Уровни организации органического мира – дискретные состояния биологических систем, характеризующиеся соподчиненностью, взаимосвязанностью, специфическими закономерностями.
Структурные уровни организации жизни чрезвычайно многообразны, но основными являются молекулярный, клеточный, онтогенетический, популяционно-видовой, бигиоценотический и биосферный.
1. Молекулярно-генетический уровень жизни. Важнейшими задачами биологии на этом этапе является изучение механизмов передачи генной информации, наследственности и изменчивости.
Существует несколько механизмов изменчивости на молекулярном уровне. Важнейшим из них является механизм мутации генов – непосредственное преобразование самих генов под воздействием внешних факторов. Факторами, вызывающими мутацию, являются: радиация, токсические химические соединения, вирусы.
Еще один механизм изменчивости – рекомбинация генов. Такой процесс имеет место при половом размножении у высших организмов. При этом не происходит изменения общего объема генетической информации.
Еще один механизм изменчивости был открыт лишь в 1950 –е гг. Это – неклассическая рекомбинация генов, при котором происходит общее увеличение объема генетической информации за счет включения в геном клетки новых генетических элементов. Чаще всего эти элементы привносятся в клетку вирусами.
2. Клеточный уровень. Сегодня наукой достоверно установлено, что наименьшей самостоятельной единицей строения, функционирования и развития живого организма является клетка, которая представляет собой элементарную биологическую систему, способную к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Цитология – наука, изучающая живую клетку, ее строение, функционирование как элементарной живой системы, исследует функции отдельных клеточных компонентов, процесс воспроизводства клеток, приспособление к условиям среды и др. Также цитология исследует особенности специализированных клеток, становление их особых функций и развитие специфических клеточных структур. Таким образом, современная цитология была названа физиологией клетки.
Значительным продвижением в изучении клеток произошло в начале 19 века, было открыто и описано клеточное ядро. На основании этих исследований и была создана клеточная теория, ставшая величайшим событием в биологии 19 в. Именно эта теория послужила фундаментом для развития эмбриологии, физиологии, теории эволюции.
Важнейшая часть всех клеток – ядро, которое хранит и воспроизводит генетическую информацию, регулирует процессы обмена веществ в клетке.
Все клетки делятся на две группы:
· Прокариоты – клетки, лишенные ядра
· Эукариоты – клетки содержащие ядра
Изучая живую клетку, ученые обратили внимание на существование двух основных типов ее питания, что позволило все организмы разделить на два типа:
· Автотрофные – сами производят необходимые им питательные вещества
· Гетеротрофные – не могут обходиться без органической пищи.
Позднее были уточнены такие важные факторы, как способность организмов синтезировать необходимые вещества (витамины, гормоны), обеспечивать себя энергией, зависимость от экологической среды и др. Таким образом, сложный и дифференцированный характер связей свидетельствует о необходимости системного подхода к изучению жизни и на онтогенетическом уровне.
3. Онтогенетический уровень. Многоклеточные организмы. Этот уровень возник в результате формирования живых организмов. Основной единицей жизни выступает отдельная особь, а элементарным явлением – онтогенез. Изучением функционирования и развития многоклеточных живых организмов занимается физиология. Эта наука рассматривает механизмы действия различных функций живого организма, их связь между собой, регуляцию и приспособление к внешней среде, происхождение и становление в процессе эволюции и индивидуального развития особи. По сути дела это и есть процесс онтогенеза – развитие организма от рождения до смерти. При этом происходит рост, перемещение отдельных структур, дифференциация и усложнение организма.
Все многоклеточные организмы состоят из органов и тканей. Ткани – это группа физически объединенных клеток и межклеточных веществ для выполнения определенных функций. Их изучение является предметом гистологии.
Органы – это относительно крупные функциональные единицы, которые объединяют различные ткани в те или иные физиологические комплексы. В свою очередь органы входят в состав более крупных единиц – систем организма. Среди них выделяют нервную, пищеварительную, сердечнососудистую, дыхательную и другие системы. Внутренние органы есть только у животных.
4. Популяционно-биоценотический уровень. Это надорганизменный уровень жизни, основной единицей которого является популяция. В отличии от популяции 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 генетически открытые системы. Изучением популяций занимается популяционная биология.
Термин "популяция" был введен одним из основоположником генетики В. Иогансеном, который назвал так генетически неоднородную совокупность организмов. Позднее популяция стала считаться целостной системой, непрерывно взаимодействующей с окружающей средой. Именно популяции являются теми реальными системами, через которые существуют виды живых организмов.
Популяции – генетически открытые системы, так как изоляция популяций не абсолютна и периодически не бывает возможным обмен генетической информацией. Именно популяции выступают в качестве элементарных единиц эволюции, изменения их генофонда ведут к появлению новых видов.
Популяции, способны к самостоятельному существованию и трансформации, объединяются в совокупности следующего надорганизменного уровня – биоценозы. Биоценоз – совокупность популяций, проживающих на определенной территории.
Биоценоз представляет собой закрытую для чужих популяций систему, для составляющих его популяций – это открытая система.
5. Биогеоцетонический уровень. Биогеоценоз – устойчивая система, которая может существовать на протяжении длительного времени. Равновесие в живой системе динамично, т.е. представляет собой постоянное движение вокруг определенной точки устойчивости. Для ее стабильного функционирования необходимо наличие обратных связей между ее управляющей и исполняющей подсистемами. Такой способ поддержания динамического равновесия между различными элементами биогеоценоза, вызвано массовым размножением одних видов и сокращением или исчезновением других, приводящее к изменению качества окружающей среды, называют экологической катастрофой.
Биогеоценоз – это целостная саморегулирующаяся система, в которой выделяется несколько типов подсистем. Первичные системы – продуценты, непосредственно перерабатывающие неживую материю; консументы – вторичный уровень, на котором вещество и энергия получаются за счет использования продуцентов; затем идут консументы второго порядка. Также существуют падальщики и редуценты.
Через эти уровни в биогеоценозе проходит круговорот веществ: жизнь участвует в использовании, переработки и восстановлении различных структур. В биогеоценозе – однонаправленный энергетический поток. Это делает его незамкнутой системой, непрерывно связанной с соседними биогеоценозами.
Саморегуляция биогеоценлзов протекает тем успешнее, чем разнообразнее количество составляющих его элементов. От многообразия его компонентов зависит и устойчивость биогеоценозов. Выпадение одного или нескольких компонентов может привести к необратимому нарушению равновесия и гибели его как целостной системы.
6. Биосферный уровень. Это наивысший уровень организации жизни, охватывающий все явления жизни на нашей планете. Биосфера – это живое вещество планеты и преобразованная им окружающая среда. Биологический обмен веществ – это фактор, который объединяет все другие уровни организации жизни в одну биосферу. На этом 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 на этом уровне жизни. Занимаются изучением этих проблем экология, биоценология и биогеохимия.
Разработка учения о биосфере неразрывно связана с именем выдающегося российского ученого В.И. Вернадского. Именно ему удалось доказать связь органического мира нашей планеты, выступающего в виде единого нераздельного целого, с геологическими процессами на Земле. Вернадский открыл и изучил биогеохимические функции живого вещества.
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.
Все живые организмы в природе состоят из одинаковых уровней организации, это общая для всех живых организмов характерная биологическая закономерность.
Выделяют следующие уровни организации живых организмов - молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.
Рис. 1. Молекулярно-генетический уровень
1. Молекулярно-генетический уровень. Это наиболее элементарный характерный для жизни уровень (рис. 1). Как бы сложно или просто ни было строение любого живого организма, они все состоят из одинаковых молекулярных соединений. Примером этого являются нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и другие сложные молекулярные комплексы органических и неорганических веществ. Их называют иногда биологическими макро- молекулярными веществами. На молекулярном уровне происходят различные процессы жизнедеятельности живых организмов: обмен веществ, превращение энергии. С помощью молекулярного уровня осуществляется передача наследственной информации, образуются отдельные органоиды и происходят другие процессы.
Рис. 2. Клеточный уровень
2. Клеточныйуровенъ. Клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов на Земле (рис. 2). Отдельные органоиды в составе клетки имеют характерное строение и выполняют определенную функцию. Функции отдельных органоидов в клетке взаимосвязаны и выполняют единые процессы жизнедеятельности. У одноклеточных организмов (одноклеточные водоросли и простейшие) все жизненные процессы проходят в одной клетке, и одна клетка существует как отдельный организм. Вспомните одноклеточные водоросли, хламидомонады, хлореллу и простейших животных - амебу, инфузорию и др. У многоклеточных организмов одна клетка не может существовать как отдельный организм, но она является элементарной структурной единицей организма.
Рис. 3. Тканевый уровень
3. Тканевый уровень. Совокупность сходных по происхождению, строению и функциям клеток и межклеточных веществ образует ткань. Тканевый уровень характерен только для многоклеточных организмов. Также отдельные ткани не являются самостоятельным целостным организмом (рис. 3). Например, тела животных и человека состоят из четырех различных тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). Растительные ткани называются: образовательная, покровная, опорная, проводящая и выделительная. Вспомните строение и функции отдельных тканей.
Рис. 4. Органный уровень
4. Органный уровень. У многоклеточных организмов объединение нескольких одинаковых тканей, сходных по строению, происхождению и функциям, образует органный уровень (рис. 4). В составе каждого органа встречается несколько тканей, но среди них одна наиболее значительная. Отдельный орган не может существовать как целостный организм. Несколько органов, сходных по строению и функциям, объединяясь, составляют систему органов, например пищеварения, дыхания, кровообращения и т. д.
Рис. 5. Организменный уровень
5. Организменный уровень. Растения (хламидомонада, хлорелла) и животные (амеба, инфузория и т. д.), тела которых состоят из одной клетки, представляют собой самостоятельный организм (рис. 5). А отдельная особь многоклеточных организмов считается как отдельный организм. В каждом отдельном организме происходят все жизненные процессы, характерные для всех живых организмов, - питание, дыхание, обмен веществ, раздражимость, размножение и т. д. Каждый самостоятельный организм оставляет после себя потомство. У многоклеточных организмов клетки, ткани, органы и системы органов не являются отдельным организмом. Только целостная система органов, специализированно выполняющих различные функции, образует отдельный самостоятельный организм. Развитие организма, начиная с оплодотворения и до конца жизни, занимает определенный промежуток времени. Такое индивидуальное развитие каждого организма называется онтогенезом. Организм может существовать в тесной взаимосвязи с окружающей средой.
Рис. 6. Популяционно-видовой уровень
6. Популяционно-видовой уровень. Совокупность особей одного вида или группы, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида, составляет популяцию. На популяционном уровне осуществляются простейшие эволюционные преобразования, что способствует постепенному появлению нового вида (рис. 6).
Рис. 7 Биогеоценотический уровень
7. Биогеоценотический уровень. Совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, приспособленных к одинаковым условиям природной среды, называется биогеоценозом, или природным сообществом. В состав биогеоценоза входят многочисленные виды живых организмов и условия природной среды. В природных биогеоценозах накапливается энергия и передается от одного организма к другому. Биогеоценоз включает неорганические, органические соединения и живые организмы (рис. 7).
Рис. 8. Биосферный уровень
8. Биосферный уровень. Совокупность всех живых организмов на нашей планете и общей природной среды их обитания составляет биосферный уровень (рис. 8). На биосферном уровне современная биология решает глобальные проблемы, например определение интенсивности образования свободного кислорода растительным покровом Земли или изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанные с деятельностью человека. Главную роль в биосферном уровне выполняют "живые вещества", т. е. совокупность живых организмов, населяющих Землю. Также в биосферном уровне имеют значение "биокосные вещества", образовавшиеся в результате жизнедеятельности живых организмов и "косных" веществ (т. е. условий окружающей среды). На биосферном уровне происходит круговорот веществ и энергии на Земле с участием всех живых организмов биосферы.
Уровни организации жизни. Популяция. Биогеоценоз. Биосфера.
- В настоящее время выделяют несколько уровней организации живых организмов: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный.
- На популяционно-видовом уровне осуществляются элементарные эволюционные преобразования.
- Клетка - самая элементарная структурная и функциональная единица всех живых организмов.
- Совокупность сходных по происхождению, строению и функциям клеток и межклеточных веществ образует ткань.
- Совокупность всех живых организмов на планете и общей природной среды их обитания составляет биосферный уровень.
- Назовите по порядку уровни организации жизни.
- Что такое ткань?
- Из каких основных частей состоит клетка?
- Для каких организмов характерен тканевый уровень?
- Дайте характеристику органного уровня.
- Что такое популяция?
- Дайте характеристику организменному уровню.
- Назовите особенности биогеоценотического уровня.
- Приведите примеры взаимосвязанности уровней организованности жизни.
Заполните таблицу, показывающую структурные особенности каждого уровня организации:
| Порядковый номер |
Уровни организации |
Особенности |
Различают молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, популяционный, видовой, биоценотический и глобаль- ный (биосферный) уровни организации живого. На всех этих уровнях проявляются все свойства, характерные для живого. Каждый из этих уровней характеризуется особенностями, присущими другим уровням, но каждому уровню присущи собственные специфические особенности.
Молекулярный уровень. Этот уровень является глубинным в организации живого и представлен молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и стероидов, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул. На этом уровне зачинаются и осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельно- сти (кодирование и передача наследственной информации, дыхание, обмен веществ и энергии, изменчивость и др.). Физико-химическая специфика этого уровня заключается в том, что в состав живого входит большое количество химических элементов, но основная масса живого представлена углеродом, кислородом, водородом и азотом. Из группы атомов образуются молекулы, а из последних формируются сложные химические соединения, различающиеся по строению и функциям. Большинство этих соединений в клетках представлены нуклеиновыми кислотами и белками, макромолекулы которых являются полимерами, синтезированными в результате образования мономеров и соединения последних в определенном порядке. Кроме того, мономеры макромолекул в пределах одного и того же соединения имеют одинаковые химические группировки и соединены с помощью химических связей между атомами, их неспецифи-
ческих частей (участков). Все макромолекулы универсальны, так как построены по одному плану независимо от их видовой принадлежности. Являясь универсальными, они одновременно и уникальны, ибо их структура неповторима. Например, в состав нуклеотидов ДНК входит по одному азотистому основанию из четырех известных (аденин, гуанин, цитозин или тимин), вследствие чего любой нуклеотид неповторим по своему составу. Неповторима также и вторичная структура молекул ДНК.
Биологическая специфика молекулярного уровня определяется функциональной специфичностью биологических молекул. Например, специфичность нуклеиновых кислот заключается в том, что в них закодирована генетическая информация о синтезе белков. Более того, эти процессы осуществляются в результате одних и тех же этапов метаболизма. Например, биосинтезы нуклеиновых кислот, аминокислот и белков протекают по сходной схеме у всех организмов. Универсальными являются также окисление жирных кислот, гликолиз и другие реакции.
Специфичность белков определяется специфической последовательностью аминокислот в их молекулах. Эта последовательность определяет далее специфические биологические свойства белков, так как они являются основными структурными элементами клеток, катализаторами и регуляторами реакций в клетках. Углеводы и липиды служат важнейшими источниками энергии, тогда как стероиды имеют значение для регуляции ряда метаболических процессов.
На молекулярном уровне осуществляется превращение энергии - лучистой энергии в химическую, запасаемую в углеводах и других химических соединениях, а химической энергии углеводов и других молекул - в биологически доступную энергию, запасаемую в форме макроэргических связей АТФ. Наконец, здесь происходит превращение энергии макроэргических фосфатных связей в работу - механическую, электрическую, химическую, осмотическую. Механизмы всех метаболических и энергетических процессов универсальны.
Биологические молекулы обеспечивают также преемственность между молекулами и следующим за ним уровнем (клеточным), так как являются материалом, из которого образуются надмолекулярные структуры. Молекулярный уровень является «ареной» химических реакций, которые обеспечивают энергией клеточный уровень.
Клеточный уровень. Этот уровень организации живого представлен клетками, действующими в качестве самостоятельных организ-
мов (бактерии, простейшие и др.), а также клетками многоклеточных организмов. Главнейшая специфическая черта этого уровня заключается в том, что с него начинается жизнь. Будучи способными к жизни, росту и размножению, клетки являются основной формой организации живой материи, элементарными единицами, из которых построены все живые существа (прокариоты и эукариоты). Между клетками растений и животных нет принципиальных различий по структуре и функциям. Некоторые различия касаются лишь строения их мембран и отдельных органелл. Заметные различия в строении есть между клетками-прокариотами и клеткамиэукариотами, но в функциональном плане эти различия нивелируются, ибо везде действует правило «клетка от клетки».
Специфичность клеточного уровня определяется специализацией клеток, существованием клеток в качестве специализированных еди- ниц многоклеточного организма. На клеточном уровне происходит разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности в пространстве и во времени, что связано с приуроченностью функций к разным субклеточным структурам. Например, у клеток-эукариотов значительно развиты мембранные системы (плазматическая мембра- на, цитоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс) и клеточные органеллы (ядро, хромосомы, центриоли, митохондрии, пластиды, лизосомы, рибосомы). Мембранные структуры являются «ареной» важнейших жизненных процессов, причем двухслойное строение мембранной системы значительно увеличивает площадь «арены». Кроме того, мембранные структуры обеспечивают пространственное разделение в клетках многих биологических молекул, а их физическое состояние позволяет осуществлять постоянное диффузное движение некоторых из содержащихся в них молекул белков и фосфолипидов. Таким образом, мембраны являются системой, компоненты которой находятся в движении. Для них характерны различные перестройки, что определяет раздражимость клеток - важнейшее свойство живого.
Тканевой уровень. Данный уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, кровь, нервная и репродуктивная). У рас-
тений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.
Органный уровень. Представлен органами организмов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. Для позвоночных характерна цефализация, заклю- чающаяся в сосредоточении важнейших нервных центров и органов чувств в голове.
Организменный уровень. Данный уровень представлен самими организмами - одноклеточными и многоклеточными организмами растительной и животной природы. Специфическая особенность организменного уровня заключается в том, что на этом уровне происходят декодирование и реализация генетической информации, создание структурных и функциональных особенностей, присущих организмам данного вида.
Видовой уровень. Данный уровень определяется видами растений и животных. В настоящее время насчитывают около 500 тыс. видов растений и около 1,5 млн видов животных, представители которых характеризуются самым различным местообитанием и занимают разные экологические ниши. Вид является также единицей классификации живых существ.
Популяционный уровень. Растения и животные не существуют изолированно; они объединены в популяции, которые характеризуются определенным генофондом. В пределах одного и того же вида может насчитываться от одной до многих тысяч популяций. В популяциях осуществляются элементарные эволюционные преобразования, происходит выработка новой адаптивной формы.
Биоценотический уровень. Представлен биоценозами - сообществами организмов разной видовой принадлежности. В таких сообществах организмы разных видов в той или иной мере зависят один от другого. В ходе исторического развития сложились биогеоценозы (экосистемы), которые представляют собой системы, состоящие из взаимозависящих сообществ организмов и абиотических факторов среды. Экосистемам присуще подвижное равновесие между организмами и абиотическими факторами. На том уровне осуществляются вещественно-энергетические круговороты, связанные с жизнедеятельностью организмов.
Глобальный (биосферный) уровень. Данный уровень является высшей формой организации живого (живых систем). Он представлен биосферой. На этом уровне осуществляется объединение всех вещественно-энергетических круговоротов в единый гигантский биосферный круговорот веществ и энергии.
Между разными уровнями организации живого существует диалектическое единство. Живое организовано по типу системной организации, основу которой составляет иерархичность систем. Переход от одного уровня к другому связан с сохранением функциональных механизмов, действующих на предшествующих уровнях, и сопровождается появлением структуры и функций новых типов, а также взаимодействия, характеризующегося новыми особенностями, т. е. появляется новое качество.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
1. В чем заключается всеобщий методологический подход к пониманию сущности жизни?
2. Можно ли определить сущность жизни, если да, то в чем заключается ее определение?
3. Возможна ли постановка вопроса о субстрате жизни?
4. Назовите свойства живого. Укажите, какие из этих свойств характерны для неживого и какие только для живого?
5. Какое значение для биологии имеет подразделение живого на уровни вообще и для медицины в частности?
6. Какими общими чертами характеризуются разные уровни организации живого?
7. Какое значение для студента-медика имеет изучение проблем, описываемых в этой главе?
8. Почему нуклеопротеиды считают субстратом жизни и при каких условиях они выполняют эту роль?
9. Каковы свойства «мертвого» и «живого»?
10. Обладают ли выделенные из клеток нуклеопротеиды свойствами субстрата жизни?
Уровни организации живой природы.
Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем (от греч. systema - целое, состоящее из взаимосвязанных частей) разного уровня организации и различной соподчиненности. Ученые выделяют несколько уровней организации живой природы: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный. На молекулярном уровне изучаются молекулы, которые находятся в клетке, их строение и функции. На клеточном уровне – строение клеток, строение и функции ее отдельных органоидов; на организменном – строение тканей, органов и систем органов целостного организма. На популяционно-видовом уровне изучаются структура вида, характеристика популяций. На экосистемном (биогеоценотическом) уровне изучается структура биогеоценозов; на биосферном уровне – изучаются оболочки Земли, заселенные живыми организмами (литосфера, гидросфера, атмосфера).
Изучение уровней организации биологических систем дает возможность теоретически представить, как могли возникнуть первые живые организмы, и как происходил на Земле процесс эволюции от простейших систем к системам более сложным и высокоорганизованным. Для того чтобы понять это, необходимо познакомиться с особенностями живых систем на каждом уровне организации.
Молекулярный уровень.
Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул. Молекулярный уровень можно назвать начальным, наиболее глубинным уровнем организации живого. Каждый живой организм состоит из молекул органических веществ - белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров (липидов), находящихся в клетках и получивших название биологических молекул.
Биологи исследуют роль этих важнейших биологических соединений в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации, обмене веществ и превращении энергии в живых клетках и в других процессах.
Изучая живые организмы, вы узнали, что они состоят из тех же химических элементов, что и неживые. В настоящее время известно более 100 элементов, большинство из них встречается в живых организмах. К самым распространенным в живой природе элементам следует отнести углерод, кислород, водород и азот.
Основой всех органических соединений служит углерод. Он может вступать в связь со многими атомами и их группами, образуя цепочки, различные по химическому составу, строению, длине и форме. Из групп атомов образуются молекулы, а из последних - сложные химические соединения, различающиеся по строению и функциям. Эти органические соединения, входящие в состав клеток живых организмов, получили название биологические полимеры, или биополимеры.
