Живые системы: их организация

Биология наука о жизни, ее формах и закономерностях развития. Предметом ее изучения является многообразие вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строение (от молекулярного до анатомо-морфологического), функции, происхождение, индивидуальное развитие, эволюция, распространение, взаимоотношения друг с другом и окружающей средой.
Биология исследует общие и частные закономерности присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ и энергии, размножение, наследственность и изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, авторегуляция, движение и др.

1.2 История развития науки. Представления на различных этапах истории о сущности и происхождения жизни.

1.3 Современные представления о возникновении жизни. Химическая и биологическая эволюция

1.4 Система живой природы. Царства бактерий, грибов, растений и животных

Царство - одна из высших таксономических категорий (рангов) в системе органического мира. Со времён Аристотеля было принято деление всех живых организмов на два царства: растения и животные. С середины ХХ в. всё больше сторонников среди биологов находит новая система органического мира. Согласно этой системе, все организмы разделяют по отсутствию или наличию в их клетках истинного ядра на прокариот и эукариот, которых считают царствами или над царствами. В последнем случае все организмы делят на 4 царства. Прокариоты включают одно царство - дробянки (два под царства - бактерии и цианеи, или сине-зелёные водоросли); эукариоты - три царства: растения (два под царства - низшие растения и высшие растения), грибы (два под царства - низшие грибы и высшие грибы) и животные (два под царства - простейшие и многоклеточные животные). Это деление обосновано с эволюционной точки зрения.

Клетка – элементарная биологическая система.

3.3 Строение эукориотической клетки. Строение растительной и животной клетки.

3.4 Структурно-функциональная организация цитоплазмы (строение органоидов)

4.1 Органические и неорганические компоненты клетки. Органогены

4.3 Углеводы: структурная организация и их роль

4.5 Обмен веществ и преобразование энергии в клетке

4.6 Пластический обмен (анаболизм) биосинтез белка.

4.7 Энергетический обмен (катаболизм). Способы получения энергии (фотосинтез, хемосинтез)

Закономерные изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени составляют содержание жизненного цикла клетки (клеточного цикла). Клеточный цикл — это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Важным компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл —комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой многоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя. В периоды покоя ближайшая судьба клетки не определена: она может либо начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации в определенном функциональном направлении (рис. 2.10).

Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. У млекопитающих время митоза составляет 1—1,5 ч, 02-периода интерфазы —2—5 ч, S-периода интерфазы — 6—10 ч.

Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. Таким образом, цикл является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.

Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом — ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукари-отической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях).

Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации, б) использование этой информации для создания и поддержания клеточной организации, в) регуляцию считывания наследственной информации, г) удвоение (самокопирование) генетического материала, д) передачу его от материнской клетки дочерним. Химическая организация и строение хромосом описаны в разд. 3.5.2.

Митоз — это деление соматических клеток, а так же размножение и передача наследственной информации при бесполом размножение. Митозу предшествует фаза покоя или интерфаза. Длится она от несколько часов до нескольких суток. Митоз длится 2 - 2,5 часа и начинается с профазы. В результате митоза образуется из диплоидного набора клетки 2n, две абсолютно одинаковые клетки.

Значение митоза: рост организма, регенерация аргановой ткани, вегетативное размножение.
Два вида клеток:

В основе бесполого и вегетативного размножения организмов лежит деление клетки. Наиболее универсальным делением клетки является митоз. В результате деления все вновь образующиеся клетки имеют одинаковый кариотип и генетическую информацию, закодированную в молекулах ДНК.

Клеточный цикл — период от одного деления до другого, совокупность процессов происходящих при этом в клетки. Клеточный цикл состоит из четырёх периодов:

Различают следующие четыре фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В профазе хорошо видны центриоли — образования, находящиеся в клеточном центре и играющие роль в делении дочерних хромосом животных. (Напомним, что у высших растений нет центриолей в клеточном центре, который организует деление хромосом). Мы же рассмотрим митоз на примере животной клетки, поскольку присутствие центриоли делает процесс деления хромосом более наглядным. Центриоли делятся и расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей протягиваются микротрубочки, образующие нити веретена деления, которое регулирует расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки.
В конце профазы ядерная оболочка распадается, ядрышко постепенно исчезает, хромосомы спирализуются и в результате этого укорачиваются и утолщаются, и их уже можно наблюдать в световой микроскоп. Еще лучше они видны на следующей стадии митоза — метафазе.
В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. При этом хорошо видно, что каждая хромосома, состоящая из двух хроматид, имеет перетяжку — центромеру. Хромосомы своими центромерами прикрепляются у нити веретена деления. После деления центромеры каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой.
Затем наступает следующая стадия митоза — анафаза, во время которой дочерние хромосомы (хроматиды одной хромосомы) расходятся к разным полюсам клетки.
Следующая стадия деления клетки — телофаза. Она начинается после того, как дочерние хромосомы, состоящие из одной хроматиды, достигли полюсов клетки. На этой стадии хромосомы вновь деспирализуются и приобретают такой же вид, какой они имели до начала деления клетки в интерфазе (длинные тонкие нити). Вокруг них возникает ядерная оболочка, а в ядре формируется ядрышко, в котором синтезируются рибосомы. В процессе деления цитоплазмы все органоиды (митохондрии, комплекс Гольджи, рибосомы и др.) распределяются между дочерними клетками более или менее равномерно.

7.1 Размножение. Бесполое и половое размножение. Гаметогенез.

7.2 Онтогенез. Эмбриональный период развития. Постэмбриональный период развития. Биогенетический закон

8.1 Основные понятия генетики. Наследственность. Ген. Генотип и фенотип. Генотипическая среда. Изменчивость.

8.2 Закономерности наследования признаков. Законы Менделя.

8.3 Закономерности изменчивости (наследственная, мутационная, комбинативная, фенотипическая)

1.2 История развития науки. Представления на различных этапах истории о сущности и происхождения жизни.

1.3 Современные представления о возникновении жизни. Химическая и биологическая эволюция

1.4 Система живой природы. Царства бактерий, грибов, растений и животных

Уровни организации живой материи. Окружающий нас мир живых существ — это совокупность биологических систем разной степени сложности, образующих единую иерархическую структуру. Причем следует отчетливо представлять, что взаимосвязь отдельных биологических систем, принадлежащих к одному уровню организации, формирует качественно новую систему. Одна клетка и множество клеток, один организм и группа организмов — разница не только в количестве. Совокупность клеток, обладающих общим строением и функцией, — это качественно новое образование — ткань. Группа организмов — это семья, стая, популяция, т. е. система, обладающая совершенно иными свойствами, нежели простое механическое суммирование свойств нескольких особей.

В процессе эволюции происходило постепенное усложнение организации живой материи. При образовании более сложного уровня предыдущий уровень, возникший ранее, входил в него как составная часть. Именно поэтому уровневая организация и эволюция являются отличительными признаками живой природы. В настоящее время жизнь как особая форма существования материи представлена на нашей планете несколькими уровнями организации.

Молекулярный уровень включает физико-химические процессы,

протекающие в клетке (и/или в живом организме). К ним относят синтез,

распад и взаимопревращения органических молекул, движение ионов,

превращение энергии и передачу генетической информации. Участниками

этих процессов являются низко- и высокомолекулярные органические

соединения, большинство из которых не встречается в неживой природе

(биополимеры – белки и нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды и др.).

Клеточный уровень включает различные клеточные структуры, на

основе которых происходит пространственная и временнáя упорядоченность

протекающих на молекулярном уровне физико-химических процессов, а

также функциональные взаимодействия между структурными элементами

клетки во время ее жизненного цикла. Наиболее значимым событием на

клеточном уровне, в которое вовлечены все клеточные структуры, является

процесс деления клетки. Значимость клеточного уровня также заключается в

том, что именно с него начинается собственно жизнь. Все процессы,

описываемые на молекулярном уровне, происходят только в клетке. Другими

словами, клетка является основной формой организации живой материи.

Любая клетка любого организма содержит всю генетическую информацию о

данном организме. Уникальность генетической информации каждого

организма (генотип) определяется последовательностью нуклеотидов в цепи

ДНК. Число вариантов молекул ДНК достаточно, чтобы обеспечить каждый

организм, существующий в настоящее время, существовавший когда-либо и

тот, который появится в будущем, своей собственной уникальной

Тканевый уровень включает процессы, протекающие в сходных по

строению, происхождению и функциям клетках. На этом уровне происходит

дифференциация и специализация клеток, действуют механизмы соединения

клеток между собой, механизмы, контролирующие рост ткани и ее

Органный уровень возникает на основе функционального

объединения нескольких тканей. Функции некоторых органов могут

совпадать с функциями отдельных клеточных структур у одноклеточных

организмов (пищеварение, выделение, зрительная и химическая рецепция).

Организменный уровень включает согласованное функционирование

органов и их систем. На организменном уровне проявляются

онтогенетические изменения строения многоклеточного организма, процессы

управления онтогенезом, процессы реализации генетической информации,

адаптационные реакции организма на изменения условий внутренней и

внешней среды, процессы, обеспечивающие постоянство внутренней среды

организма и многое другое. Организменный уровень позволяет

сформулировать представление об уникальности внутреннего и внешнего

строения особей определенного вида, проследить направления и

охарактеризовать в деталях морфо-физиологический прогресс. На

организменном уровне происходит реализация наследственной программы

индивидуума, закодированной в генотипе, т. е. онтогенез. Однако

генетическая система содержит информацию не только об индивидуальном,

но и об историческом развитии особи (филогенезе), т. е. обладает

исторической памятью. В процессе эмбрионального развития

многоклеточный организм в ускоренном темпе проходит все стадии

Популяционно-видовой уровень возникает на основе объединения

особей одного вида. Необходимость выделения этого уровня связана с тем,

что популяцию следует рассматривать как элементарную единицу

эволюционного процесса, а вид является его главным результатом. На

популяционно-видовом уровне начинают проявляться основанные на

статистических (вероятностных) законах такие факторы эволюции, как

рекомбинации, дрейф генов, поток генов и естественный отбор. Длительная

эволюция предшествовала созданию генофонда вида, который определяется

как «система хорошо коадаптированных генов». Генофонд играет ключевую

роль гиперструктуры на популяционно-видовом уровне. Особь в этом случае

рассматривается как «недолговечный сосуд, в котором временно хранится

небольшая часть генофонда». Генофонд в его видимой форме представляет

существующая популяция, где происходит процесс обмена генетической

информацией между особями в процессе размножения. Генофонд вида в этом

контексте представляет собой информационную систему, на основе которой

постоянно создаются новые варианты генетических программ — генотипы

особей. Именно в популяциях гены взаимодействуют в многочисленных

комбинациях. В процессе эволюции мутации обеспечивают появление новых

вариантов генов, что ведет к изменению генофонда популяций и вида в

целом. Механизмом, защищающим вид от разрушения его хорошо

интегрированной системы коадаптированных генов, является

репродуктивная изоляция (нескрещиваемость особей разных видов).

Длительное взаимодействие генов в генофонде обеспечивает степень

интеграции, на основе которой происходит адаптация организмов данного

вида к среде обитания (экологической нише). Таким образом, разделение

массы организмов на виды, т.е. защищенные генофонды, создает некую

упорядоченную систему, которая допускает увеличение генетического

разнообразия организмов в заданных пределах без разрушения базового

информационного (генного) комплекса. Популяционный уровень служит

основой для развития социальных отношений, появления коллективных

Биогеоценотический и биосферный уровни объединяют процессы,

протекающие в биогеоценозах, элементарных структурных и

функциональных единицах биосферы. Биогеоценоз – открытая, относительно

стабильная система, имеющая входы и выходы для вещества и энергии.,

посредством которых биоценозы объединяются в цепи или сети. На данном

уровне изучают круговорот веществ и потоки энергии в природе, производят

оценку продуктивности и биоразнообразия биоценозов, изучают их

эволюцию, устанавливают причины глобальных экологических кризисов,

прогнозируют состояние биоты и отдельных видов в будущем.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: