Betydning - deg selv

Typer mobilorganisasjon:

Prokaryot. Cellulære organismer som dukket opp først. Disse er encellede relativt enkel struktur og enkle funksjoner. Disse organismene dominerte planeten vår i over 2 milliarder år. Deres utvikling er assosiert med fremveksten av: 1) mekanismene for fotosyntese. 2) organismer av eukaryot type. Det genetiske apparatet til prokaryoter: det eneste sirkulære DNA som ligger i cytoplasmaet er ikke avgrenset av et skall - nukleoiden. Utenfor celleveggen er den ytre delen dannet av et glykopeptid - murein. Den indre delen av celleveggen er representert av plasmamembranen, hvis fremspring inn i cytoplasmaet danner mesosomer, som utfører forskjellige funksjoner. Tallrike små ribosomer, ingen mikrotubuli, ingen bevegelse av cytoplasma, ingen kloroplaster og andre membranøse organeller.

eukaryote. Dukket opp for rundt 1,5 milliarder år siden. De skiller seg fra prokaryoter i en mer kompleks organisasjon og bruker en større mengde arvelig informasjon. Den totale lengden av et DNA-molekyl i kjernen til en pattedyrcelle er 1000 ganger større enn et bakterielt DNA-molekyl.

Sammenlignende egenskaper for eu- og prokaryoter - uavhengig

Den eukaryote typen cellulær organisasjon er representert av 2 typer: encellede og flercellede organismer. Det særegne til protozoiske organismer tilsvarer strukturelt nivået til en celle, fysiologisk - til et fullverdig individ. På grunn av miniatyrformasjonene av organeller, utføres funksjonene til de vitale organene til flercellede organismer på cellenivå. Cellene til flercellede organismer, som er en del av vev og organer, har mistet sin uavhengighet. Deres form, størrelse og struktur bestemmes av funksjonene de utfører. Eks. Det er mer enn 200 typer celler i menneskekroppen, spesialisert på funksjoner, men genotypen er den samme.

Prinsippet om kompartmentering (cellen er delt inn i rom). Den høye orden i det indre innholdet i den eukaryote cellen oppnås ved å kompartmentalisere volumet, de delingen i "celler" som er forskjellige i detaljene i den kjemiske (enzym) sammensetningen. Kompartmentering bidrar til romlig separasjon av stoffer og prosesser i celler, ofte rettet motsatt.

2. Strukturell og funksjonell organisering av cellen. Strukturen og funksjonene til en biologisk membran

Sammensetning av en eukaryot celle:

1. Overflateapparat (kompleks, cellemembran)

2. kjernen er ikke et organell

3. cytoplasma

Hver av komponentene inneholder sitt eget kompleks.

Strukturen og funksjonene til biologiske membraner:

Hoveddelen av overflateapparatet til cellen er plasma eller biologisk membran (cytoplasmatisk membran). Cellemembranen er den viktigste komponenten i det levende innholdet i cellen, bygget etter et generelt prinsipp. Det er foreslått flere bygningsmodeller. I følge den flytende mosaikkmodellen som ble foreslått i 1972 av Nicholson og Singer, inkluderer membraner et bimolekylært lag av fosfolipider, som inkluderer proteinmolekyler. Lipider er vannuløselige stoffer. Molekylene har to poler: hydrofil, hydrofob. I en biologisk membran står lipidmolekyler av to parallelle lag mot hverandre med hydrofobe ender. Og de hydrofile polene forblir utenfor, som danner hydrofile overflater. På overflaten av membranen, utover og innover, er det et IKKE KONTINUERLIG lag av proteiner, det er 3 grupper av dem: perifert, nedsenket (semi-integral), penetrerende (integrert). De fleste membranproteiner er enzymer. De nedsenkede proteinene danner en biokjemisk transportør på membranen, hvorpå transformasjonen av stoffer skjer. Plasseringen av de nedsenkede proteinene stabiliseres av perifere proteiner. Penetrerende proteiner sørger for overføring av ting i to retninger: gjennom membranen inn i cellen og tilbake. Det er to typer: bærere og kanaler. Kanaldannende celler langs en pore fylt med vann som oppløste uorganiske stoffer passerer fra den ene siden av membranen til den andre. På den ytre overflaten av plasmamembranen i en dyrecelle er protein- og lipidmolekyler assosiert med forgrenede karbohydratkjeder, og danner en glykokalyx, en supermembran, livløst lag, et produkt av cellens vitale aktivitet. Karbohydratkjeder fungerer som reseptorer (intercellulær gjenkjennelse-venn-fiende). Cellen får evnen til å reagere spesifikt på ytre påvirkninger. Murein går inn i supramembranlaget i bakterier, og cellulose eller pektin i planter. Under plasmamembranen, på siden av cytoplasmaet, er det et kortikalt (overflate) lag og intracellulære fibrillære strukturer som gir den mekaniske stabiliteten til membranen.

Egenskaper til membranen eller plasmalemmaet:

Evne til selvlukking

Plast

Selektiv permeabilitet

Funksjoner av plasmalemmaet

Barriere

Brukerstøtte

Reseptor

Regulatorisk

Stabiliserende

Transportere

Den cytoplasmatiske membranen danner ulike typer kontakter avhengig av type vev. Eks i nerveceller - synapser, hjertemuskel - desmosomer.

Passasje av stoffer over membranen. Mekanismen for transport av stoffer avhenger av størrelsen på partiklene. Små molekyler og ioner passerer gjennom passiv og aktiv transport, makromolekyler og store partikler gjennom endo- og eksocytose, de formasjonene som er omgitt av en membran av vesikler. Passiv transport skjer uten energiforbruk langs konsentrasjonsgradienten ved diffusjon, osmose, tilrettelagt diffusjon. Aktiv transport fortsetter med forbruket av ATP-energi mot en konsentrasjonsgradient med deltakelse av bærerproteiner. Eks. Kalium-natrium pumpe. I strid med den selektive permeabiliteten til membraner, lider kroppen, spesielt når du bruker spesifikke medisiner (når du går ned i vekt, for eksempel), er mange vitale prosesser i cellen og funksjonen til organeller forbundet med membraner. Grunnlaget for patologiske prosesser er et brudd på den molekylære organisasjonen av membraner.

Strukturelle elementer i cytoplasma:

Hyaloplasma (matrise). Hovedstoffet fyller rommet mellom organellene.

Inkluderinger. Ikke-permanente komponenter, avfallsprodukter fra celler. Ikke-levende, som ikke utfører aktive funksjoner, syntetiseres i cellen og syntetiseres i prosessen med metabolisme.

Organeller eller organeller. PERMANENTE komponenter i cellen er lokalisert i hyaloplasmaet. De har en bestemt struktur og utfører spesifikke funksjoner. De er delt i henhold til deres formål i generelle, er tilstede i alle eller i de fleste celler. Dette er mitokondrier, plastider og spesielle som er iboende i små grupper av celler. Cilia, nevrofibriller. Etter struktur: 1. ikke-membran, ribosomer, mikrotubuli; 2. membran: enkeltmembran, EPS, Golgi-kompleks, lysosomer og andre vakuoler; to-membran: mitokondrier og plastider er semi-autonome strukturer, siden de inneholder DNA

Kjerne. Nødvendig for cellens levetid, har store kompenserende evner. Eks. Strukturen til cytoplasmaet blir ødelagt, men kjernen er intakt, så gjenopprettes strukturen, og hvis kjernen blir ødelagt, dør cellen.

Kjernefunksjoner:

Lagring av genetisk informasjon.

Realisering av genetisk informasjon

Metabolsk kontrollsenter.

Regulering av celleaktivitet

Avhengig av fasen av livssyklusen, skilles to tilstander av kjernen: 1. interfase, har en kjernemembran eller karyolemma, karyoplasma, kjernesaft, nukleoler (nukleosom), kromatin. 2) kjernen under celledeling. Bare kromatin er tilstede i en annen tilstand. Kromatin er et tett stoff i kjernen, godt farget med grunnleggende fargestoffer. Kjemisk sammensetning: ca. 50 % DNA, 40 % histonproteiner eller basiske, 10 % ikke-histonproteiner eller sure proteiner, RNA og ioner. Alt sammen er det et deoksyribonukleinkompleks, substratet for arv. Histoner er representert av 5 fraksjoner, ikke-histonproteiner - mer enn 100 fraksjoner. Begge kombineres med DNA-molekylet og hindrer lesing av arvelig informasjon – dette er en regulerende rolle. Disse proteinene utfører en strukturell funksjon, og gir den romlige organiseringen av DNA i kromosomer (se tabell kromatinspiral)

Strukturen til metafasekromosomet. Strukturen til kromosomer studeres i metafase eller i begynnelsen av anafase. Metafaseplater av kromosomer studeres for å bestemme kromosomavvikene til fosteret, ved å bruke celler fra det avskallede hudepitelet i fostervannet. Et kromosom er en spiralformet tråd; lengden på kromosomene avhenger av graden av vridning av de filamentøse strukturene. Nivåer av kromatinkomprimering i håndboken.

Kromosomenes struktur er uavhengig.

Helheten av tegn på et kromosomsett, antall, størrelse og form av kromosomer - en karyotype. Et ideogram er en systematisert karyotype. Kromosomer er ordnet i synkende rekkefølge etter størrelse. Menneskelig karyotype. I karyotypen skilles somatiske kromosomer eller autosomer og kjønnskromosomer X og Y.

44A + XX (nr. 45,46) - somatisk celle, gamet: 22A + X

44A+XY (#45-X, #46Y) 22A+X, 22A+Y

3. Tidsmessig organisering av cellen

Cellesyklusen er perioden for eksistensen av en celle fra det øyeblikket den dannes ved å dele modercellen til sin egen deling eller død. Apoptose er programmert celledød. Innholdet i livssyklusen til en celle er en regelmessig endring i strukturelle og funksjonelle egenskaper over tid. I løpet av livet utvikler celler, differensierer, utfører visse funksjoner, formerer seg og dør. I den sovende perioden bestemmes ikke skjebnen til cellen; den kan begynne forberedelsen til mitose, eller fortsette til spesialisering. Jo høyere spesialisering cellen har, jo lavere er evnen til å dele. Tre typer vev kjennetegnes ved OP av metastatisk aktivitet: 1. stabil, ingen mitoser, mengden av DNA er konstant (spesialiserte celler, nervøs) 2. fornyer vev, celler er i stand til å dele seg konstant, med et stort antall mitoser ( epitelvev, hematopoietiske organer). 3. voksende vev, noen av cellene deler seg, og noen fungerer aktivt (nyrer, lever).

Cellens livssyklus

Livssyklusen til en celle er delt inn i 1) mitotisk og 2) heterosyntetisk (spesialisering med tap av spredning, evne til å dele seg eller celledød).

Nekrose - død fra fremmede tilfeldige påvirkninger

Cellesyklusregulering

Utføres av omkringliggende celler og humorale faktorer. En betydelig rolle spilles av spesielle proteiner dannet under påvirkning av det genetiske programmet - sykloner, de induserer mitose og kontrollerer den forskjellige varigheten av periodene i cellesyklusen.

Keylons er proteiner som er i stand til å hemme celledeling og DNA-syntese, deres vevsspesifikke virkning.

mitotisk syklus.

Interfase. Reproduktiv fase, fordi i løpet av den syntetiske perioden skjer DNA-replikasjon (dobling). Det er delt inn i 3 perioder: G1 - presyntetisk eller postmitotisk, S - syntetisk, G2 - postnetetisk eller premiotisk. I interfase jobber cellen aktivt og forbereder seg på deling. Ved slutten av interfasen avtar aktiviteten, det er et skifte i nukleær-cytoplasmatiske relasjoner (NCR), mot en økning i andelen av kjernen.

Mitose. Separasjonsfasen varer 10 % av tiden i den mitotiske syklusen. Det er 4 perioder (faser).

Periodisering av den mitotiske syklusen:

G1 - 2n2c, S - 2n4c, G2 - 2n4c

mitose: P: 2n4c; M: 2n4c; A: 2n2c - 4n4c; T: 2n2c

Cytokinese i planteceller: Skillingen dannes fra innsiden av cellen på grunn av produkter konsentrert i Golgi-komplekset (pektin, cellulose). Cytokinesis i dyreceller: innsnevringen dannes fra utsiden på grunn av det kortikale laget av cytoplasma, hvor mikrotubuli og filamenter er lokalisert.

Den biologiske betydningen av mitose:

Det er en nøyaktig fordeling av genetisk materiale mellom 2 datterceller. Begge cellene mottar et DIPLOYD-sett med kromosomer. Konstansen av antall kromosomer opprettholdes

Den mitotiske syklusen sikrer kontinuiteten til kromosomene i en rekke cellegenerasjoner.

Det er en generell mekanisme for reproduksjon av den cellulære organisasjonen av den eukaryote typen.

Brudd på en eller annen fase av mitose som fører til patologiske endringer i celler eller fremveksten av ulike somatiske mutasjoner.

Endomitose, polyploidi, polyteni, amitose - på egenhånd!

Amitose - direkte celledeling, kjernen er i en interfasetilstand. Kromosomer oppdages ikke. Det fører til utseendet til to celler, men veldig ofte er resultatet binukleære og multinukleære celler. Normalt forekommer amitose i embryonale membraner hos dyr og i fallikulære celler i eggstokken, men forekommer aldri i embryonale vev., Kun i spesialiserte. Karakteristisk for patologiske prosesser (betennelse, ondartet vekst).

I organiseringen av de levende, molekylære, cellulære, vev, organer, organismer, populasjoner, arter, skilles hovedsakelig biokenotiske og globale (biosfæriske) nivåer. På alle disse nivåene manifesteres alle egenskapene som er karakteristiske for levende ting. Hvert av disse nivåene er preget av funksjoner som er iboende i andre nivåer, men hvert nivå har sine egne spesifikke funksjoner.

Molekylært nivå. Dette nivået er dypt i organisasjonen av de levende og er representert av molekyler av nukleinsyrer, proteiner, karbohydrater, lipider og steroider som finnes i celler og, som allerede nevnt, kalt biologiske molekyler.

Størrelsen på biologiske molekyler er preget av en ganske betydelig variasjon, som bestemmes av plassen de opptar i levende materie. De minste biologiske molekylene er nukleotider, aminosyrer og sukkerarter. Tvert imot er proteinmolekyler preget av mye større størrelser. For eksempel er diameteren til et humant hemoglobinmolekyl 6,5 nm.

Biologiske molekyler syntetiseres fra lavmolekylære forløpere, som er karbonmonoksid, vann og atmosfærisk nitrogen, og som i prosessen med metabolisme omdannes gjennom mellomforbindelser med økende molekylvekt (byggesteiner) til biologiske makromolekyler med stor molekylvekt (fig. 42). På dette nivået begynner og utføres de viktigste prosessene med vital aktivitet (koding og overføring av arvelig informasjon, respirasjon, metabolisme og energi, variasjon, etc.).

Den fysisk-kjemiske spesifisiteten til dette nivået ligger i det faktum at sammensetningen av de levende inkluderer et stort antall kjemiske elementer, men hovedelementsammensetningen til de levende er representert av karbon, oksygen, hydrogen, nitrogen. Molekyler dannes fra grupper av atomer, og komplekse kjemiske forbindelser dannes fra sistnevnte, med forskjellig struktur og funksjon. De fleste av disse forbindelsene i celler er representert av nukleinsyrer og proteiner, hvis makromolekyler er polymerer syntetisert som et resultat av dannelsen av monomerer, og forbindelsene av sistnevnte i en viss rekkefølge. I tillegg har monomerene til makromolekyler i samme forbindelse de samme kjemiske gruppene og er forbundet ved hjelp av kjemiske bindinger mellom atomene i deres uspesifikke deler (steder).

Alle makromolekyler er universelle, fordi de er bygget etter samme plan, uavhengig av art. Siden de er universelle, er de samtidig unike, fordi strukturen deres er unik. For eksempel inkluderer sammensetningen av DNA-nukleotider en nitrogenholdig base av de fire kjente (adenin, guanin, cytosin og tymin), som et resultat av at ethvert nukleotid eller en hvilken som helst sekvens av nukleotider i DNA-molekyler er unik i sin sammensetning, akkurat som sekundærstrukturen til DNA-molekylet er også unik. De fleste proteiner inneholder 100-500 aminosyrer, men sekvensene av aminosyrer i proteinmolekyler er unike, noe som gjør dem unike.

Ved å kombinere makromolekyler av forskjellige typer danner supramolekylære strukturer, eksempler på disse er nukleoproteiner, som er komplekser av nukleinsyrer og proteiner, lipoproteiner (komplekser av lipider og proteiner), ribosomer (komplekser av nukleinsyrer og proteiner). I disse strukturene er kompleksene bundet ikke-kovalent, men ikke-kovalent binding er veldig spesifikk. Biologiske makromolekyler er preget av kontinuerlige transformasjoner, som er gitt av kjemiske reaksjoner katalysert av enzymer. I disse reaksjonene omdanner enzymer substratet til et reaksjonsprodukt i løpet av ekstremt kort tid, som kan være noen få millisekunder eller til og med mikrosekunder. For eksempel er avviklingstiden for en dobbelttrådet DNA-spiral før replikasjonen bare noen få mikrosekunder.

Spesifisiteten til proteiner bestemmes av den spesifikke sekvensen av aminosyrer i molekylene deres. Denne sekvensen bestemmer videre de spesifikke biologiske egenskapene til proteiner, siden de er de viktigste strukturelle elementene i celler, katalysatorer og regulatorer av ulike prosesser som forekommer i celler. Karbohydrater og lipider er de viktigste energikildene, mens steroider i form av steroidhormoner er viktige for reguleringen av en rekke metabolske prosesser.

Spesifisiteten til biologiske makromolekyler bestemmes også av det faktum at prosessene for biosyntese utføres som et resultat av de samme stadiene av metabolisme. Dessuten fortsetter biosyntesen av nukleinsyrer, aminosyrer og proteiner i henhold til et lignende mønster i alle organismer, uavhengig av deres art. Fettsyreoksidasjon, glykolyse og andre reaksjoner er også universelle. For eksempel forekommer glykolyse i hver levende celle av alle eukaryote organismer og utføres som et resultat av 10 påfølgende enzymatiske reaksjoner, som hver er katalysert av et spesifikt enzym. Alle aerobe eukaryote organismer har molekylære «maskiner» i mitokondriene, hvor Krebs-syklusen og andre reaksjoner knyttet til frigjøring av energi finner sted. På molekylært nivå forekommer mange mutasjoner. Disse mutasjonene endrer sekvensen av nitrogenholdige baser i DNA-molekyler.

På molekylært nivå er strålingsenergi fiksert og denne energien omdannes til kjemisk energi lagret i celler i karbohydrater og andre kjemiske forbindelser, og den kjemiske energien til karbohydrater og andre molekyler til biologisk tilgjengelig energi lagret i form av ATP makroenergibindinger. Til slutt, på dette nivået, omdannes energien til makroerge fosfatbindinger til arbeid - mekanisk, elektrisk, kjemisk, osmotisk, mekanismene til alle metabolske og energiprosesser er universelle.

Biologiske molekyler gir også kontinuitet mellom det molekylære nivået og det neste nivået (cellulært), siden de er materialet som supramolekylære strukturer dannes av. Molekylnivået er "arenaen" for kjemiske reaksjoner som gir energi til cellenivået.

Mobilnivå. Dette nivået av organisering av levende ting er representert av celler som fungerer som uavhengige organismer (bakterier, protozoer og andre), så vel som celler av flercellede organismer. Hovedtrekket til dette nivået er at livet begynner fra det. Celler er i stand til liv, vekst og reproduksjon, og er den grunnleggende formen for organisering av levende materie, elementære enheter som alle levende vesener (prokaryoter og eukaryoter) er bygget fra. Det er ingen grunnleggende forskjeller i struktur og funksjon mellom plante- og dyreceller. Noen forskjeller gjelder bare strukturen til deres membraner og individuelle organeller. Det er merkbare forskjeller i struktur mellom prokaryote celler og celler fra eukaryote organismer, men i funksjonelle termer utjevnes disse forskjellene, fordi "celle fra celle"-regelen gjelder overalt. Supramolekylære strukturer på dette nivået danner membransystemer og celleorganeller (kjerner, mitokondrier, etc.).

Membranstrukturer er "arenaen" for de viktigste livsprosessene, og to-lagsstrukturen til membransystemet øker arealet til "arenaen" betydelig. I tillegg sikrer membranstrukturer separasjon av celler fra miljøet, samt romlig separasjon av mange biologiske molekyler i celler. Cellemembranen har en svært selektiv permeabilitet. Derfor tillater deres fysiske tilstand den konstante diffuse bevegelsen av noen av protein- og fosfolipidmolekylene de inneholder. I tillegg til generelle membraner, har celler indre membraner som begrenser celleorganeller.

Ved å regulere utvekslingen mellom cellen og miljøet har membraner reseptorer som oppfatter ytre stimuli. Spesielt eksempler på oppfatningen av ytre stimuli er oppfatningen av lys, bevegelsen av bakterier til en matkilde, responsen til målceller på hormoner, som insulin. Noen av membranene genererer selv samtidig signaler (kjemiske og elektriske). "Et bemerkelsesverdig trekk ved membranene er at energiomdannelse skjer på dem. Spesielt skjer fotosyntese på de indre membranene til kloroplaster, mens oksidativ fosforylering skjer på de indre membranene av mitokondriene.

Membrankomponenter er i bevegelse. Bygget hovedsakelig av proteiner og lipider, er membraner preget av forskjellige omorganiseringer, som bestemmer irritabiliteten til celler - den viktigste egenskapen til de levende.

vevsnivå representert av vev som kombinerer celler med en viss struktur, størrelse, plassering og lignende funksjoner. Vev oppsto i løpet av historisk utvikling sammen med flercellethet. I flercellede organismer dannes de under ontogenese som et resultat av celledifferensiering. Hos dyr skilles flere typer vev ut (epitel, bindevev, muskel, nervøs, samt blod og lymfe). Hos planter skilles meristematisk, beskyttende, grunnleggende og ledende vev. På dette nivået skjer cellespesialisering.

Organnivå. Representert av organer til organismer. I protozoer utføres fordøyelse, respirasjon, sirkulasjon av stoffer, utskillelse, bevegelse og reproduksjon av ulike organeller. Mer avanserte organismer har organsystemer. Hos planter og dyr dannes organer på grunn av et annet antall vev. Virveldyr er preget av cephalization, som er beskyttet av konsentrasjonen av de viktigste sentrene og sanseorganene i hodet.

Organismnivå. Dette nivået er representert av organismene selv - encellede og flercellede organismer av plante- og dyrenatur. Et spesifikt trekk ved organismenivået er at på dette nivået skjer dekoding og implementering av genetisk informasjon, opprettelsen av strukturelle og funksjonelle trekk som er iboende i organismer av denne arten. Organismer er unike i naturen fordi deres genetiske materiale er unikt, noe som bestemmer deres utvikling, funksjoner og deres forhold til miljøet.

befolkningsnivå. Planter og dyr eksisterer ikke isolert; de er gruppert sammen i en populasjon. Ved å skape et supraorganismalt system, er populasjoner preget av en viss genpool og et visst habitat. I populasjoner begynner også elementære evolusjonære transformasjoner, og en adaptiv form utvikles.

artsnivå. Dette nivået bestemmes av artene av planter, dyr og mikroorganismer som finnes i naturen som levende ledd. Befolkningssammensetningen til arten er ekstremt mangfoldig. En art kan omfatte fra én til mange tusen populasjoner, hvis representanter er preget av de mest forskjellige habitatene og okkuperer forskjellige økologiske nisjer. Arter er et resultat av evolusjon og er preget av omsetning. Artene som eksisterer i dag er ikke som artene som fantes tidligere. En art er også en enhet for klassifisering av levende vesener.

Biokenotisk nivå. Det er representert av biocenoser - samfunn av organismer av forskjellige arter. I slike samfunn er organismer av forskjellige arter til en viss grad avhengige av hverandre. I løpet av den historiske utviklingen har det utviklet seg biogeocenoser (økosystemer), som er systemer som består av gjensidig avhengige samfunn av organismer og abiotiske miljøfaktorer. Økosystemer er preget av en dynamisk (mobil) balanse mellom organismer og abiotiske faktorer. På dette nivået utføres material-energi-syklusene knyttet til den vitale aktiviteten til organismer.

Biosfære (globalt) nivå. Dette nivået er den høyeste formen for organisering av de levende (levende systemer). Det er representert av biosfæren. På dette nivået er alle materie-energisykluser forent til en enkelt gigantisk biosfærisk syklus av stoffer og energi.

Mellom ulike nivåer av organisering av de levende er det en dialektisk enhet, den levende er organisert i henhold til typen systemorganisasjon, som er grunnlaget for systemhierarkiet. Overgangen fra et nivå til et annet er assosiert med bevaring av de funksjonelle mekanismene som fungerer på de tidligere nivåene, og er ledsaget av utseendet til en struktur og funksjoner av nye typer, samt en interaksjon preget av nye funksjoner, dvs. knyttet til fremveksten av en ny kvalitet.

Saker til diskusjon

1. Hva er den generelle metodiske tilnærmingen til å forstå livets essens? Når oppsto det og hvorfor?

2. Er det mulig å definere essensen av livet? Hvis ja, hva er denne definisjonen og hva er dens vitenskapelige grunnlag?

3. Er det mulig å reise spørsmålet om livets underlag?

4. Nevn egenskapene til de levende. Angi hvilke av disse egenskapene som er karakteristiske for ikke-levende ting og hvilke som kun er for levende ting.

5. Hvilken betydning for biologien har inndelingen av de levende i organisasjonsnivåer? Har en slik inndeling noen praktisk verdi?

6. Hva er fellestrekk ved ulike nivåer av organisering av levende ting?

7. Hvorfor regnes nukleoproteiner som livets substrat og under hvilke forhold fyller de denne rollen?

Litteratur

Trofaste D. Livets fremvekst M.: Mir. 1969. 391 sider.

Oparin A.V. Materie, liv, intellekt. M.: Vitenskap. 1977. 204 sider

Pekhov A.P. Biologi og vitenskapelig og teknisk fremgang. M: Kunnskap. 1984. 64 sider.

Karcher S. J. Molekylærbiologi. Acad. Trykk. 1995. 273 s.

Murphy M. P., O "Neill L. A. (Red.) Hva er livet? De neste femti årene. Cambridge University Press. 1995. 203 s.

NIVÅER AV LEVENDE ORGANISASJON

Det er molekylære, cellulære, vev, organer, organismer, populasjoner, arter, biokenotiske og globale (biosfæriske) nivåer av organisering av levende. På alle disse nivåene manifesteres alle egenskapene som er karakteristiske for levende ting. Hvert av disse nivåene er preget av funksjoner som er iboende i andre nivåer, men hvert nivå har sine egne spesifikke funksjoner.

Molekylært nivå. Dette nivået er dypt i organiseringen av de levende og er representert av molekyler av nukleinsyrer, proteiner, karbohydrater, lipider og steroider som er i celler og kalles biologiske molekyler. På dette nivået initieres og utføres de viktigste prosessene for vital aktivitet (koding og overføring av arvelig informasjon, respirasjon, metabolisme og energimetabolisme, variabilitet, etc.). Den fysiske og kjemiske spesifisiteten til dette nivået ligger i det faktum at sammensetningen av de levende inkluderer et stort antall kjemiske elementer, men hoveddelen av de levende er representert av karbon, oksygen, hydrogen og nitrogen. Molekyler dannes fra en gruppe atomer, og komplekse kjemiske forbindelser dannes fra sistnevnte, med forskjellig struktur og funksjon. De fleste av disse forbindelsene i celler er representert av nukleinsyrer og proteiner, hvis makromolekyler er polymerer syntetisert som et resultat av dannelsen av monomerer og kombinasjonen av sistnevnte i en viss rekkefølge. I tillegg har monomerene til makromolekyler i samme forbindelse de samme kjemiske gruppene og er forbundet ved hjelp av kjemiske bindinger mellom atomer, deres uspesifikke

iske deler (områder). Alle makromolekyler er universelle, da de er bygget etter samme plan, uavhengig av art. Siden de er universelle, er de samtidig unike, fordi strukturen deres er unik. For eksempel inkluderer sammensetningen av DNA-nukleotider en nitrogenholdig base av de fire kjente (adenin, guanin, cytosin eller tymin), som et resultat av at ethvert nukleotid er unikt i sin sammensetning. Den sekundære strukturen til DNA-molekyler er også unik.

Den biologiske spesifisiteten til det molekylære nivået bestemmes av den funksjonelle spesifisiteten til biologiske molekyler. For eksempel ligger spesifisiteten til nukleinsyrer i det faktum at de koder for den genetiske informasjonen for proteinsyntese. Dessuten utføres disse prosessene som et resultat av de samme stadiene av metabolisme. For eksempel følger biosyntesen av nukleinsyrer, aminosyrer og proteiner et lignende mønster i alle organismer. Fettsyreoksidasjon, glykolyse og andre reaksjoner er også universelle.

Spesifisiteten til proteiner bestemmes av den spesifikke sekvensen av aminosyrer i molekylene deres. Denne sekvensen bestemmer videre de spesifikke biologiske egenskapene til proteiner, siden de er de viktigste strukturelle elementene i celler, katalysatorer og regulatorer av reaksjoner i celler. Karbohydrater og lipider tjener som de viktigste energikildene, mens steroider er viktige for reguleringen av en rekke metabolske prosesser.

På molekylært nivå omdannes energi – strålingsenergi til kjemisk energi lagret i karbohydrater og andre kjemiske forbindelser, og den kjemiske energien til karbohydrater og andre molekyler – til biologisk tilgjengelig energi lagret i form av makroerge bindinger av ATP. Til slutt, her omdannes energien til makroerge fosfatbindinger til arbeid - mekanisk, elektrisk, kjemisk, osmotisk. Mekanismene til alle metabolske prosesser og energiprosesser er universelle.

Biologiske molekyler gir også kontinuitet mellom molekyler og neste nivå (cellulært), siden de er materialet som supramolekylære strukturer dannes av. Molekylnivået er "arenaen" for kjemiske reaksjoner som gir energi til cellenivået.

Mobilnivå. Dette nivået av organisering av de levende er representert av celler som fungerer som uavhengige organisasjoner.

mov (bakterier, protozoer, etc.), samt celler fra flercellede organismer. Hovedtrekket til dette nivået er at livet begynner fra det. Celler er i stand til liv, vekst og reproduksjon, og er hovedformen for organisering av levende materie, de elementære enhetene som alle levende vesener (prokaryoter og eukaryoter) er bygget fra. Det er ingen grunnleggende forskjeller i struktur og funksjon mellom plante- og dyreceller. Noen forskjeller gjelder bare strukturen til deres membraner og individuelle organeller. Det er merkbare forskjeller i struktur mellom prokaryote celler og eukaryote celler, men i funksjonelle termer utjevnes disse forskjellene, fordi "celle fra celle"-regelen gjelder overalt.

Spesifisiteten til cellenivået bestemmes av spesialiseringen av celler, eksistensen av celler som spesialiserte enheter av en flercellet organisme. På cellenivå er det en differensiering og rekkefølge av vitale prosesser i rom og tid, som er assosiert med inneslutning av funksjoner til ulike subcellulære strukturer. For eksempel har eukaryote celler betydelig utviklet membransystemer (plasmamembran, cytoplasmatisk retikulum, lamellært kompleks) og celleorganeller (kjerne, kromosomer, sentrioler, mitokondrier, plastider, lysosomer, ribosomer). Membranstrukturer er "arenaen" for de viktigste livsprosessene, og to-lagsstrukturen til membransystemet øker arealet til "arenaen" betydelig. I tillegg gir membranstrukturer romlig separasjon av mange biologiske molekyler i celler, og deres fysiske tilstand tillater konstant diffus bevegelse av noen av protein- og fosfolipidmolekylene som finnes i dem. Dermed er membraner et system hvis komponenter er i bevegelse. De er preget av ulike omorganiseringer, som bestemmer irritabiliteten til celler - den viktigste egenskapen til de levende.

vevsnivå. Dette nivået er representert av vev som kombinerer celler med en viss struktur, størrelse, plassering og lignende funksjoner. Vev oppsto i løpet av historisk utvikling sammen med flercellethet. I flercellede organismer dannes de under ontogenese som et resultat av celledifferensiering. Hos dyr skilles flere typer vev ut (epitel, bindevev, muskel, blod, nervøst og reproduktivt). Løpene

skygger skiller meristematisk, beskyttende, grunnleggende og ledende vev. På dette nivået skjer cellespesialisering.

Organnivå. Representert av organer til organismer. Hos planter og dyr dannes organer på grunn av et annet antall vev. I protozoer utføres fordøyelse, respirasjon, sirkulasjon av stoffer, utskillelse, bevegelse og reproduksjon av ulike organeller. Mer avanserte organismer har organsystemer. Virveldyr er preget av cephalization, som består i konsentrasjonen av de viktigste nervesentrene og sanseorganene i hodet.

Organismnivå. Dette nivået er representert av organismene selv - encellede og flercellede organismer av plante- og dyrenatur. Et spesifikt trekk ved det organismiske nivået er at på dette nivået skjer dekoding og implementering av genetisk informasjon, opprettelsen av strukturelle og funksjonelle trekk som er iboende i organismer av en gitt art.

artsnivå. Dette nivået bestemmes av plante- og dyrearter. For tiden er det rundt 500 tusen plantearter og rundt 1,5 millioner dyrearter, hvis representanter er preget av et bredt utvalg av habitater og okkuperer forskjellige økologiske nisjer. En art er også en enhet for klassifisering av levende vesener.

befolkningsnivå. Planter og dyr eksisterer ikke isolert; de er forent i populasjoner som er preget av en viss genpool. Innenfor samme art kan det være fra én til mange tusen bestander. Elementære evolusjonære transformasjoner utføres i populasjoner, en ny adaptiv form utvikles.

Biokenotisk nivå. Det er representert av biocenoser - samfunn av organismer av forskjellige arter. I slike samfunn er organismer av forskjellige arter til en viss grad avhengige av hverandre. I løpet av den historiske utviklingen har det utviklet seg biogeocenoser (økosystemer), som er systemer som består av gjensidig avhengige samfunn av organismer og abiotiske miljøfaktorer. Økosystemer har en væskebalanse mellom organismer og abiotiske faktorer. På det nivået utføres material-energi-syklusene knyttet til den vitale aktiviteten til organismer.

Globalt (biosfærisk) nivå. Dette nivået er den høyeste formen for organisering av de levende (levende systemer). Det er representert av biosfæren. På dette nivået er alle materie-energisykluser forent til en enkelt gigantisk biosfærisk syklus av stoffer og energi.

Det er en dialektisk enhet mellom ulike nivåer av organisering av de levende. Det levende er organisert i henhold til typen systemisk organisasjon, som er grunnlaget for systemhierarkiet. Overgangen fra et nivå til et annet er assosiert med bevaring av de funksjonelle mekanismene som fungerer på de tidligere nivåene, og er ledsaget av utseendet til en struktur og funksjoner av nye typer, samt en interaksjon preget av nye funksjoner, dvs. ny kvalitet vises.

Nivåer av organisering av dyrelivet

Tildel 8 nivåer.

Hvert organisasjonsnivå er preget av en spesifikk struktur (kjemisk, cellulær eller organisme) og de tilsvarende egenskapene.

Hvert neste nivå inneholder nødvendigvis alle de forrige.

La oss ta en titt på hvert nivå i detalj.

8 nivåer av dyrelivsorganisasjon

1. Molekylært organiseringsnivå av levende natur

: organiske og uorganiske stoffer,
(metabolisme): prosesser for dissimilering og assimilering,
absorpsjon og frigjøring av energi.

Det molekylære nivået påvirker alle biokjemiske prosesser som skjer inne i enhver levende organisme - fra encellet til flercellet.

Dette nivå vanskelig å kalle "levende". Det er snarere et "biokjemisk" nivå - derfor er det grunnlaget for alle andre nivåer av organisering av levende natur.

Derfor var det han som dannet grunnlaget for klassifiseringen til kongedømmene hvilken næringsstoff er den viktigste i kroppen: hos dyr -, i sopp - kitin, i planter er det -.

Vitenskaper som studerer levende organismer på dette nivået:

2. Cellulært nivå av dyrelivsorganisasjon

Inkluderer tidligere - molekylært organisasjonsnivå.

På dette nivået vises begrepet "" allerede som "det minste udelelige biologiske systemet"

Metabolismen og energien til en gitt celle (forskjellig avhengig av hvilket rike organismen tilhører);
Organoider i cellen;
Livssykluser - opprinnelse, vekst og utvikling og celledeling

Vitenskap studerer cellulært organisasjonsnivå:

Genetikk og embryologi studerer dette nivået, men dette er ikke hovedobjektet for studiet.

3. Organisasjonsvevsnivå:

Inkluderer 2 tidligere nivåer - molekylær og mobilnettet.

Dette nivået kan kalles flercellet"- fordi stoffet er samling av celler med en lignende struktur og utfører de samme funksjonene.

Vitenskap - Histologi

4. Orgel(trykk på første stavelse) nivå av organisering av livet

I encellede organer er disse organeller - det er vanlige organeller - karakteristisk for alle eller prokaryote celler, det er forskjellige.
I flercellede organismer kombineres celler med felles struktur og funksjoner til vev, og de til henholdsvis kropper, som igjen er kombinert til systemer og må samhandle harmonisk med hverandre.

Organisering av vev og organer - studer vitenskapene: